Низкое болото — это приливная болотистая зона, расположенная ниже средней отметки прилива (MHM). В зависимости от высоты, частоты затопления, характеристик почвы, растительности, микробного сообщества и других показателей солончаки можно разделить на три отдельных области: нижнее болото, среднее болото/верхнее болото и возвышенная зона. [1] Низкое болото характеризуется тем, что оно ежедневно затапливается при каждом приливе, оставаясь при этом открытым во время отливов.
Высокая форма Spartina alterniflora (гладкая кордграсс) является доминирующим вегетативным видом в низких болотистых районах. S. alterniflora является местным болотным видом, который адаптирован к среде обитания солончаков и встречается вдоль восточного побережья Северной Америки, вдоль побережья Вашингтона и вдоль Мексиканского залива. [2] Эта высокая трава теплого сезона растет в часто затапливаемых и сильно соленых районах. [2] Этот вид обеспечивает убежище и укрытие для крабов-скрипачей ( Uca pugnax ), ребристых мидий ( Geukensia demissa ), водоплавающих птиц, околоводных птиц , ондатр и промысловых рыб и моллюсков. [2] S. alterniflora способствует борьбе с эрозией береговой линии, обеспечивая стабилизацию почвы и улучшая качество воды, отфильтровывая токсичные материалы, такие как тяжелые металлы, из водной толщи. [2]
Солончаки являются очень продуктивными экосистемами и обеспечивают множество экосистемных услуг , включая круговорот углерода , [3] [4] круговорот азота , [1] [5] и защиту прибрежных территорий от наводнений. [4] [6]
Прибрежная инфраструктура уязвима к наводнениям из-за повышения уровня моря, штормов и проседания почвы. [7] Солончаки помогают смягчить последствия наводнений, напрямую буферизуя береговые линии и рассеивая волны. [7] Они являются одними из многих типов естественных прибрежных рельефов, которые широко признаны барьерами для волн и приливных течений. [7] Болотная растительность вызывает затухание волн и может составлять до 60 процентов снижения волн. [7] Болотные растения также улучшают устойчивость почвы, что снижает ее эрозию. [7]
Солончаки и другие прибрежные водно-болотные экосистемы играют важную роль в глобальном биогеохимическом цикле, особенно в циклах углерода и азота . [1] [8] [5]
Прибрежные водно- болотные угодья , такие как солончаки , могут поглощать углерод со скоростью, в десять раз превышающей скорость зрелого тропического леса . [9] Благодаря фотосинтезу болотная растительность поглощает большое количество углекислого газа из атмосферы . [ 9] Этот углерод хранится в тканях растений и почве в течение сотен или тысяч лет. [9] Прибрежные солончаки могут поглощать около 210 граммов углерода на квадратный метр в год, [3] что в 2-5 раз больше углерода на эквивалентную площадь, чем тропические леса . [9]
Потенциал Eh, энергетическая выгода реакции, является самым низким в низинном болоте. [8] Потенциал Eh указывает на потенциальную потерю углерода путем окисления в атмосферу в виде углекислого газа. [8] Таким образом, низинное болото может иметь самые низкие выбросы углекислого газа по сравнению с другими частями болотной платформы.
В солончаках происходят как нитрификация , так и денитрификация . При нитрификации аммоний окисляется до нитрита, затем нитрит окисляется до нитрата. При денитрификации органическое вещество окисляется с использованием нитрата в качестве конечного акцептора электронов. Денитрификация наиболее выражена в низинном болоте. [5] Рециркуляция азота наиболее выражена в низинном болоте. [1]
Будущее состояние и устойчивость прибрежных водно-болотных угодий остаются весьма неопределенными. [4] [6] [10] Прибрежные водно-болотные угодья, такие как солончаки, с низкими градиентами высот являются экосистемами , которые в первую очередь пострадают от повышенного уровня моря (ПУМ) и должны будут адаптироваться к нему . [11] Для солончаков с низким и/или сокращающимся запасом осадка прогнозируется потеря площади. [10] В зависимости от сценария RCP Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) , 60-91 процент солончаков в исследовании метаанализа не смогут поспевать за будущими темпами ПУМ. [10] В этом же исследовании 8 из 9 болот с самыми высокими показателями локального ПУМ уже не поспевают за ПУМ и испытывают среднюю потерю 3,9 миллиметра в год. [10] Увеличение теплового расширения и увеличение поступления воды в океаны из-за более высоких глобальных температур, связанных с антропогенными выбросами углекислого газа, привели к тому, что темпы SLR вдоль атлантического побережья США составят от 0,6 до 4 миллиметров в год по состоянию на 2021 год. [12] Ожидается, что темпы SLR в будущем будут только увеличиваться по мере увеличения количества парниковых газов в нашей атмосфере. [12] [10] SLR приведет к тому, что низинные болота «затонут» и превратятся в открытую воду. [5]
