Стабилизация песчаных дюн — это практика управления прибрежными зонами , призванная предотвратить эрозию песчаных дюн. Песчаные дюны являются обычным явлением на береговой линии и в пустыне. Дюны обеспечивают среду обитания для высокоспециализированных растений и животных, включая редкие и исчезающие виды . Они могут защищать пляжи от эрозии и привлекать песок на размытые пляжи. Дюнам угрожает деятельность человека, как преднамеренная, так и непреднамеренная (см. кража песка и добыча песка ). Такие страны, как США, Австралия, Канада, Новая Зеландия, Великобритания и Нидерланды, осуществляют значительные программы по защите дюн.
Стабилизация дюн включает в себя несколько действий. Посадка растительности снижает воздействие ветра и воды. Деревянные песчаные ограждения могут помочь удержать песок и другие материалы, необходимые для здоровой экосистемы песчаных дюн. [1] Пешеходные дорожки защищают дюны от повреждений, вызванных пешеходным движением. [2]
Расположение дюны ограничивает типы растений, которые могут там процветать. Пляжные дюны состоят из передней дюны , наклонной стороны, которая обращена к океану, песчаной равнины на вершине дюны, которая может присутствовать или отсутствовать, и задней дюны , наклонной стороны, которая обращена от океана.
Растения, которые процветают на фордюне, должны быть устойчивы к соляным брызгам , сильным ветрам и захоронению выдуваемым/накапливаемым песком. Примерами растительности пляжей и фордюн умеренных зон являются Ammophila arenaria (инвазивный вид на западном побережье Северной Америки [3] : 56 ), Honckenya peploides , Cakile maritima и Spartina coarctata . [3] : 55
Растения, которые процветают на широкой дюнной равнине и в глубине дюны, растут вместе в плотные участки, называемые «дюнными матами», которые удерживают дюну вместе. Примерами флоры умеренной зоны равнины и в глубине дюны являются Hudsonia tomentosa , Spartina patens , Iva imbricata и Erigeron glaucus . Интродуцированные виды могут вытеснять местные растения и нарушать жизнь животных, что делает их формально «инвазивными видами». [3] : 55–56
Вышеуказанные виды являются травянистыми растениями . После того, как они укоренились и полностью развились, может начаться вторая стадия, « кустарниковая стадия». Во время этой стадии можно высаживать более крупные растения с более глубокой корневой системой. Примерами являются Empetrum nigrum , Ilex vomitoria и Vaccinium ovatum . Кустарниковая стадия варьируется в зависимости от микроклимата и может зависеть от высоты уровня грунтовых вод , ветра и солевого тумана . Кустарниковая стадия может в конечном итоге уступить место лесу или чаппаралю. [3] : 54–55
Один пляж может быть разделен на сегменты с разными владельцами. Достижение соглашения между всеми владельцами усложняет процесс стабилизации дюн. Без соглашения некоторые части дюны могут остаться не засаженными, в то время как другие содержат визуально привлекательные растения, которые мало способствуют стабилизации дюны. Непоследовательная растительность, известная как фрагментированный или разъединенный градиент, может создавать слабые места в дюне, которые ограничивают ее эффективность против наводнений и даже ее дальнейшее существование. [4]
Общественные пляжи, которые можно найти в таких штатах США, как Калифорния и Гавайи, а также в других юрисдикциях, предоставляют возможность систематически управлять — или неправильно управлять — пляжами и прилегающими к ним дюнами. [4]
Прибрежные песчаные дюны окаймляют тысячи километров береговой линии по всему миру. Они состоят из непрерывных, бугристых холмов песка, которые удерживаются вместе специально адаптированной растительностью песчаных дюн. [5] См. рисунок 1. Эти растения обладают адаптациями , которые позволяют им выживать в среде обитания песчаных дюн , к ним относятся адаптация к движущемуся субстрату, который покрывает и обнажает свои корни, адаптация к высыханию , сильным ветрам, переносящим соль и песок, и к резко меняющимся температурам. [6] Прибрежные песчаные дюны образовались во время низкого уровня моря , когда песок и отложения на береговой полосе стали обнаженными, и в сочетании с достаточным количеством ветров этот песок был перенесен вверх по поверхности пляжа с помощью процесса, известного как сальтация . [7] Как только достаточный ветер (>15 км/ч) мобилизует частицы песка, они попадают в ловушку растительности или дрейфующей древесины в задней части пляжа, затем песок продолжает накапливаться среди растительности и со временем медленно образует дюны, которые мы видим сегодня. Песчаные дюны выполняют важную функцию, защищая внутренние районы от вторжения прибрежных вод. Они способны поглощать удары и защищать внутренние районы от мощных штормов , а также выступать в качестве прочного барьера для разрушительных сил ветра и волн . [5]
