在加利福尼亚州旧金山湾东侧的这个池塘里，有些世界末日的痕迹。盐业的遗产已转移到其他地方，它在邻近的沼泽地以下几米处平息。藻类在褐色的水中涂成红色漩涡，池塘边缘被起泡的盐硬结皮。随着微风从海湾缓和，一群鹈鹕驶过，驶向更具吸引力的狩猎场。
但是，像这样的景观在伊甸园登陆生态保护区和海湾周围的其他地方都有更好的未来。在接下来的十年中，政府官员计划用沉积物填充许多此类洼地，然后向潮汐开放。最终，草草，泡菜和其他沼泽植被将生根，恢复这个至关重要的沼泽生态系统。目的是通过减少风暴潮中的能量并阻挡最高潮，试图创造一个天然的缓冲区来保护人口稠密的海滨。
旧金山湾盐池是更广泛的故事的一部分。在一个世纪的人类发展摧毁了该地区的大部分湿地之后，该地区在1970年代发生了翻天覆地的变化。它成为沼泽修复的领导者，在1998年发布了一项划时代的计划后迅速发展。近年来，地方领导人以新的紧迫感解决了这些问题。加州自然资源局估计，到2100年，这里的海平面可能会上升2.1米，这将威胁该地区的发电厂，交通基础设施和饮用水设施-其中许多位于海湾的低处和附近。
沼泽在对抗海平面上升方面拥有超级大国。与人工屏障（如海堤和堤防）不同，它们可以进化，随着捕获更多的沉积物以及植被分解和再生，它们会逐渐升高。“沼泽与水位处于动态平衡中，”南湾盐塘恢复项目执行经理约翰·布尔乔瓦斯（John Bourgeois）说，这是一项公共私人合作伙伴关系，负责管理伊甸园登陆地和南湾其他地点的湿地恢复。“没有清楚地表明，即使在很高的海平面上升速度下，如果有足够的悬浮沉积物，它们也可以跟上步伐。”
旧金山湾不是唯一的生态系统被纳入抗击气候变化的地区。在世界各地，研究人员和政府都在寻求自然的沿海基础设施，包括沙丘，砾石海滩和红树林，以保护社区免受洪水侵害。旧金山湾的工作是最古老的工作，已经恢复了约8000公顷的栖息地潮汐。马里兰大学剑桥环境科学中心主席彼得·古德温说，由当地科学家开发的技术已被美国机构采用，并在世界其他地方得到应用。
但是，湾区在建设沼泽防护阵线方面面临挑战。除了成本和过时的法规限制工作速度外，最大的障碍之一是找到足够的沉积物来完成这项工作。人类的发展使沉积物被困在大坝和堤坝的后面，像世界上许多三角洲一样离开海湾，而没有足够的原材料来跟上不断上升的海洋。研究人员将需要找到大量沉积物，以填补沉陷的前沼泽并迅速启动恢复过程。他们预计，随着海平面上升，他们还将需要将泥沙输送到现有的沼泽地。
其他研究人员正在观察，看看海湾地区如何进行实验，以及政府机构，科学家和其他机构之间的紧密合作关系。巴吞鲁日路易斯安那州立大学海洋学和海岸科学教授尤金·特纳说，每个海岸都可能是独特的，但它们都面临着共同的问题，例如海平面上升，温度变化和“沿海边缘的不适当发展”？这样项目可以互相学习。
回归自然
夏季的一天，在旧金山湾北部边缘，一条沼泽猎兔犬在低洼的黄褐色和杂色绿色植被上方滑行，上面有弯曲的河道。这样的景象在几十年前并不常见。到1950年代，海湾中除8％以外的所有沼泽中，有77,000公顷的沼泽被堤坝填平或填充以供人类使用，例如农业，垃圾场，污水处理厂，海军基地，机场和盐塘。
1960年代，公众越来越意识到这种破坏，这使人们大为恼火。作为回应，当地科学家开始了一些世界上第一个沼泽修复项目。自那时以来，数百名研究人员，政策制定者和监管机构共同努力，设定并实现了宏伟的目标。截至2015年，处于沼泽化状态的沼泽地和滩涂约占历史沼泽地的29％。当地团体又购买了大约10％的土地（约7300公顷），并将其修复（见“沼泽地”）。
最初，恢复者的动机是希望为濒临灭绝的物种重建栖息地，防止洪水泛滥并提供娱乐场所。但是在过去的两年中，保护该地区免受海平面上升的影响已成为一个明确的目标。在2016年的一份报告中（请参阅go.nature.com/2djjojb），当地人设定了一个新的目标，到2030年恢复尽可能多的沼泽地，以期希望该沼泽地足够高和足够大以符合预期到本世纪中叶，海平面上升加速。
