他在木棧道霸干草okee忽略的是短暫的，蜿蜒的小路進入沼澤地國家公園夢幻世界。在木板條之外，一片寬闊的輕輕揮動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，就像浮出水面的游泳者。蟋蟀蛙的節(jié)奏唱歌偶爾會被蛇鳥或大白鷺的尖銳叫聲打斷。

通過這個生態(tài)系統(tǒng)，一大片水向南緩慢流向海洋。

大沼澤地，綽號草河，已經(jīng)忍受了威脅的份額。幾十年的人類修修補補使南佛羅里達州成為居民的綠洲，并為農(nóng)民和企業(yè)提供了有利可圖的地方，使水遠離濕地。與國家公園接壤的農(nóng)田的徑流導(dǎo)致佛羅里達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 - 面臨著更加無情的敵人：海平面上升。

在美國海平面上升時，南佛羅里達州是零基礎(chǔ)。到2100年，基韋斯特附近的海域預(yù)計將比目前的平均海平面高出兩米。預(yù)計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)家正在競相尋找方法來減輕海洋被海洋開墾之前的損害，并且不可挽回地失去了。

海平面上升是一個全球性問題，但2014年國家氣候評估報告指出，南佛羅里達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，平坦的地形會鼓勵池塘徘徊，多孔的石灰?guī)r含水層特別容易受到鹽水的侵蝕。風(fēng)暴潮偶爾會驅(qū)使遠在內(nèi)陸的海水，使問題更加復(fù)雜。

“我們不能再忽視它了，”邁阿密佛羅里達國際大學(xué)水文地質(zhì)學(xué)家Shimelis Dessu說。Dessu說，在南佛羅里達州的水管理需求方面，與人類和農(nóng)業(yè)需求相比，生態(tài)保護在列表中往往較低。現(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

佛羅里達州對水的拉鋸戰(zhàn)歷史悠久。

在19世紀，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，當時美國國會授權(quán)中南佛羅里達州防洪和其他目的項目。

該項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穿過佛羅里達州南部的一片寬闊的板塊，最終流入佛羅里達灣，這是一個開放的水體，位于大陸和佛羅里達群島之間。在旅途中，一些水會滲入地下，補充比斯坎含水層，這是一個石灰?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，在美國國會1948年授權(quán)的情況下，美國陸軍工程兵團建造了一個復(fù)雜的堤壩，運河和水庫系統(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。建造了三個大型“水源保護區(qū)”，用于在高降雨量事件中收集和儲存水，并在干旱時釋放。剩下的濕地 - 包括其原始區(qū)域的大約一半 - 被封閉在兩個保護區(qū)，大沼澤地國家公園和大柏樹國家保護區(qū)。

對佛羅里達州南部水循環(huán)的這種深入改革，或許不可避免地導(dǎo)致了新的問題。減少自然向南進入大沼澤地的淡水量證明對植物和動物的棲息地具有破壞性。例如，涉水鳥類數(shù)量在上個世紀縮小了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補充比斯坎含水層，該含水層為300萬人提供飲用水。

農(nóng)業(yè)是佛羅里達州的大生意; 該州每年的出口總額超過40億美元。但來自農(nóng)業(yè)區(qū)的肥料污染了進入奧基喬比湖的水道，導(dǎo)致湖中的藻類大量繁殖。來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)致沿海和佛羅里達灣的周期性藻類大量繁殖。

為了消除一些損害，國會于2000年批準了一項為期35年，耗資105億美元的項目，將更多淡水向南送入草河。該項目，綜合大沼澤地恢復(fù)計劃，或CERP，仍然是美國有史以來最大的水文恢復(fù)項目。

CERP已經(jīng)顯示出成功的跡象。美國國家科學(xué)院，工程和醫(yī)學(xué)院每兩年評估大沼澤地恢復(fù)的進展情況，2016年報告說，自項目開始以來，大沼澤地的淡水流量確實增加了。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年的報告也指出了一個明顯的問題。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)計劃將無法實現(xiàn)其預(yù)期目標：恢復(fù)濕地和緩沖居住區(qū)域佛羅里達州的水文循環(huán)劇烈波動。

在過去的半個世紀里，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，這是人類對海平面上升和淡水管理最終負責(zé)的事實。

在某種程度上，這是一個簡單的水壓問題。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減小，并且可以進一步向內(nèi)陸行駛。當從沿海含水層井中透支時，世界上許多沿海社區(qū)都面臨著一個問題：立即去除過多的淡水會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。

因為它在地下，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，”位于佛羅里達州帕爾梅托灣的非營利組織大沼澤地基金會的濕地生態(tài)學(xué)家斯蒂芬戴維斯說道。“鹽度會定期打擊植物群落。”

最受打擊的是無處不在的鋸草。鋸草是耐寒的東西; 即使在營養(yǎng)貧瘠的土壤中，它也能抵抗野火和茁壯成長。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綴著奇怪的麻點 - 鋸片已經(jīng)死亡。“其中一些景觀看起來像瑞士奶酪，”戴維斯說。

總部位于西棕櫚灘的南佛羅里達水管理區(qū)Everglades分部主任Fred Sklar說，厚厚的有機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兩個打擊，“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巨大的碳匯 - 一個通過光合作用吸收的二氧化碳遠遠多于通過呼吸釋放的二氧化碳。失去土壤有效地將該區(qū)域從儲存碳的地方變?yōu)橄虼髿庵刑砑佣趸嫉牡貐^(qū)，從而推動氣候變化。

