一场淡水咸水拔河比赛正在大沼泽地消失

他在木栈道霸干草okee忽略的是短暂的，蜿蜒的小路进入沼泽地国家公园梦幻世界。在木板条之外，一片宽阔的轻轻挥动的锯草延伸到地平线，在那里遇到铁灰色的天空。硬木树岛 - 更高，更干燥的地面称为吊床 - 从草原上升起来，就像浮出水面的游泳者。蟋蟀蛙的节奏唱歌偶尔会被蛇鸟或大白鹭的尖锐叫声打断。

通过这个生态系统，一大片水向南缓慢流向海洋。

大沼泽地，绰号草河，已经忍受了威胁的份额。几十年的人类修修补补使南佛罗里达州成为居民的绿洲，并为农民和企业提供了有利可图的地方，使水远离湿地。与国家公园接壤的农田的径流导致佛罗里达州沿海河口的多年生有毒藻类大量繁殖。

但是现在，大沼泽地 - 短吻鳄和鳄鱼，鹿，山猫和佛罗里达黑豹的家园，加上令人眼花缭乱的300多种鸟类 - 面临着更加无情的敌人：海平面上升。

在美国海平面上升时，南佛罗里达州是零基础。到2100年，基韦斯特附近的海域预计将比目前的平均海平面高出两米。预计每日涨潮将淹没迈阿密的许多街道。盐水的不断侵蚀已经改变了景观，杀死了锯草并使土地遭受侵蚀。

面对这种迫在眉睫的威胁，大沼泽地的生态学家和水文地质学家正在竞相寻找方法来减轻海洋被海洋开垦之前的损害，并且不可挽回地失去了。

海平面上升是一个全球性问题，但2014年国家气候评估报告指出，南佛罗里达州的沿海水资源管理面临一些特殊挑战。不断发展的城市中心需要获得淡水，平坦的地形会鼓励池塘徘徊，多孔的石灰岩含水层特别容易受到盐水的侵蚀。风暴潮偶尔会驱使远在内陆的海水，使问题更加复杂。

“我们不能再忽视它了，”迈阿密佛罗里达国际大学水文地质学家Shimelis Dessu说。Dessu说，在南佛罗里达州的水管理需求方面，与人类和农业需求相比，生态保护在列表中往往较低。现在，海平面上升迫使人们以不同的方式思考。“海洋不再是外在的东西，”他说。“它已经在房子里了。”

排干沼泽

佛罗里达州对水的拉锯战历史悠久。

在19世纪，定居者首先开始排干土地，为农业和社区让路。该州的水资源管理始于1948年，当时美国国会授权中南佛罗里达州防洪和其他目的项目。

该项目旨在控制该州中南部基西米河和奥基乔比湖沿岸的洪水。在夏季和秋季的雨季，河流和宽阔的浅湖经常溢出，淹没周边地区。溢出物将缓慢向南移动穿过佛罗里达州南部的一片宽阔的板块，最终流入佛罗里达湾，这是一个开放的水体，位于大陆和佛罗里达群岛之间。在旅途中，一些水会渗入地下，补充比斯坎含水层，这是一个石灰岩层，位于该州东南部的大部分地区。

但是反复发生的洪水使土地无法居住，耕种也不可能。因此，在美国国会1948年授权的情况下，美国陆军工程兵团建造了一个复杂的堤坝，运河和水库系统，以控制洪水并将水引出奥基乔比湖以南的农田和人口中心。建造了三个大型“水源保护区”，用于在高降雨量事件中收集和储存水，并在干旱时释放。剩下的湿地 - 包括其原始区域的大约一半 - 被封闭在两个保护区，大沼泽地国家公园和大柏树国家保护区。

对佛罗里达州南部水循环的这种深入改革，或许不可避免地导致了新的问题。减少自然向南进入大沼泽地的淡水量证明对植物和动物的栖息地具有破坏性。例如，涉水鸟类数量在上个世纪缩小了90%。将水从其天然陆上路线转移也意味着可以用更少的水来补充比斯坎含水层，该含水层为300万人提供饮用水。