转向自然系统进行这种保护是从上世纪主导的混凝土工程的根本转变。但是，随着人口的增长和气候影响的加剧，人工方法的成本和局限性越来越明显。例如，海堤很脆；它们破裂而不是弯曲，并且例如通过将波能转移到不受保护的位置而对周围区域产生有害影响。沿海生态系统不仅保护内陆地区，而且还为濒危物种，鱼类育苗场和自然水清洁服务提供了栖息地。此外，它们可以通过在碳增长时储存碳来帮助应对气候变化。
美国正在进行一些世界上最大的湿地恢复工作。例如，为了防止土地急剧流失，路易斯安那州计划进行多次改道，以虹吸密西西比河的沉积物以补充湿地。美国东部沿海切萨皮克湾的各州旨在恢复40,000公顷的湿地，尽管其主要动机是减少农业和城市径流造成的污染。在欧洲，大多数潮汐湿地修复项目的规模要小得多，就像努力在荷兰德尔夫齐尔港附近建立沼泽地一样。
旧金山弹性景观计划负责人Letitia Grenier说，其他地区，例如纽约的长岛，加利福尼亚州南部以及英格兰，新加坡和中国等国家，定期询问湾区的项目和方法。河口研究所（SFEI），位于加利福尼亚州里士满的独立水生和生态系统科学研究所。她说：“在使用自然过程作为解决方案的意义上，这里的科学是非常积极和进步的。”湾区以外的研究人员指出，关键在于流程。古德温说：“这可能是该国大学，机构和非政府组织如何与近来的私营部门合作的最好例证之一。”
但是，尽管区域广泛支持湿地恢复，但是在建造足够的沼泽地以防止海平面上升方面仍然存在很大的障碍。重建潮汐沼泽需要三个要素：时间，空间和沉积物。资产阶级说，盐池要充满沼泽才能生根，可能需要5到20年的时间。空间也很宝贵。沼泽通过向内陆缓慢行进而部分向上生长。格瑞尼尔说，不幸的是，“我们在沼泽背后拥有的是高速公路和污水处理厂，还有甲骨文和谷歌”？
沉淀作用
而且，还有大量的泥沙缺乏。盐池（例如伊甸园登陆区的盐池）已经平息到周围沼泽地的水平面以下，为了加快其恢复速度，修复者在向潮汐开放之前，需要用其他地方的多余沉积物填充它们。研究人员认为，还必须养活现有的沼泽，以帮助他们跟上海平面上升的步伐。SFEI首席地貌学家斯科特·杜斯特霍夫（Scott Dusterhoff）估计，到2100年，如果海平面上升1米，中间的现有沼泽以及它们与海湾之间的牡蛎泥滩将面临约1亿公吨的沉积物短缺。路况。如果目前的趋势继续下去，科学家担心到2100年，大多数海湾沼泽将被破坏或摧毁。
天然沼泽从两个方向接收沉积物：上游河流和海洋潮汐。但是在旧金山湾，就像世界上许多河流三角洲一样，这些系统是断开的。沉积物的供应被横跨河流和堤坝的防潮大坝阻塞。布尔乔瓦说，由于需要大量的泥沙来填充塌陷的区域，因此修复者必须在获取泥沙方面具有创造力。“此时一切都摆在桌子上了。”？/ p>
一个巨大的潜在污染源位于旧金山湾深水港，这些港口需要例行疏to以清除潮汐堆积的沉积物。国家计划和监管机构旧金山湾自然保护和发展委员会的沉积物计划经理布伦达·戈登说，其中大部分挖出的物质都被带到了海上并沉积在海洋中。这种做法已开始保护海湾免受倾倒的沉积物的侵蚀，如果沉积物受到污染或使水浑浊，则可能损害野生生物。最终，在1990年代，管理机构认识到沼泽恢复过程中需要沉积物，并开始发放“有效使用”被证明是干净的挖泥材料的许可证。但戈登说，去年，大约一半的水仍然沉积在海洋中。
污垢也可能来自该地区的建设热潮。非政府组织旧金山海湾合资企业和SFEI的一个项目SediMatch正在“将沉淀物与需要沉淀物的海湾修复人员一起”？格林尼尔说。“为沉积物提供约会服务。”但是，移动物质的速度可能很慢。例如，伊甸园登陆区的盐池估计需要540万立方米的沉积物才能使它们接近周围的沼泽地。一辆卡车一次输送约8.4立方米。布尔乔亚说：“数学太遗憾了。”“很多卡车。”他提出了另一种选择：在海湾中部的一艘驳船，在那里挖出的沉积物可以与水混合以产生泥浆，然后可以通过管道将其运送到伊甸园登陆和其他修复项目。
