他在木棧道霸干草okee忽略的是短暫的，蜿蜒的小路進(jìn)入沼澤地國(guó)家公園夢(mèng)幻世界。在木板條之外，一片寬闊的輕輕揮動(dòng)的鋸草延伸到地平線，在那里遇到鐵灰色的天空。硬木樹島 - 更高，更干燥的地面稱為吊床 - 從草原上升起來(lái)，就像浮出水面的游泳者。蟋蟀蛙的節(jié)奏唱歌偶爾會(huì)被蛇鳥或大白鷺的尖銳叫聲打斷。

通過這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，一大片水向南緩慢流向海洋。

大沼澤地，綽號(hào)草河，已經(jīng)忍受了威脅的份額。幾十年的人類修修補(bǔ)補(bǔ)使南佛羅里達(dá)州成為居民的綠洲，并為農(nóng)民和企業(yè)提供了有利可圖的地方，使水遠(yuǎn)離濕地。與國(guó)家公園接壤的農(nóng)田的徑流導(dǎo)致佛羅里達(dá)州沿海河口的多年生有毒藻類大量繁殖。

但是現(xiàn)在，大沼澤地 - 短吻鱷和鱷魚，鹿，山貓和佛羅里達(dá)黑豹的家園，加上令人眼花繚亂的300多種鳥類 - 面臨著更加無(wú)情的敵人：海平面上升。

在美國(guó)海平面上升時(shí)，南佛羅里達(dá)州是零基礎(chǔ)。到2100年，基韋斯特附近的海域預(yù)計(jì)將比目前的平均海平面高出兩米。預(yù)計(jì)每日漲潮將淹沒邁阿密的許多街道。鹽水的不斷侵蝕已經(jīng)改變了景觀，殺死了鋸草并使土地遭受侵蝕。

面對(duì)這種迫在眉睫的威脅，大沼澤地的生態(tài)學(xué)家和水文地質(zhì)學(xué)家正在競(jìng)相尋找方法來(lái)減輕海洋被海洋開墾之前的損害，并且不可挽回地失去了。

海平面上升是一個(gè)全球性問題，但2014年國(guó)家氣候評(píng)估報(bào)告指出，南佛羅里達(dá)州的沿海水資源管理面臨一些特殊挑戰(zhàn)。不斷發(fā)展的城市中心需要獲得淡水，平坦的地形會(huì)鼓勵(lì)池塘徘徊，多孔的石灰?guī)r含水層特別容易受到鹽水的侵蝕。風(fēng)暴潮偶爾會(huì)驅(qū)使遠(yuǎn)在內(nèi)陸的海水，使問題更加復(fù)雜。

“我們不能再忽視它了，”邁阿密佛羅里達(dá)國(guó)際大學(xué)水文地質(zhì)學(xué)家Shimelis Dessu說。Dessu說，在南佛羅里達(dá)州的水管理需求方面，與人類和農(nóng)業(yè)需求相比，生態(tài)保護(hù)在列表中往往較低?，F(xiàn)在，海平面上升迫使人們以不同的方式思考。“海洋不再是外在的東西，”他說。“它已經(jīng)在房子里了。”

排干沼澤

佛羅里達(dá)州對(duì)水的拉鋸戰(zhàn)歷史悠久。

在19世紀(jì)，定居者首先開始排干土地，為農(nóng)業(yè)和社區(qū)讓路。該州的水資源管理始于1948年，當(dāng)時(shí)美國(guó)國(guó)會(huì)授權(quán)中南佛羅里達(dá)州防洪和其他目的項(xiàng)目。

