“Tấm áo” của tự nhiên cho Vạn Lý Trường Thành

Phần di tích còn lại của Vạn Lý Trường Thành chủ yếu được xây dựng dưới thời nhà Minh, triều đại đã xây dựng và tiến hành tu sửa công trình khổng lồ này trong suốt hơn 200 năm.

Vô tình hay hữu ý?

Cuối năm 2023, giới khoa học công bố nghiên cứu cho biết phần lớn Vạn Lý Trường Thành được bao phủ bởi lớp vỏ sinh học gồm địa y, rêu và vi khuẩn lam - vô hình trung làm chậm quá trình xuống cấp của công trình và giúp bảo vệ tuyệt tác kiến trúc khỏi bị xói mòn theo thời gian, thay vì xói mòn nó như nhiều nhận định trước đây.

Điều đáng ngạc nhiên hơn là lớp vỏ sinh học kể trên không phải vô tình hình thành. Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng chính hỗn hợp xây dựng, gồm các vật liệu hữu cơ như đất và sỏi được nén lại với nhau để xây nên bức tường khổng lồ - dù dễ bị xói mòn hơn các vật liệu khác nhưng lại giúp thúc đẩy sự phát triển của lớp vỏ sinh học.

Để tăng cường độ bền cơ học, những người xây dựng thời xưa luôn làm đất nện bằng đất sét, cát và các chất kết dính khác như vôi. Những thành phần này cung cấp mảnh đất màu mỡ cho các sinh vật sinh sống và tạo nên lớp vỏ sinh học. Ngoài tác dụng chống xói mòn, lớp vỏ này còn hoạt động như một chất cách điện, làm giảm nhiệt độ khắc nghiệt và giảm ảnh hưởng của độ mặn đối với công trình.

Theo nghiên cứu được công bố vào cuối tháng 12/2022 trên tạp chí Nature, một số nhà nghiên cứu khoa học và chuyên gia khảo cổ, đứng đầu là Tiến sĩ Robert Patalano, làm việc tại Khoa Khảo cổ, Viện Địa nhân chủng học Max Planck, đã tiến hành phân tích các loài thực vật từng được sử dụng để xây dựng nhiều đoạn tường và tháp canh của Vạn Lý Trường Thành. Nhóm các nhà khoa học này phân tích vật liệu xây dựng hữu cơ nhằm tìm kiếm và xác định các thông tin về điều kiện môi trường và khí hậu cổ đại ở địa phương tại thời điểm người ta xây dựng công trình.

Trong quá trình nghiên cứu, họ đã tìm thêm các bằng chứng để chứng minh một số đoạn tường thành được xây dựng và đã trải qua quá trình sửa chữa. Vài đoạn tường thành và pháo đài có niên đại từ thời Chiến Quốc (475 TCN - 221 TCN), được xây dựng bằng loài cây sậy bản địa cùng với các mẩu gỗ và trộn cùng đất nện và sỏi đá.

Loại cây sậy lớn mà các nhà khoa học tìm thấy được cho là loại thường mọc ở các vùng đầm lầy thuộc khu vực ôn đới và nhiệt đới trên khắp thế giới. Các chuyên gia cũng thực hiện so sánh loài sậy cổ đại trong vật liệu xây dựng Vạn Lý Trường Thành với các chủng cây hiện đại tại Cam Túc, Tân Cương bằng cách phân tích mật độ và phân bố chất béo, đồng vị carbon và nitrogen, hệ thống quang phổ khối (Py-GC-MS). Qua kính hiển vi điện tử, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng phần lớn mẫu vật sậy cổ đại được ở trong trạng thái bảo quản hoàn hảo.

Các mẫu vật tìm thấy tại Vạn Lý Trường Thành có thể giúp các nhà nhiên cứu có thể tìm hiểu, theo dõi về những thay đổi khí hậu và môi trường trong lịch sử, cũng như nguyên nhân, tỷ lệ, thời gian của các thay đổi thủy văn ở thời Trung Quốc cổ đại. Quá trình này còn đóng góp cho hoạt động khảo cổ tại nhiều khu vực khác trên thế giới, giúp tiết lộ bằng chứng mới không chỉ về nguồn gốc mà còn là sự đa dạng của vật liệu xây dựng từng được sử dụng trong những công trình cổ đại nổi tiếng.

Lớp vỏ đặc biệt

Nhà khoa học về đất Bo Xiao, làm việc tại Đại học Nông nghiệp Trung Quốc ở Bắc Kinh, đã cùng các cộng sự lấy mẫu một đoạn tường dài 600 km và phát hiện ra rằng hơn 2/3 diện tích đó được che phủ trong lớp vỏ sinh học. Họ xác định rằng các phần được bao phủ bởi lớp vỏ sinh học cho thấy sự giảm đáng kể về độ xốp và khả năng bị xói mòn, đồng thời tăng đáng kể độ bền và độ ổn định.

Hãng tin CNN dẫn một đoạn trong nghiên cứu của các nhà khoa học: "So với đất nện trần, các phần được phủ lớp vỏ sinh học có độ xốp, khả năng giữ nước, độ xói mòn và độ mặn giảm từ 2% - 48%, đồng thời tăng cường độ nén, khả năng chống chịu và độ ổn định tổng hợp từ 37% - 321%... Là một cấu trúc đất nện mang tính biểu tượng, Vạn Lý Trường Thành rất dễ bị xói mòn do gió, mưa, nhiễm mặn và chu kỳ đóng băng-tan băng, dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng như nứt, tan rã và thậm chí cuối cùng là sụp đổ".