农业是佛罗里达州的大生意; 该州每年的出口总额超过40亿美元。但来自农业区的肥料污染了进入奥基乔比湖的水道，导致湖中的藻类大量繁殖。来自湖泊的受控排放控制洪水将污染的水分流到东部，西部和南部，导致沿海和佛罗里达湾的周期性藻类大量繁殖。

为了消除一些损害，国会于2000年批准了一项为期35年，耗资105亿美元的项目，将更多淡水向南送入草河。该项目，综合大沼泽地恢复计划，或CERP，仍然是美国有史以来最大的水文恢复项目。

CERP已经显示出成功的迹象。美国国家科学院，工程和医学院每两年评估大沼泽地恢复的进展情况，2016年报告说，自项目开始以来，大沼泽地的淡水流量确实增加了。在一些地区，地下水位和植被开始回归到广泛的水资源管理开始之前的状况。

但该学院2016年的报告也指出了一个明显的问题。研究人员现在比2000年更了解气候变化的影响。如果不考虑这些影响，尤其是海平面上升，恢复计划将无法实现其预期目标：恢复湿地和缓冲居住区域佛罗里达州的水文循环剧烈波动。

在过去的半个世纪里，由于海平面上升和大沼泽地的淡水流量减少，大沼泽地的淡水 - 咸水过渡区已向内陆移动了至少一公里。一些科学家将这种内陆盐水转移为人类世海洋海侵，这是人类对海平面上升和淡水管理最终负责的事实。

在某种程度上，这是一个简单的水压问题。淡水从陆地流下或在地下含水层中流向大海。如果该水龙头减速到涓流并且淡水压力降低，那么海水遇到的阻力就会减小，并且可以进一步向内陆行驶。当从沿海含水层井中透支时，世界上许多沿海社区都面临着一个问题：立即去除过多的淡水会让海水潜入并使井中毒。增加海平面上升的水平，低洼的大沼泽地面临着地面及以下海水入侵的双重打击。

因为它在地下，所以在地图上看不到盐水入侵区。“但你可以看到传统效应......地上，”位于佛罗里达州帕尔梅托湾的非营利组织大沼泽地基金会的湿地生态学家斯蒂芬戴维斯说道。“盐度会定期打击植物群落。”

最受打击的是无处不在的锯草。锯草是耐寒的东西; 即使在营养贫瘠的土壤中，它也能抵抗野火和茁壮成长。但盐水是另一回事。2000年，一组科学家从空中调查了大沼泽地的最南端。研究人员注意到在这片土地上点缀着奇怪的麻点 - 锯片已经死亡。“其中一些景观看起来像瑞士奶酪，”戴维斯说。

总部位于西棕榈滩的南佛罗里达水管理区Everglades分部主任Fred Sklar说，厚厚的有机泥炭土是许多湿地的基石，包括大沼泽地。但是泥炭土很脆弱：淡水太少而且干涸了。更糟糕的是，减少淡水和增加海水淹没的组合是一个两个打击，“一种涡轮增压，允许土壤分解，”戴维斯说。泥炭土壤内的化学或生物变化 - 科学家们不确定究竟是什么 - 然后引发突然崩溃。土壤高度迅速下降，露出锯草的根部，最终死亡。

戴维斯说，裸露的地面碎片是最明显的盐水侵入疤痕，但损害的程度可能比视觉上明显要大得多。2017年伊尔玛等飓风引发的风暴潮，以及今年最高潮汐的潮汐事件，可以将内陆的盐水推向数公里。因此，许多看起来很好的地区在地表下面处于不稳定状态，处于崩溃的边缘，他说。

在两条战线上，广泛的泥炭坍塌可能对大沼泽地造成毁灭性打击。保持土壤的高度是防止海水入侵的舱壁; 倒塌的地区成为开阔水域。充满泥炭的湿地代表了一个巨大的碳汇 - 一个通过光合作用吸收的二氧化碳远远多于通过呼吸释放的二氧化碳。失去土壤有效地将该区域从储存碳的地方变为向大气中添加二氧化碳的地区，从而推动气候变化。