但是仍然存在着关于如何最好地输送清除的沉积物的问题，既可以快速地抬起已消失的沼泽地，又可以在将来帮助现有的沼泽地跟上海平面上升的步伐。
有多种可能的策略。例如，在路易斯安那州，一个名为“巴尤·杜邦（Bayou Dupont）”的项目正在疏通密西西比河的泥浆，并将其通过一公里长的管道建造湿地。那里的沼泽被沉积物严重饿死，并且受到沉降，侵蚀和油气开发的影响，以至于它们很快被淹死。因此，该项目将与水混合的疏sediment的沉积物直接喷洒到下沉的沼泽上，以迅速提高其海拔，因为资产阶级正提议在一些尚未形成活跃沼泽的南湾遗址上提出建议。
但是，下雨的泥浆“同时填满了所有的孔和通道，因此倾向于使地形变平”？ SFEI的资深环境科学家Jeremy Lowe说。沼泽植物和动物更喜欢变异性，而且地形变化也更适合减缓洪水泛滥。由于这些原因，湾区的恢复生态学家通常会停止填充低于沼泽平原水平约30厘米的水，然后向潮汐区域（可能是河流）开放该区域，以使自然系统能够完成工作。
美国陆军工程兵部队和SFEI希望测试使用波浪和潮汐将补充沉积物运到适当位置，这不仅可以避免泥浆造成的均匀性问题，而且还可以避免其成本和能耗。如果未来的沼泽需要补充沉积物以跟上海平面的上升，这种方法可能变得必要。这种材料将需要更精细地输送到正常运行的湿地，而不是盐坑。湾区正努力采取“更温和，更自然的方法”？ Grenier说，这将使“动物和动物种群蓬勃发展”？
作为迄今尚未获得资助的工作的一部分，研究小组还希望研究多少已部署的沉积物实际降落在要修复的沼泽地上，这将有助于科学家了解需要多少沉积物以及恢复需要多长时间。Lowe建议使用荧光示踪剂来追踪颗粒在海湾中的位置。荷兰正在进行另一项采用软方法沉积物沉积的实验。该试点项目吸收了瓦登海哈林根港口疏ged的沉积物，并将其释放到沿海更远的地方，研究人员希望这将有助于支撑科埃瓦尔的潮汐沼泽。
通过释放大坝后面的堵塞物，并减缓快速流过防洪渠道的物质，使其流过沼泽地并进入更深的水中，还可以将更多的河流沉积物输送到湾区沼泽地。在某些情况下，可以对现有的大坝进行不同的操作，以模仿冲刷沉积物的自然周期性脉冲。劳说，较新的水坝会从底部溢出水，使沉积物通过。恢复上游的沉积物供应还可以帮助保护沿海生境的链条-包括高地，高低沼泽，泥滩和潮下带-在没有人为障碍的情况下交换重要的养分和物质。格里尼尔说：“你只有沼泽，它没有像完整的系统那样具有弹性。”“因为每个要素都可以保护它后面的东西。”
沼泽动力
旧金山湾潮汐湿地修复工作正在获得动力。2016年，海湾地区9个县的选民压倒性地批准了AA措施，该税预计将在20年内为沼泽恢复和相关的防洪项目筹集5亿美元。戈登说：“这表明该地区对此非常重视。”“愿意把我们的钱放在嘴边。”？
这些钱足以胜任这项工作，但是当地的拥护者希望他们可以利用它来获得联邦资金。恢复社区实现其2030年目标的时机已经过去。如果它能找到沉积物来填满沉降的区域，那么沼泽就可以开始在1'处建立。 Bourgeois说，这取决于起始海拔和其他变量。
负责疏regulations法规的机构认识到海平面上升的威胁，目前正在重新评估其政策，但法规障碍仍然存在。布尔乔瓦说：“我们提出的许多建议都在为获得许可进行真正的斗争，因为所有法律都集中于防止人们涌入海湾。”他和其他恢复者表示，发放许可证的速度无法达到其2030年恢复目标。
最后，所有这些都是一个巨大的实验。特纳说：“保留沼泽对社会来说仍然是新事物，因此会有惊喜，错误和意想不到的成功。”他说，湾区的努力正在做很多积极的事情：将碳储存在地下，重建野生动植物栖息地并投资于自然基础设施，这比灾难后的紧急救济便宜得多。但是，他补充说，“尚不清楚任何沿海恢复计划是否足以抵御海平面上升的冲击”？
自然562，178-180（2018）