Прибрежное развитие, такое как дороги и дома, предотвращает миграцию солончаков вглубь суши от побережья по мере повышения уровня моря. [10] В прошлом солончаки мигрировали вглубь суши в ответ на уровень моря из-за оледенения. [10] Земли, расположенные непосредственно над болотами, медленно превращаются в верховые болота из-за повышенного затопления соленой водой из-за SLR. [13] Растительность на возвышенностях заменяется видами галофитных болот в результате повышенной солености и влажности почвы. [13] Это происходит, когда низинные болота, ближайшие к приливному ручью, превращаются в открытую воду. [13] Границы зон болотной растительности смещаются вглубь суши. [13] Это позволяет сохранить ту же площадь каждой болотной зоны прежней. Однако, когда инфраструктура расположена непосредственно на возвышенности к болоту, это болото физически блокируется от миграции. [13] Граница между низинным и верхним болотом продолжает смещаться вглубь страны, но в возвышенной части болота нет земли, которую можно было бы превратить в болотную зону. Это приводит к потере возвышенных и, в конечном итоге, высоких болотных зон.
В дополнение к тому, что прибрежное развитие блокирует миграцию болот на возвышенностях, оно также увеличивает сток в болото. [14] Увеличение непроницаемых поверхностей в прибрежном развитии вблизи болот увеличивает количество дождевого стока и поверхностных вод, которые могут попасть в болота. [14] Сток переносит загрязняющие вещества , включая, помимо прочего, удобрения , осадки , отходы и мусор , а также пресную воду в болота. [14] Конкретные экологические эффекты и их масштабы варьируются в зависимости от концентрации, частоты и химического состава загрязняющих веществ стока. Кроме того, болота могут быть осушены, выемлены и заполнены, чтобы сделать землю доступной для прибрежного развития и сельского хозяйства. [15] Болота также обычно роют канавы и осушают для борьбы с комарами и другими вредителями. [15]
Как и многие другие экосистемы, солончаки подвержены вторжениям неместных видов. [16] Phragmites australis (тростник обыкновенный) — многолетняя агрессивная болотная трава, которая растет густыми насаждениями высотой более 10 футов и является обычным захватчиком солончаков. [17] Phragmites быстро колонизирует близлежащие районы и может вытеснить местную болотную растительность. [17] Этот инвазивный вид практически не обеспечивает диких животных солончаков пищей или убежищем. [17]
Wrack , хотя и не является инвазивным видом в традиционном смысле, также может уничтожать местную растительность солончаков. [ требуется ссылка ] Wrack — это отложенный материал, состоящий в основном из мертвой болотной растительности. [ требуется ссылка ] Если он накапливается над растительностью в течение достаточного периода времени, он блокирует солнечный свет и подавляет растения под ним. [ требуется ссылка ]
Sesarma reticulatum (фиолетовые болотные крабы) являются местным болотным видом, хотя рыболовство и ловля крабов могут удалить их хищников из экосистемы . [18] Если популяции пурпурных болотных крабов остаются без контроля, они «выкосят» S. alternilfora и увеличат количество нор в почве. [18] Норы снижают устойчивость почвы и повышают вероятность ее эрозии. [18]
Существует множество международных организаций, таких как The Nature Conservancy, Environmental Protection Agency , Buzzards Bay Coalition, Association to Preserve Cape Cod и Department of Environmental Management, которые участвуют в восстановлении, защите и управлении солончаками.
Обычные стратегии восстановления включают восстановление приливного обмена, восстановление характеристик осадка, реконструкцию уровня почвы, преобразование вынутого осадка в солончак, контроль инвазивных видов и ограничение движения лодок и других водных транспортных средств. [19] Метод(ы), применяемые на солончаке, зависят от конкретного болота и местной местности. [19] Например, солончак в заливе Фанди, Канада, может быть восстановлен путем расширения приливного канала путем строительства водопропускной трубы, в то время как солончак в Северо-Западной Европе может быть восстановлен путем удаления дамб. [19]
Для защиты солончаков правительства создают заповедники, такие как Shifting Lots Preserve в Плимуте, штат Массачусетс, Estero Marsh Preserve и Clive Runnells Family Mad Island Marsh. Это территории, где ресурсы и земля управляются и ограничиваются.