研究人员还不知道土地在大沼泽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导致土壤以“潜在的惊人”速度下沉，戴维斯说，大幅增加海平面上升能够恢复土地的速度。佛罗里达国际大学的生物学家肖恩查尔斯(Sean Charles)注入了带有微咸水的锯草泥炭土(仍然比海水咸得多)。仅仅一年，咸地的土壤高度下降了近3厘米，而淡水地的土壤则保持高度或略有增加。

两个现场的故事

在Pa-hay-okee有第二条木板路，它的名字来源于美国土着语中的“草海水”。与游客的俯视不同，到达这个平台需要在几米长的开阔湿地上进行短暂的大胆挖掘，可能是在鳄鱼的注视下。

佛罗里达国际大学的湿地生态学家本杰明威尔逊说，这种扩张是一种有意的威慑。这条木板路不适合游客; 对于科学家来说，他们将其作为长期研究的一部分，试图了解究竟是什么导致泥炭土崩塌。

距离南部约20分钟车程，西湖附近的姐妹野外场地隐藏在耐盐红树林的森林屏风后面，它们的根部纠缠在一起，露出来，它们的树枝诡异地吱吱作响。这两个地点位于盐水入侵区的两侧：Pa-hay-okee仍然很新鲜，但西湖是咸水。

该项目的第一阶段由佛罗里达国际大学的湿地生态学家Tiffany Troxler领导，目前和将来，利用现有的井数据，地质图和计算机模拟，确定泥炭最容易受海平面上升的影响。海平面上升。第二步 - 研究配对地点的原因 - 研究了盐度变化如何影响泥炭土和锯草。“然后我们应该更好地了解锯草的位置，以及未来可能发生泥炭坍塌的地方，”Troxler说。

在木板路旁，团队将十几个树脂玻璃管直接嵌入沼泽地。每个直径约半米的腔室在底部和顶部开口，但是可以扭转打开或关闭以允许水自由地流过它们，或者暂时将腔室与湿地的其余部分隔离。

许多因素可以改变土壤化学。淡水流量减少会使土壤短暂干燥，使其暴露在氧气中。从湿地下面富含磷的石灰岩含水层中渗出的海水会带来额外的营养供应，否则大沼泽地就会供不应求。

每个月一次，持续四年 - 在潮湿和干燥的季节 - 团队成员访问了两个地点的房间，关闭它们并给它们加入由不同量的盐水和营养物组成的鸡尾酒。

“这很有趣，”威尔逊兴高采烈地说。尽管泥泞不堪，团队成员选择不穿全身跋涉。“我们很幸运能够来到南佛罗里达州，那里的水永远不会变冷。”然后，他停了下来。“好吧，它真的很痛苦，”他在几秒钟后承认道。尽管他们没有穿着跋涉，研究人员甚至在夏季也穿着长袖衬衫和裤子遮住了脸，尽管有闷热的气息。“你想要100只蚊子在你的脸上，或者你是否想要坐在95度的湿度下，不能用这些面具呼吸?”他反问道。

这项有时艰苦的工作取得了成果，因为该团队追踪了不同因素如何影响锯草生态系统和泥炭坍塌。具体而言，研究人员评估了由于添加盐和磷而土壤释放到大气中的二氧化碳量的变化，并且还跟踪了锯草根生长的变化。

微生物活动的变化是土壤崩塌的另一个可能的罪魁祸首。因此，佛罗里达国际大学的微生物生物学家Shelby Servais检查了盐水是否会增加微生物的生长，从而加速有机物质的分解。它没有发生。“我们发现，一般来说，盐暴露会抑制微生物群落的活动。”

威尔逊说，即使是海水淹没 - 本身 - 也可能不会造成土壤破坏。真正重要的是在添加盐水之前土壤的干燥程度。研究小组发现，当土壤已经湿润时，加入更多的盐对土壤释放到大气中的二氧化碳含量没有影响。但是当研究人员在干燥的土壤中添加盐时，二氧化碳就会飙升。该团队还注意到锯草植物的根系较少。

泥炭土项目的第三阶段正在进行中。研究人员将精确地追踪土壤高度下降的位置，以及多少。该团队将杆一直插入地面，一直到基岩，并使用连接在杆上的销来测量高度随时间的变化。从那时起，特罗克斯勒说，“你可以了解湿地中的土壤是否能够跟上海平面的上升。”

反对崛起的竞争

如果正如一些模拟显示海平面上升已超过州和联邦当局恢复通过大沼泽地的淡水流量的努力，那么规划者应该做些什么呢?