Обычно отмечается, что прибрежные дюны очень чувствительны к любому количеству человеческой деятельности. Также понятно, что прибрежные дюны должны иметь ограниченное взаимодействие с людьми для их защиты и выживания. [8] Во всем мире прибрежные дюны подвергаются эрозии и находятся под давлением из-за возросшей потери осадка из-за возросшей прибрежной человеческой деятельности. [8] Например, за последние 30 лет, в основном из-за туризма, почти 75% прибрежных дюн Средиземноморья были повреждены или уничтожены. [9] Воздействие человека может расширяться от незначительных до весьма значительных неблагоприятных последствий. Незначительные последствия включают вытаптывание пешеходами, строительство пешеходных дорожек и внедорожных транспортных средств, к более значительным, которые включают строительство дорог, автостоянок, домов, использование песчаных дюн для извлечения грунтовых вод, превращение песчаных дюн в земли для сельского хозяйства , лесного хозяйства или утилизации отходов и добычу песчаных дюн . [10]
Новая Зеландия — страна с очень длинной береговой линией, состоящей из около 1090 км песчаных дюн. С начала 1900-х до начала 2000-х годов площадь песчаных дюн сократилась примерно на 70% с 129 000 га до 39 000 га. [11] Это сокращение произошло в основном из-за эрозии, вызванной истощением растительного покрова с целью превращения песчаных дюн в земли для лесного хозяйства, сельского хозяйства и городских территорий. Потеря растительного покрова подвергает песок воздействию ветра и делает песчаные дюны уязвимыми к повышенной эрозии, поскольку именно растительность связывает песок вместе. [12] Потеря растительности приводит к перемещению песка вглубь суши, что является процессом, известным как наступление песка , этот процесс может оказывать разрушительное воздействие на внутренние объекты и делает объекты уязвимыми для будущих прибрежных опасностей, например, штормового нагона .
Наряду с деятельностью человека в прибрежных дюнах происходят и естественные процессы. К этим процессам относятся такие явления, как штормы , наводнения , изменение уровня моря и изменение запаса осадка. Прибрежные дюнные системы в основном контролируются основным естественным процессом, называемым системой запаса и транспортировки осадка. Эта система состоит из прибрежной зоны (отмель осадка), транзитной зоны (пляж и активная авандюна) и зоны покоя (устойчивые песчаные дюны). Осадок в этой системе поступает в результате длинного берегового дрейфа, в основном из рек , а также из-за эрозии скал, мысов и других дюнных систем, и когда запас осадка низкий, песчаные дюны подвергаются эрозии. [9] Люди влияют на запас осадка несколькими способами, включая перекрытие рек плотинами, дноуглубительные работы в прибрежных водах и строительство гаваней , все из которых истощают запас осадка. Они также нарушают длинный береговой перенос осадка посредством строительства пирсов , пристаней для яхт или волнорезов , волнорезов и других твердых конструкций. Раскопки, строительство дорог, домов и пешеходных дорожек на прибрежных дюнах или пляжах также вызывают эрозию песчаных дюн, нарушая естественные процессы осадконакопления. [9] Эффективное управление системами прибрежных дюн должно рассматривать естественные процессы как нормальную часть естественной среды, а контроль деятельности человека и попытки изменить естественные процессы должны быть сведены к минимуму для того, чтобы восстановление было успешным. [8]
Песчаные дюны являются важной частью побережья, поскольку они являются первой защитой земли от сил океана . В связи с этим управление песчаными дюнами будет сосредоточено на естественной аутентичности и ценности самих дюн, включая флору , фауну и экосистему в целом. Концепция комплексного управления может быть включена в управление прибрежными песчаными дюнами. Эта концепция состоит из трех основных аспектов: [9]
Эти концепции стремятся объединить естественные процессы и деятельность человека в системах прибрежных дюн. Вопросы управления песчаными дюнами связаны с природой осадка, который не имеет связности, поэтому влияние ветра и осадка является важным фактором в определении эрозии и отложения сухих песчинок. [12]
Управление песчаными дюнами заключается в восстановлении естественных систем и процессов дюн с использованием «мягких» методов, которые включают прекращение любой деятельности, которая отрицательно влияет на поступление осадка в дюны, посадку растительности, ограждение уязвимых зон, создание пешеходных дорожек в дюнах и предоставление общественности информации о важности поддержания стабильных песчаных дюн. [5] Концепция «мягких» методов отличается от широко используемых «жестких» методов, которые заключаются в защите побережья путем строительства бетонных морских стен , насыпей , габионов , волнорезов и прибрежных волнорезов. Проблема с использованием этих «жестких» инженерных методов заключается в том, что они обеспечивают только временную защиту от опасностей океана, и каждый «жесткий» метод производит «конечный эффект», который вызывает проблемы эрозии в прилегающих прибрежных районах. Вот почему внедрение «мягких» методов при восстановлении дюн должно использоваться более широко в защите побережья, поскольку они обеспечивают естественную долгосрочную защиту без неблагоприятного воздействия на прилегающие прибрежные районы. Использование мягких методов можно увидеть во многих проектах по защите побережья по всему миру, включая многие в Новой Зеландии. [5]