該項(xiàng)目旨在控制該州中南部基西米河和奧基喬比湖沿岸的洪水。在夏季和秋季的雨季，河流和寬闊的淺湖經(jīng)常溢出，淹沒周邊地區(qū)。溢出物將緩慢向南移動(dòng)穿過佛羅里達(dá)州南部的一片寬闊的板塊，最終流入佛羅里達(dá)灣，這是一個(gè)開放的水體，位于大陸和佛羅里達(dá)群島之間。在旅途中，一些水會(huì)滲入地下，補(bǔ)充比斯坎含水層，這是一個(gè)石灰?guī)r層，位于該州東南部的大部分地區(qū)。

但是反復(fù)發(fā)生的洪水使土地?zé)o法居住，耕種也不可能。因此，在美國(guó)國(guó)會(huì)1948年授權(quán)的情況下，美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)建造了一個(gè)復(fù)雜的堤壩，運(yùn)河和水庫(kù)系統(tǒng)，以控制洪水并將水引出奧基喬比湖以南的農(nóng)田和人口中心。建造了三個(gè)大型“水源保護(hù)區(qū)”，用于在高降雨量事件中收集和儲(chǔ)存水，并在干旱時(shí)釋放。剩下的濕地 - 包括其原始區(qū)域的大約一半 - 被封閉在兩個(gè)保護(hù)區(qū)，大沼澤地國(guó)家公園和大柏樹國(guó)家保護(hù)區(qū)。

對(duì)佛羅里達(dá)州南部水循環(huán)的這種深入改革，或許不可避免地導(dǎo)致了新的問題。減少自然向南進(jìn)入大沼澤地的淡水量證明對(duì)植物和動(dòng)物的棲息地具有破壞性。例如，涉水鳥類數(shù)量在上個(gè)世紀(jì)縮小了90%。將水從其天然陸上路線轉(zhuǎn)移也意味著可以用更少的水來(lái)補(bǔ)充比斯坎含水層，該含水層為300萬(wàn)人提供飲用水。

農(nóng)業(yè)是佛羅里達(dá)州的大生意; 該州每年的出口總額超過40億美元。但來(lái)自農(nóng)業(yè)區(qū)的肥料污染了進(jìn)入奧基喬比湖的水道，導(dǎo)致湖中的藻類大量繁殖。來(lái)自湖泊的受控排放控制洪水將污染的水分流到東部，西部和南部，導(dǎo)致沿海和佛羅里達(dá)灣的周期性藻類大量繁殖。

為了消除一些損害，國(guó)會(huì)于2000年批準(zhǔn)了一項(xiàng)為期35年，耗資105億美元的項(xiàng)目，將更多淡水向南送入草河。該項(xiàng)目，綜合大沼澤地恢復(fù)計(jì)劃，或CERP，仍然是美國(guó)有史以來(lái)最大的水文恢復(fù)項(xiàng)目。

CERP已經(jīng)顯示出成功的跡象。美國(guó)國(guó)家科學(xué)院，工程和醫(yī)學(xué)院每?jī)赡暝u(píng)估大沼澤地恢復(fù)的進(jìn)展情況，2016年報(bào)告說，自項(xiàng)目開始以來(lái)，大沼澤地的淡水流量確實(shí)增加了。在一些地區(qū)，地下水位和植被開始回歸到廣泛的水資源管理開始之前的狀況。

但該學(xué)院2016年的報(bào)告也指出了一個(gè)明顯的問題。研究人員現(xiàn)在比2000年更了解氣候變化的影響。如果不考慮這些影響，尤其是海平面上升，恢復(fù)計(jì)劃將無(wú)法實(shí)現(xiàn)其預(yù)期目標(biāo)：恢復(fù)濕地和緩沖居住區(qū)域佛羅里達(dá)州的水文循環(huán)劇烈波動(dòng)。

在過去的半個(gè)世紀(jì)里，由于海平面上升和大沼澤地的淡水流量減少，大沼澤地的淡水 - 咸水過渡區(qū)已向內(nèi)陸移動(dòng)了至少一公里。一些科學(xué)家將這種內(nèi)陸鹽水轉(zhuǎn)移為人類世海洋海侵，這是人類對(duì)海平面上升和淡水管理最終負(fù)責(zé)的事實(shí)。