Theo các chuyên gia, chính các vật liệu tự nhiên đã cung cấp môi trường hoàn hảo cho các sinh vật sống, bao gồm cả những sinh vật như lớp vỏ sinh học giúp bảo vệ bức tường một cách tự nhiên. Lý do giúp các vi khuẩn lam này và các vi sinh vật khác giúp củng cố cấu trúc là vì chúng tiết ra các chất như polyme hoạt động tương tự chất kết dính tự nhiên cho vật liệu hữu cơ, về cơ bản vận hành giống như xi măng. Ông Bo Xiao cho biết trong một cuộc phỏng vấn với phóng viên tạp chí Live Science: "Các chất xi măng, sợi sinh học và cốt liệu đất trong lớp vỏ sinh học đã tạo thành một mạng lưới gắn kết với độ bền cơ học mạnh mẽ và tính ổn định chống xói mòn từ bên ngoài".

Nghiên cứu cũng lưu ý rằng chỉ 5,8% toàn bộ Vạn Lý Trường Thành vẫn được bảo tồn tốt, trong khi 52,4% đã xuống cấp hoàn toàn hoặc nghiêm trọng. Việc phát hiện lớp vỏ sinh học và sức của lớp bảo vệ, dù chỉ vài cm nhưng có khả năng bảo vệ mạnh mẽ chống lại các yếu tố xói mòn, ít nhiều đem lại hy vọng cho quá trình bảo tồn.

Nhà sinh thái học về đất Matthew Bowker, đồng tác giả của nghiên cứu viết: "Lớp vỏ sinh học phổ biến khắp thế giới trên đất ở những vùng khô hạn, nhưng chúng tôi thường không tìm thấy chúng trên các công trình do con người xây dựng". Lớp vỏ sinh học sống trên lớp đất mặt của vùng đất khô, cấu thành từ các thành phần như vi khuẩn lam, tảo, rêu, nấm và địa y. Các cộng đồng thực vật và vi sinh vật nhỏ bé có thể mất hàng thập kỷ hoặc lâu hơn để phát triển, hình thành nên các hệ sinh thái thu nhỏ, lớp vỏ sinh học ổn định đất, tăng khả năng giữ nước và điều hòa quá trình cố định nitơ và carbon. Các lớp vỏ sinh học kiểu này được cho là chiếm khoảng 12% bề mặt Trái Đất.

Mở ra những hy vọng mới

Theo nhìn nhận của Science.org, phát hiện về lớp vỏ sinh học của Vạn Lý Trường Thành đi ngược lại với quan điểm phổ biến trong bảo tồn di sản rằng sự phát triển của thực vật sẽ phá hủy các tòa nhà hoặc địa điểm khảo cổ. Chính các bước ngoặt này có thể thay đổi cách các nhà quản lý các di sản trên khắp thế giới nhìn nhận thảm thực vật gắn liền với các công trình kiến trúc cổ xưa, đặc biệt là những công trình được xây dựng bằng đất nện. Mẹ thiên nhiên rõ ràng có cách rất riêng.

Tuy nhiên, các lớp vỏ sinh học cũng ít nhiều bị đe dọa. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng biến đổi khí hậu và việc sử dụng đất thâm canh có thể ảnh hưởng tiêu cực tới các lớp vỏ sinh học và triệt tiêu lợi ích bảo vệ của chúng. Phát hiện mới được cho là có thể giúp các nhà khoa học mô phỏng, kiến tạo các các lớp vỏ sinh học mới, nhiều hơn nữa, nhằm bảo vệ kỳ quan của thế giới cổ đại không bị xuống cấp thêm.

Giáo sư Bo Xiao nói: "Lớp vỏ sinh học bao phủ Vạn Lý Trường Thành giống như một tấm chăn ngăn cách Vạn Lý Trường Thành với không khí, nước và gió… Vạn Lý Trường Thành là trung tâm văn hóa của nền văn minh Trung Quốc. Chúng ta nên cố gắng hết sức bảo vệ nó cho các thế hệ tiếp theo".

Hầu hết các cộng đồng sinh vật tạo nên lớp vỏ sinh học đều bắt đầu từ một sinh vật duy nhất, dần phát triển và làm cho môi trường mà nó phát triển phù hợp với những sinh vật khác. Giáo sư Emmanuel Đại học bang Arizona, người nghiên cứu các giải pháp bền vững dựa trên thiên nhiên cho biết, dù chúng vẫn dễ bị tổn thương trước tác động của biến đổi khí hậu, mạng lưới những sinh vật không ngừng phát triển này sẽ tự vận dụng các cơ chế bên trong để thích ứng với những điều kiện khắc nghiệt. Khả năng thích ứng vốn có đã khiến lớp vỏ sinh học trở thành ứng cử viên sáng giá cho các biện pháp can thiệp dựa trên tự nhiên nhằm giải quyết vấn đề bảo tồn cấu trúc trong bối cảnh thế giới đang đối mặt với bài toán biến đổi khí hậu.

Những nghiên cứu về lớp vỏ sinh học của các công trình như Vạn Lý Trường Thành có thể mở đường cho các nỗ lực bảo tồn nhiều di sản khác trên thế giới.