根据周二在《Nature Communications》杂志上发布的一项研究，加州高耸的红杉树的活力可能至少有一部分归功于一个微小的来源。密歇根大学、怀俄明大学、加州大学默塞德分校和加州大学河滨分校的研究人员发现，来自遥远的亚洲戈壁沙漠的尘埃在补充滋养加州内华达山脉地区红杉土壤养分方面起着关键作用。
这项研究的灵感来自于怀俄明大学地质学副教授克里夫·里贝（Cliff Riebe）及其同事之前的研究。“他们会在花岗岩中的小缝隙里发现长着的树木，但在花岗岩的其他地方却找不到任何其他植被，”新研究的首席作者萨拉·阿西戈（Sara Aciego）说。“克里夫推测，这是因为尘埃聚集在这些区域，并且实际上是这些小缝隙中树木的养分来源。”但他没有数据。
尽管如此，里贝的假设并非完全凭空想象。科学家们已经知道，风足够强劲，可以扬起和移动尘埃——地球细小的干燥颗粒、人体皮肤细胞、排泄物以及燃烧的陨石颗粒。通常情况下，这些颗粒的迁移范围相对较近。但如果尘埃在较高海拔处被扬起，上升气流和全球风力运动就可以将它们带到世界各地，在那里，生态系统不仅学会了容忍尘埃，还学会了依赖它。
“已知在一些特定的生态系统中，这些物质可以为土壤非常贫瘠的地方提供养分，”合著者、加州大学河滨分校植物病理学和微生物学系的副教授艾玛·阿伦森（Emma Aronson）说。
热带生态系统通常依赖尘埃，因为它们的土壤会随着时间的推移而风化。“在那里是有道理的，”阿西戈说，“因为土壤会因降雨量过大而被淋失。”
但在内华达山脉相对干燥的山区环境并非如此。而且内华达山脉的基岩不断侵蚀，或分解并产生新土壤，这意味着它应该不断有养分补充。但由于基岩本身在养分方面相当贫瘠——尤其是磷——它产生的土壤本身并不能有效地支持该地区令人惊叹的植物群。
这时，尘埃就派上用场了。它沉积在土壤上，为红杉所需的关键养分提供了丰富的来源。但为了确定尘埃是否真的起到肥料的作用，研究人员首先需要捕捉到它。
“测量尘埃非常困难，”阿西戈说。这些树木位于一个相对偏远的地方，这里是美国九个关键地带观测站之一，用于监测美国各地关键生态系统的生态发展情况。而尘埃作为细小的颗粒物，很容易被吹出它被捕获的任何陷阱。但阿西戈认为，他们可以借鉴她之前在南极研究中用于采集冰样的方法，来捕捉内华达山脉的尘埃。
这意味着使用非常低技术的被动式尘埃收集器，由悬挂在网内的弹珠组成，置于甜甜圈模具中。弹珠有助于确保任何落入收集器（即甜甜圈模具）的尘埃都能留下来，而不是被竞争的风吹走。整个装置被固定在一根杆子上，以防止研究人员在走近收集样本时，扬起地面的尘埃进入模具。
他们使用痕量矿物分析来确定样本的营养含量，而同位素分析则有助于确定其来源。
在较低海拔地区，他们发现的尘埃主要来自加州的中央谷。这并不令人意外：他们观察的 2014 年夏天期间正值中央谷干旱，各种植被稀少，留下了大量裸露的土壤被风吹散。但内华达山脉是一个山区——海拔较高——而中央谷，顾名思义，是个山谷。在内华达山脉发现中央谷的尘埃，意味着它必须向上迁移。
“大多数人认为，当有一个山谷并产生尘埃时，尘埃会留在山谷内，”阿西戈说。“所以，关于空气质量对肺部健康和哮喘产生的所有糟糕影响，都会留在山谷里。大多数人没想到尘埃会离开相对低海拔的山谷。但我们看到的是，随着干旱加剧，中央谷产生了大量的尘埃，并到达了较高的海拔。”
与此同时，同位素分析表明，高达 45% 的尘埃，尤其是在较高海拔地区，来自亚洲——大部分来自戈壁沙漠。当研究人员评估营养物浓度时，“我们发现尘埃携带的磷比我们从基岩中获得的还要多，”阿西戈说。“即使是单独来自亚洲的量，也比我们从基岩中获得的量要多。”换句话说，尘埃似乎是这个生态系统的关键组成部分。没有来自亚洲的微小颗粒，加州高耸的树木可能就无法繁衍生息。而且，其他生态系统很可能也是如此。
“这项研究表明，这些产生尘埃的地方实际上正在为比我们之前预期的世界提供更多的肥料，”阿西戈说。