在某種程度上，這是一個(gè)簡(jiǎn)單的水壓?jiǎn)栴}。淡水從陸地流下或在地下含水層中流向大海。如果該水龍頭減速到涓流并且淡水壓力降低，那么海水遇到的阻力就會(huì)減小，并且可以進(jìn)一步向內(nèi)陸行駛。當(dāng)從沿海含水層井中透支時(shí)，世界上許多沿海社區(qū)都面臨著一個(gè)問題：立即去除過多的淡水會(huì)讓海水潛入并使井中毒。增加海平面上升的水平，低洼的大沼澤地面臨著地面及以下海水入侵的雙重打擊。

因?yàn)樗诘叵?，所以在地圖上看不到鹽水入侵區(qū)。“但你可以看到傳統(tǒng)效應(yīng)......地上，”位于佛羅里達(dá)州帕爾梅托灣的非營(yíng)利組織大沼澤地基金會(huì)的濕地生態(tài)學(xué)家斯蒂芬戴維斯說道。“鹽度會(huì)定期打擊植物群落。”

最受打擊的是無(wú)處不在的鋸草。鋸草是耐寒的東西; 即使在營(yíng)養(yǎng)貧瘠的土壤中，它也能抵抗野火和茁壯成長(zhǎng)。但鹽水是另一回事。2000年，一組科學(xué)家從空中調(diào)查了大沼澤地的最南端。研究人員注意到在這片土地上點(diǎn)綴著奇怪的麻點(diǎn) - 鋸片已經(jīng)死亡。“其中一些景觀看起來(lái)像瑞士奶酪，”戴維斯說。

總部位于西棕櫚灘的南佛羅里達(dá)水管理區(qū)Everglades分部主任Fred Sklar說，厚厚的有機(jī)泥炭土是許多濕地的基石，包括大沼澤地。但是泥炭土很脆弱：淡水太少而且干涸了。更糟糕的是，減少淡水和增加海水淹沒的組合是一個(gè)兩個(gè)打擊，“一種渦輪增壓，允許土壤分解，”戴維斯說。泥炭土壤內(nèi)的化學(xué)或生物變化 - 科學(xué)家們不確定究竟是什么 - 然后引發(fā)突然崩潰。土壤高度迅速下降，露出鋸草的根部，最終死亡。

戴維斯說，裸露的地面碎片是最明顯的鹽水侵入疤痕，但損害的程度可能比視覺上明顯要大得多。2017年伊爾瑪?shù)蕊Z風(fēng)引發(fā)的風(fēng)暴潮，以及今年最高潮汐的潮汐事件，可以將內(nèi)陸的鹽水推向數(shù)公里。因此，許多看起來(lái)很好的地區(qū)在地表下面處于不穩(wěn)定狀態(tài)，處于崩潰的邊緣，他說。

在兩條戰(zhàn)線上，廣泛的泥炭坍塌可能對(duì)大沼澤地造成毀滅性打擊。保持土壤的高度是防止海水入侵的艙壁; 倒塌的地區(qū)成為開闊水域。充滿泥炭的濕地代表了一個(gè)巨大的碳匯 - 一個(gè)通過光合作用吸收的二氧化碳遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于通過呼吸釋放的二氧化碳。失去土壤有效地將該區(qū)域從儲(chǔ)存碳的地方變?yōu)橄虼髿庵刑砑佣趸嫉牡貐^(qū)，從而推動(dòng)氣候變化。

研究人員還不知道土地在大沼澤地的消退速度有多快。但研究表明，即使是略微咸的水也可能導(dǎo)致土壤以“潛在的驚人”速度下沉，戴維斯說，大幅增加海平面上升能夠恢復(fù)土地的速度。佛羅里達(dá)國(guó)際大學(xué)的生物學(xué)家肖恩查爾斯(Sean Charles)注入了帶有微咸水的鋸草泥炭土(仍然比海水咸得多)。僅僅一年，咸地的土壤高度下降了近3厘米，而淡水地的土壤則保持高度或略有增加。

兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的故事

在Pa-hay-okee有第二條木板路，它的名字來(lái)源于美國(guó)土著語(yǔ)中的“草海水”。與游客的俯視不同，到達(dá)這個(gè)平臺(tái)需要在幾米長(zhǎng)的開闊濕地上進(jìn)行短暫的大膽挖掘，可能是在鱷魚的注視下。

佛羅里達(dá)國(guó)際大學(xué)的濕地生態(tài)學(xué)家本杰明威爾遜說，這種擴(kuò)張是一種有意的威懾。這條木板路不適合游客; 對(duì)于科學(xué)家來(lái)說，他們將其作為長(zhǎng)期研究的一部分，試圖了解究竟是什么導(dǎo)致泥炭土崩塌。

距離南部約20分鐘車程，西湖附近的姐妹野外場(chǎng)地隱藏在耐鹽紅樹林的森林屏風(fēng)后面，它們的根部糾纏在一起，露出來(lái)，它們的樹枝詭異地吱吱作響。這兩個(gè)地點(diǎn)位于鹽水入侵區(qū)的兩側(cè)：Pa-hay-okee仍然很新鮮，但西湖是咸水。

該項(xiàng)目的第一階段由佛羅里達(dá)國(guó)際大學(xué)的濕地生態(tài)學(xué)家Tiffany Troxler領(lǐng)導(dǎo)，目前和將來(lái)，利用現(xiàn)有的井?dāng)?shù)據(jù)，地質(zhì)圖和計(jì)算機(jī)模擬，確定泥炭最容易受海平面上升的影響。海平面上升。第二步 - 研究配對(duì)地點(diǎn)的原因 - 研究了鹽度變化如何影響泥炭土和鋸草。“然后我們應(yīng)該更好地了解鋸草的位置，以及未來(lái)可能發(fā)生泥炭坍塌的地方，”Troxler說。

在木板路旁，團(tuán)隊(duì)將十幾個(gè)樹脂玻璃管直接嵌入沼澤地。每個(gè)直徑約半米的腔室在底部和頂部開口，但是可以扭轉(zhuǎn)打開或關(guān)閉以允許水自由地流過它們，或者暫時(shí)將腔室與濕地的其余部分隔離。

許多因素可以改變土壤化學(xué)。淡水流量減少會(huì)使土壤短暫干燥，使其暴露在氧氣中。從濕地下面富含磷的石灰?guī)r含水層中滲出的海水會(huì)帶來(lái)額外的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，否則大沼澤地就會(huì)供不應(yīng)求。

每個(gè)月一次，持續(xù)四年 - 在潮濕和干燥的季節(jié) - 團(tuán)隊(duì)成員訪問了兩個(gè)地點(diǎn)的房間，關(guān)閉它們并給它們加入由不同量的鹽水和營(yíng)養(yǎng)物組成的雞尾酒。

“這很有趣，”威爾遜興高采烈地說。盡管泥濘不堪，團(tuán)隊(duì)成員選擇不穿全身跋涉。“我們很幸運(yùn)能夠來(lái)到南佛羅里達(dá)州，那里的水永遠(yuǎn)不會(huì)變冷。”然后，他停了下來(lái)。“好吧，它真的很痛苦，”他在幾秒鐘后承認(rèn)道。盡管他們沒有穿著跋涉，研究人員甚至在夏季也穿著長(zhǎng)袖襯衫和褲子遮住了臉，盡管有悶熱的氣息。“你想要100只蚊子在你的臉上，或者你是否想要坐在95度的濕度下，不能用這些面具呼吸?”他反問道。