Одной из первых вещей, на которую должен обратить внимание прибрежный управляющий при установлении управления песчаными дюнами , является установление основной причины потери осадка и, исходя из этого, принятие решений о том, как минимизировать причину и как правильно восстановить песчаные дюны. В Новой Зеландии основной причиной эрозии дюн была потеря песчаной растительности, и это означает, что управление песчаными дюнами заключается в первую очередь в стабилизации систем дюн с помощью «мягкой» техники пересадки и защиты местной растительности дюн. Рекомендуется не восстанавливать дюны с помощью посадки экзотических видов , и управляющие должны стремиться использовать только виды, характерные для данной местности, [9] изначально Новая Зеландия использовала экзотическую, быстрорастущую растительность дюн, называемую травой маррам, для стабилизации размываемых песчаных дюн. Позже было обнаружено, что этот экзотический вид создал очень высокие, крутые песчаные дюны, которые были все более восприимчивы к климату Новой Зеландии с высокой штормовой энергией. Также стало очевидно, что местная растительность новозеландских дюн была вытеснена этим завезенным видом, что вызвало проблемы с биологической точки зрения. В настоящее время предпринимаются активные усилия по искоренению травы маррам, поскольку в Новой Зеландии она классифицируется как вид-вредитель, а прибрежные управляющие поощряют посадку двух местных видов, пингао ( Desmoschoenus spiralis ) и Spinifex sericeus, поскольку эти два вида создают пологие, прочные и устойчивые дюны. [11]
Управление проектами по восстановлению дюн включает успешную посадку растительности. Простое разбрасывание и оставление семян на песчаных участках воспринимается как потенциальная трата, поскольку сильный ветер может сдуть семена. Посадка питомников должна проводиться в низинах любых существующих песчаных холмов или в низинах песчаных участков. Семена должны высаживаться во влажных условиях и должны быть слегка покрыты слоем песка, а крупные зрелые особи травы должны высаживаться в глубокие лунки с коротко обрезанными верхушками растений, чтобы уменьшить сопротивление ветра. [12]
Посадка растительности песчаных дюн сама по себе не полностью восстанавливает или защищает песчаные дюны от воздействия человека. Саженцы необходимо защищать от вытаптывания человеком, что в основном делается путем ограждения новых засаженных участков. Ограждение также действует как еще один способ улавливания и накопления песка среди дюн и также может служить защитой от сильных ветров. [12] На рисунке два показана область недавно посаженной растительности на пляже Спенсер-Парк, Новая Зеландия. Он показывает, что ограждение защищает растения от вытаптывания, а на рисунке три показано, как небольшое ограждение с использованием проволочной сетки может стимулировать рост растений. В дополнение к возведению заборов для защиты растительности песчаных дюн, создание пешеходных дорожек защитит развитые песчаные дюны от повторной деградации с течением времени. Эти пешеходные дорожки обеспечивают доступ к пляжам для общественности, которая не требует от пешеходов пересекать сами дюны, тем самым предотвращая ущерб. На рисунке четыре показана типичная пешеходная дорожка на пляже Нью-Брайтон, Новая Зеландия. Сама пешеходная дорожка построена так, чтобы проходить над песчаными дюнами, а не прямо через них, чтобы сохранить непрерывность и прочность дюн. [5]
Поскольку песчаные дюны и пляжи чрезвычайно популярны для отдыха на открытом воздухе , успех восстановления и управления дюнами во многом зависит от имеющейся информации и понимания общественности. Это важно, поскольку не все аспекты управления песчаными дюнами очевидны или важны для общественности, если они не понимают, почему необходимо управление, например, стабилизация. Существует много способов предоставления информации общественности, включая установку панелей у входов на пешеходные дорожки по дюнам, листовки, брошюры, карты и работников совета, которые могут рассказать общественности о важности защиты песчаных дюн. [9] На рисунке 5 показана фотография панели, установленной в парке Спенсер городским советом Крайстчерча, на которой указано, что люди не должны ходить по этой территории, поскольку это территория для восстановления песчаных дюн. Необходимо повторить, что восстановление и защита песчаных дюн отвечают наилучшим интересам общественности, поскольку потеря осадка на любой береговой линии приводит к эрозии пляжей, что, в свою очередь, приводит к потере рекреационной ценности многих береговых линий. Общественность должна знать о роли, которую песчаные дюны играют в защите побережья, поскольку без общественной поддержки управление прибрежными песчаными дюнами практически невозможно.