На протяжении почти столетия морская дамба О'Шонесси сдерживала песок и моря Оушен-Бич в Сан-Франциско. Работает еще дольше: дамба Галвестон, построенная после самого смертоносного урагана Америки в 1900 году, унесшего жизни тысяч людей в Техасе.
Это всего лишь два примера того, как побережья Америки, особенно с большим городским населением, были защищены искусственными сооружениями.
Эти структуры, по сути, проводят линию на песке, которая ограничивает способность береговой линии реагировать на изменения уровня моря и другие динамичные прибрежные процессы. В то время как возникающие экологические последствия в последние годы стали больше изучаться, исследования в основном проводились в конкретных условиях, что затрудняет обобщение этих эффектов для экосистем и типов структур.
Новое исследование, проведенное группой ученых-морелогов Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и их коллегами из трех прибрежных участков в сети долгосрочных экологических исследований (LTER) Национального научного фонда, представляет собой ключевой первый шаг к обобщению экологических реакций на броню по всему миру. широкое разнообразие прибрежных условий, в которых используются эти конструкции. Выводы команды появятся в Интернете и будут опубликованы этой осенью в специальном выпуске журнала Estuaries and Coasts «Влияние прибрежного землепользования и укрепления береговой линии на эстуарные экосистемы».
Сравнение заметок
Тип армирующей конструкции широко варьируется в зависимости от окружающей среды, начиная от массивных дамб и ограждений вдоль открытого берега, подверженного воздействию волн, до небольших переборок и искусственных устричных рифов в приливных болотах и эстуариях.«Размер и форма этих искусственных структур часто приводят к потере приливной среды обитания», - сказала ведущий автор Дженифер Дуган, биолог-исследователь из Института морских наук UCSB. «Масштаб этой потери зависит от условий окружающей среды, типа сооружения и того, насколько далеко в сторону моря и вдоль берега простирается сооружение».
Ученые из трех очень разных программ LTER уже работали над экологическим воздействием береговой брони на своих объектах. В прибрежном LTER в Санта-Барбаре исследования воздействия морских дамб на открытые прибрежные пляжи выявили значительное экологическое воздействие, распространяющееся на птиц. В рамках проекта «Прибрежные экосистемы Джорджии» (GCE) были проведены исследования воздействия мелкомасштабной брони на солончаки. Исследования в прибрежном заповеднике Вирджинии LTER были сосредоточены на использовании построенных устричных рифов и живых береговых линий в качестве стратегий защиты побережья.
«Что было новым в этом межсайтовом сотрудничестве, так это то, что эти исследования на конкретных участках рассматривались в перспективе путем проведения сравнений в широком диапазоне местообитаний», - сказал соавтор Меррил Альбер, профессор морских наук в Университете. Джорджия и главный исследователь проекта GCE LTER.
Совместное исследование обобщает результаты существующей литературы, посвященной изучению различных типов брони в различных экосистемах мягких отложений. Ученые использовали эти данные для оценки новой концептуальной модели, которую они создали во время двух межсайтовых семинаров LTER.
Выявление пробелов в знаниях
Наша модель использует две простые оси: параметры окружающей среды армирующей конструкции с точки зрения гидродинамической энергии, такой как режимы волн и приливов, и степень, в которой конструкция была построена для замедления движения воды или ее фактической остановки. проходит», - объяснил Дуган. «Затем мы рассмотрели результаты широкого спектра исследований в литературе и использовали эту информацию, чтобы оценить, насколько хорошо наша концептуальная модель может предсказать экологические последствия брони».
Из 88 исследований, проанализированных исследователями, большинство было проведено в средах с очень низким энергопотреблением - преимущественно в солончаках и приливных ручьях, но также и в мангровых зарослях - и около четверти в системах со средним энергопотреблением, таких как гавани., устья рек и эстуарии. Только 15% ориентированы на высокоэнергетическую среду - в основном на песчаные пляжи открытого побережья.
По шести рассмотренным категориям экологических реакций результаты существующей литературы были сосредоточены в основном на изменениях в среде обитания и распространении видов, оставляя вопросы о том, как ограждение береговой линии влияет на другие ключевые экологические реакции, такие как круговорот питательных веществ, связь, продуктивность и трофика. структура. Отрицательные последствия армирования береговой линии были зарегистрированы во всех шести категориях экологических реакций.
"Наш обзор не только выявил серьезные пробелы в знаниях, но также подчеркнул тот факт, что существующая информация об экологических реакциях на броню неравномерно распределена по типам местообитаний в мягких отложениях и не обязательно охватывает весь спектр потенциальных контекстов окружающей среды и брони, - сказал соавтор Кайл Эмери, бывший студент Университета Вирджинии, который сейчас работает над докторской диссертацией в UCSB. «Наша работа дает понять, что, безусловно, есть место для дальнейших исследований."
Следующие шаги
По словам Дугана, по мере того, как уровень моря продолжает повышаться, существующие прибрежные армирующие сооружения, вероятно, будут испытывать большую гидродинамическую энергию независимо от окружающей среды. Это, отметила она, усилит воздействие на окружающую среду во многих местах.
Оказалось, что в целом концептуальная модель дала полезные прогнозы направления и относительного воздействия различных типов укрепления береговой линии на экосистемы мягких отложений. «Понимание того, как эти экологические реакции зависят от гидродинамической энергии и их влияния на поток воды, может помочь людям спроектировать и установить армирующие конструкции, которые могут оказывать меньшее воздействие на окружающую среду», - сказал Дуган. «Тогда меню вариантов будет содержать не только стоимость конструкции, но и некоторое представление об экологических последствиях каждого типа конструкции в зависимости от окружающей среды».
«Это одна из первых попыток оценить, как инженерные сооружения на пляжах и в других осадочных средах влияют на биоту, населяющую эти места», - сказал Дэвид Гаррисон, директор программы LTER в Национальном научном фонде, поддержавшем исследование. исследовательская работа. Гаррисон отметил, что, учитывая, что около 40 процентов населения страны проживает в прибрежных округах, исследование, безусловно, своевременно.