這項(xiàng)有時(shí)艱苦的工作取得了成果，因?yàn)樵搱F(tuán)隊(duì)追蹤了不同因素如何影響鋸草生態(tài)系統(tǒng)和泥炭坍塌。具體而言，研究人員評(píng)估了由于添加鹽和磷而土壤釋放到大氣中的二氧化碳量的變化，并且還跟蹤了鋸草根生長(zhǎng)的變化。

微生物活動(dòng)的變化是土壤崩塌的另一個(gè)可能的罪魁禍?zhǔn)?。因此，佛羅里達(dá)國(guó)際大學(xué)的微生物生物學(xué)家Shelby Servais檢查了鹽水是否會(huì)增加微生物的生長(zhǎng)，從而加速有機(jī)物質(zhì)的分解。它沒有發(fā)生。“我們發(fā)現(xiàn)，一般來(lái)說，鹽暴露會(huì)抑制微生物群落的活動(dòng)。”

威爾遜說，即使是海水淹沒 - 本身 - 也可能不會(huì)造成土壤破壞。真正重要的是在添加鹽水之前土壤的干燥程度。研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤已經(jīng)濕潤(rùn)時(shí)，加入更多的鹽對(duì)土壤釋放到大氣中的二氧化碳含量沒有影響。但是當(dāng)研究人員在干燥的土壤中添加鹽時(shí)，二氧化碳就會(huì)飆升。該團(tuán)隊(duì)還注意到鋸草植物的根系較少。

泥炭土項(xiàng)目的第三階段正在進(jìn)行中。研究人員將精確地追蹤土壤高度下降的位置，以及多少。該團(tuán)隊(duì)將桿一直插入地面，一直到基巖，并使用連接在桿上的銷來(lái)測(cè)量高度隨時(shí)間的變化。從那時(shí)起，特羅克斯勒說，“你可以了解濕地中的土壤是否能夠跟上海平面的上升。”

反對(duì)崛起的競(jìng)爭(zhēng)

如果正如一些模擬顯示海平面上升已超過州和聯(lián)邦當(dāng)局恢復(fù)通過大沼澤地的淡水流量的努力，那么規(guī)劃者應(yīng)該做些什么呢?

Dessu及其同事密切關(guān)注淡水管理工作與海平面上升的預(yù)測(cè)。“我們對(duì)淡水管理有一定的控制權(quán)。另一方面，海平面上升，我們無(wú)法控制，“他說。

研究人員有大約16年的關(guān)于改變濕地生態(tài)的數(shù)據(jù)，包括有關(guān)淡水鋸草到耐鹽紅樹林的過渡，樹島的喪失以及喜歡水和營(yíng)養(yǎng)豐富的香蒲植物繁殖的信息。該小組分析了這些變化，以及該地區(qū)水井測(cè)量的鹽度和養(yǎng)分變化，以觀察哪些區(qū)域隨著時(shí)間的推移變得更加咸。

然后，Dessu說，研究人員檢查了淡水管理實(shí)踐。自1985年以來(lái)，南佛羅里達(dá)州的水資源管理者一直在根據(jù)10周前降雨量來(lái)衡量從水源保護(hù)區(qū)釋放的淡水量。該團(tuán)隊(duì)在4月份的“環(huán)境管理雜志”上報(bào)告說，在旱季，這種延遲是一個(gè)問題。

“當(dāng)流量交付時(shí)，已經(jīng)兩個(gè)月太晚了，”德蘇說。該研究的結(jié)論是，該州的水資源管理者不應(yīng)該考慮向大沼澤地輸送多少水，而是確切地說，何時(shí)才是最好的時(shí)間。“這實(shí)際上是一種意外，”佛羅里達(dá)國(guó)際大學(xué)水文地質(zhì)學(xué)家勒內(nèi)普萊斯說，研究合著者。