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。佛羅里達國際大學(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。

兩個現(xiàn)場的故事

在Pa-hay-okee有第二條木板路，它的名字來源于美國土著語中的“草海水”。與游客的俯視不同，到達這個平臺需要在幾米長的開闊濕地上進行短暫的大膽挖掘，可能是在鱷魚的注視下。

佛羅里達國際大學(xué)的濕地生態(tài)學(xué)家本杰明威爾遜說，這種擴張是一種有意的威懾。這條木板路不適合游客; 對于科學(xué)家來說，他們將其作為長期研究的一部分，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，它們的樹枝詭異地吱吱作響。這兩個地點位于鹽水入侵區(qū)的兩側(cè)：Pa-hay-okee仍然很新鮮，但西湖是咸水。

該項目的第一階段由佛羅里達國際大學(xué)的濕地生態(tài)學(xué)家Tiffany Troxler領(lǐng)導(dǎo)，目前和將來，利用現(xiàn)有的井數(shù)據(jù)，地質(zhì)圖和計算機模擬，確定泥炭最容易受海平面上升的影響。海平面上升。第二步 - 研究配對地點的原因 - 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，以及未來可能發(fā)生泥炭坍塌的地方，”Troxler說。

在木板路旁，團隊將十幾個樹脂玻璃管直接嵌入沼澤地。每個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帶來額外的營養(yǎng)供應(yīng)，否則大沼澤地就會供不應(yīng)求。

每個月一次，持續(xù)四年 - 在潮濕和干燥的季節(jié) - 團隊成員訪問了兩個地點的房間，關(guān)閉它們并給它們加入由不同量的鹽水和營養(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，團隊成員選擇不穿全身跋涉。“我們很幸運能夠來到南佛羅里達州，那里的水永遠不會變冷。”然后，他停了下來。“好吧，它真的很痛苦，”他在幾秒鐘后承認道。盡管他們沒有穿著跋涉，研究人員甚至在夏季也穿著長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。

這項有時艱苦的工作取得了成果，因為該團隊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的變化。

微生物活動的變化是土壤崩塌的另一個可能的罪魁禍首。因此，佛羅里達國際大學(xué)的微生物生物學(xué)家Shelby Servais檢查了鹽水是否會增加微生物的生長，從而加速有機物質(zhì)的分解。它沒有發(fā)生。“我們發(fā)現(xiàn)，一般來說，鹽暴露會抑制微生物群落的活動。”

威爾遜說，即使是海水淹沒 - 本身 - 也可能不會造成土壤破壞。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)，當土壤已經(jīng)濕潤時，加入更多的鹽對土壤釋放到大氣中的二氧化碳含量沒有影響。但是當研究人員在干燥的土壤中添加鹽時，二氧化碳就會飆升。該團隊還注意到鋸草植物的根系較少。

泥炭土項目的第三階段正在進行中。研究人員將精確地追蹤土壤高度下降的位置，以及多少。該團隊將桿一直插入地面，一直到基巖，并使用連接在桿上的銷來測量高度隨時間的變化。從那時起，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。”

反對崛起的競爭

如果正如一些模擬顯示海平面上升已超過州和聯(lián)邦當局恢復(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。“我們對淡水管理有一定的控制權(quán)。另一方面，海平面上升，我們無法控制，“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)水井測量的鹽度和養(yǎng)分變化，以觀察哪些區(qū)域隨著時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踐。自1985年以來，南佛羅里達州的水資源管理者一直在根據(jù)10周前降雨量來衡量從水源保護區(qū)釋放的淡水量。該團隊在4月份的“環(huán)境管理雜志”上報告說，在旱季，這種延遲是一個問題。

“當流量交付時，已經(jīng)兩個月太晚了，”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，何時才是最好的時間。“這實際上是一種意外，”佛羅里達國際大學(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量的淡水水位和海水水平之間的差異來決定何時最好提供淡水塞以保持足夠的水壓以幫助推動海水回流。他補充說，這是一種創(chuàng)可貼 - 一種不能解決鹽水侵入濕地的長期問題，但至少可以改善其直接影響。

大沼澤地的未來

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

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

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。佛羅里達州的環(huán)保主義者對此非常了解。戴維斯說：“如果我們?nèi)媪私鈿夂蜃兓秃Ｆ矫嫔仙蜁心切┎蝗菀捉邮艿臇|西。” “所以我們談?wù)?.....供水等問題，讓這個系統(tǒng)更具抗旱能力。”

“讓我們面對現(xiàn)實吧，”他補充道。“科學(xué)在塑造大沼澤地恢復(fù)項目方面具有非常重要的意義，但是政治使得項目獲得授權(quán)并最終建成。”但他指出，研究人員仍然對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)釋放更多的淡水來阻止咸水的潮流，它最終會淹沒大沼澤地，”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)生變化的明顯標志，因為它們穩(wěn)步前進到淡水鋸草所騰空的地區(qū)。

當他們的種子在內(nèi)陸洗滌時，紅樹林在新的地區(qū)殖民。當種子落入一個地方時，植物就會開始生長，迅速產(chǎn)生豐富的細根 - 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，這是一個時間問題，普賴斯說。如果土壤已經(jīng)完全消失，紅樹林就無法進入。樹木需要足夠的沉積物來建立立足點。然而，一旦建立起來，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，泥炭崩潰就會接管，”普賴斯說。“它只會轉(zhuǎn)向開放水域。”