Dessu及其同事密切关注淡水管理工作与海平面上升的预测。“我们对淡水管理有一定的控制权。另一方面，海平面上升，我们无法控制，“他说。

研究人员有大约16年的关于改变湿地生态的数据，包括有关淡水锯草到耐盐红树林的过渡，树岛的丧失以及喜欢水和营养丰富的香蒲植物繁殖的信息。该小组分析了这些变化，以及该地区水井测量的盐度和养分变化，以观察哪些区域随着时间的推移变得更加咸。

然后，Dessu说，研究人员检查了淡水管理实践。自1985年以来，南佛罗里达州的水资源管理者一直在根据10周前降雨量来衡量从水源保护区释放的淡水量。该团队在4月份的“环境管理杂志”上报告说，在旱季，这种延迟是一个问题。

“当流量交付时，已经两个月太晚了，”德苏说。该研究的结论是，该州的水资源管理者不应该考虑向大沼泽地输送多少水，而是确切地说，何时才是最好的时间。“这实际上是一种意外，”佛罗里达国际大学水文地质学家勒内普莱斯说，研究合着者。

Dessu说，管理人员可以利用测量的淡水水位和海水水平之间的差异来决定何时最好提供淡水塞以保持足够的水压以帮助推动海水回流。他补充说，这是一种创可贴 - 一种不能解决盐水侵入湿地的长期问题，但至少可以改善其直接影响。

大沼泽地的未来

这些修复可能是大沼泽地恢复的故事。事实上，修复是一种误称，Sklar指出。“真的不可能把过去带回来。”

康复更重要。3月，Sklar和其他南佛罗里达州的水务管理人员提出了一项雄心勃勃的计划，可以增加大沼泽地的淡水总流量。该计划的核心是建造一个巨大的新水库，该水库将从奥基乔比湖收集大量肥料污染的水，以防止其运行到刺激藻类大量繁殖的海岸。在水库内，水将被清洗，然后被送到湿地。Sklar说，如果美国陆军工程兵团批准该项目，它将成为秋季前往国会批准的立法的一部分。

大沼泽地的水管理人员走钢丝，满足居民，农民和商业领袖的需求，他们想要了解水的去向。佛罗里达州的环保主义者对此非常了解。戴维斯说：“如果我们全面了解气候变化和海平面上升，就会有那些不容易接受的东西。” “所以我们谈论......供水等问题，让这个系统更具抗旱能力。”

“让我们面对现实吧，”他补充道。“科学在塑造大沼泽地恢复项目方面具有非常重要的意义，但是政治使得项目获得授权并最终建成。”但他指出，研究人员仍然对如何最好地拯救大沼泽地有很多疑问。例如，戴维斯说，科学家们刚刚开始研究增加淡水流量是否可以节省锯木草。

事实上，过多的淡水可能是一种比疾病更糟糕的治疗方法。“那里有模型显示，如果我们继续释放更多的淡水来阻止咸水的潮流，它最终会淹没大沼泽地，”普莱斯说，指着推拉。“我们想要拯救淡水系统，但它可以承受多少洪水?”

事实上，大沼泽地修复的最大希望可能是红树林。粗糙，耐盐的树木是生态系统如何发生变化的明显标志，因为它们稳步前进到淡水锯草所腾空的地区。

当他们的种子在内陆洗涤时，红树林在新的地区殖民。当种子落入一个地方时，植物就会开始生长，迅速产生丰富的细根 - 泥炭土的主要成分。树木不能防止所有淹没或拯救淡水植物，但它们至少可以保持土壤到位。

但与大沼泽地的情况一样，这是一个时间问题，普赖斯说。如果土壤已经完全消失，红树林就无法进入。树木需要足够的沉积物来建立立足点。然而，一旦建立起来，红树林可以迅速积累土壤，甚至可能以与海平面上升相匹配的速度积累土壤。

“如果他们不这样做，泥炭崩溃就会接管，”普赖斯说。“它只会转向开放水域。”