Dessu說，管理人員可以利用測(cè)量的淡水水位和海水水平之間的差異來(lái)決定何時(shí)最好提供淡水塞以保持足夠的水壓以幫助推動(dòng)海水回流。他補(bǔ)充說，這是一種創(chuàng)可貼 - 一種不能解決鹽水侵入濕地的長(zhǎng)期問題，但至少可以改善其直接影響。

大沼澤地的未來(lái)

這些修復(fù)可能是大沼澤地恢復(fù)的故事。事實(shí)上，修復(fù)是一種誤稱，Sklar指出。“真的不可能把過去帶回來(lái)。”

康復(fù)更重要。3月，Sklar和其他南佛羅里達(dá)州的水務(wù)管理人員提出了一項(xiàng)雄心勃勃的計(jì)劃，可以增加大沼澤地的淡水總流量。該計(jì)劃的核心是建造一個(gè)巨大的新水庫(kù)，該水庫(kù)將從奧基喬比湖收集大量肥料污染的水，以防止其運(yùn)行到刺激藻類大量繁殖的海岸。在水庫(kù)內(nèi)，水將被清洗，然后被送到濕地。Sklar說，如果美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)批準(zhǔn)該項(xiàng)目，它將成為秋季前往國(guó)會(huì)批準(zhǔn)的立法的一部分。

大沼澤地的水管理人員走鋼絲，滿足居民，農(nóng)民和商業(yè)領(lǐng)袖的需求，他們想要了解水的去向。佛羅里達(dá)州的環(huán)保主義者對(duì)此非常了解。戴維斯說：“如果我們?nèi)媪私鈿夂蜃兓秃Ｆ矫嫔仙?，就?huì)有那些不容易接受的東西。” “所以我們談?wù)?.....供水等問題，讓這個(gè)系統(tǒng)更具抗旱能力。”

“讓我們面對(duì)現(xiàn)實(shí)吧，”他補(bǔ)充道。“科學(xué)在塑造大沼澤地恢復(fù)項(xiàng)目方面具有非常重要的意義，但是政治使得項(xiàng)目獲得授權(quán)并最終建成。”但他指出，研究人員仍然對(duì)如何最好地拯救大沼澤地有很多疑問。例如，戴維斯說，科學(xué)家們剛剛開始研究增加淡水流量是否可以節(jié)省鋸木草。

事實(shí)上，過多的淡水可能是一種比疾病更糟糕的治療方法。“那里有模型顯示，如果我們繼續(xù)釋放更多的淡水來(lái)阻止咸水的潮流，它最終會(huì)淹沒大沼澤地，”普萊斯說，指著推拉。“我們想要拯救淡水系統(tǒng)，但它可以承受多少洪水?”

事實(shí)上，大沼澤地修復(fù)的最大希望可能是紅樹林。粗糙，耐鹽的樹木是生態(tài)系統(tǒng)如何發(fā)生變化的明顯標(biāo)志，因?yàn)樗鼈兎€(wěn)步前進(jìn)到淡水鋸草所騰空的地區(qū)。

當(dāng)他們的種子在內(nèi)陸洗滌時(shí)，紅樹林在新的地區(qū)殖民。當(dāng)種子落入一個(gè)地方時(shí)，植物就會(huì)開始生長(zhǎng)，迅速產(chǎn)生豐富的細(xì)根 - 泥炭土的主要成分。樹木不能防止所有淹沒或拯救淡水植物，但它們至少可以保持土壤到位。

但與大沼澤地的情況一樣，這是一個(gè)時(shí)間問題，普賴斯說。如果土壤已經(jīng)完全消失，紅樹林就無(wú)法進(jìn)入。樹木需要足夠的沉積物來(lái)建立立足點(diǎn)。然而，一旦建立起來(lái)，紅樹林可以迅速積累土壤，甚至可能以與海平面上升相匹配的速度積累土壤。

“如果他們不這樣做，泥炭崩潰就會(huì)接管，”普賴斯說。“它只會(huì)轉(zhuǎn)向開放水域。”