Стабилизация песчаных дюн — это метод управления прибрежными зонами , предназначенный для предотвращения эрозии песчаных дюн. Песчаные дюны являются общими чертами береговой линии и пустыни. Дюны обеспечивают среду обитания для узкоспециализированных растений и животных, включая редкие и исчезающие виды . Они могут защитить пляжи от эрозии и набрать песок на эродированные 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, реализуют значительные программы защиты дюн.
Стабилизация дюн включает в себя несколько действий. Посадка растительности снижает воздействие ветра и воды. Деревянные заборы для песка могут помочь сохранить песок и другой материал, необходимый для здоровой экосистемы песчаных дюн. [1] Пешеходные дорожки защищают дюны от повреждений в результате пешеходного движения. [2]
Расположение дюны ограничивает виды растений, которые могут там произрастать. Пляжные дюны состоят из передней дюны , наклонной стороны, обращенной к океану, песчаной равнины на вершине дюны, которая может присутствовать или отсутствовать, и задней дюны , наклонной стороны, обращенной в сторону от океана.
Растения, которые растут на передовой дюне, должны быть устойчивы к соляным брызгам , сильным ветрам и захоронению в результате выдувания/накопления песка. Типичная растительность включает Ammophila Arenaria , Honckenya peploides , Cakile maritima и Spartina coarctata. [3]
Растения, которые растут на широкой дюнной равнине и на задних дюнах, растут вместе в плотные участки, называемые дюнными матами , которые скрепляют дюну. Растительность, типичная для равнин и задних дюн, включает Hudsonia tomentosa, Spartina patens , Iva imbricata и Eregeron glaucus. Интродуцированные виды могут конкурировать с местными растениями и нарушать жизнь животных, что делает их формально «инвазивными видами». [3]
Вышеуказанные виды являются травянистыми растениями . После того, как они полностью укоренятся и разовьются, может начаться вторая стадия, « стадия кустарника ». На этом этапе можно сажать более крупные растения с более глубокой корневой системой. Примерами являются Empetrum nigrum , Ilex vomitoria и Vaccinium ovatum . Стадия кустарника обычно является заключительной фазой и может длиться в течение коротких или длительных периодов времени в зависимости от микроклиматических условий, таких как расстояние от береговой линии , наличие грунтовых вод или воздействие солевых брызг. [3]
Один пляж может быть разделен на сегменты с разными владельцами. Достижение согласия между всеми владельцами усложняет процесс стабилизации дюн. Без согласия некоторые части дюны могут остаться незасаженными, в то время как на других появятся визуально привлекательные растения, которые мало что делают для стабилизации дюны. Непоследовательная растительность, известная как фрагментированный или разъединенный градиент, может создать слабые места в дюне, которые ограничивают ее эффективность против наводнений и даже ее дальнейшее существование. [4]
Пляжи, находящиеся в государственной собственности, расположенные в таких штатах США, как Калифорния и Гавайи, а также в других юрисдикциях, предоставляют возможность систематического управления (или неправильного управления) пляжами и окружающими их дюнами. [4]
Прибрежные песчаные дюны окаймляют тысячи километров береговой линии по всему миру. Они состоят из непрерывных холмистых песчаных холмов, которые скреплены специально адаптированной растительностью песчаных дюн. [5] См. рисунок 1. У этих растений есть приспособления , которые позволяют им выживать в среде обитания песчаных дюн , в том числе адаптация к движущемуся субстрату, который покрывает и раскрывает корни, адаптация к высыханию , к сильным ветрам, несущим соль и песок, а также к резким изменениям климата. температуры. [6] Прибрежные песчаные дюны образовались во время низкого уровня моря , когда песок и отложения на прибрежной полосе обнажились, и в сочетании с сильными ветрами этот песок был перенесен вверх по поверхности пляжа посредством процесса, известного как сальтация . [7] Как только сильный ветер (>15 км/ч) мобилизует частицы песка, они попадают в растительность или дрейфующую древесину позади пляжа, затем песок продолжает накапливаться среди растительности и со временем медленно образует дюны, которые мы видим сегодня. . Песчаные дюны служат важной цели, защищая внутренние территории от проникновения прибрежных вод. Они способны поглощать удары и защищать внутренние районы от сильных штормов , а также действовать как устойчивый барьер перед разрушительными силами ветра и волн . [5]
Обычно наблюдается, что прибрежные дюны очень чувствительны к любой деятельности человека. Также понятно, что прибрежные дюны должны иметь ограниченное взаимодействие с людьми для их защиты и выживания. [8] Прибрежные дюны по всему миру подвергаются эрозии и находятся под давлением из-за увеличения потери наносов из-за увеличения прибрежной деятельности человека. [8] Например, за последние 30 лет, в основном из-за туризма, почти 75% прибрежных дюн Средиземноморья были повреждены или разрушены. [9] Воздействие человека может варьироваться от незначительных до весьма значительных неблагоприятных последствий. К незначительным последствиям относятся вытаптывание пешеходов, строительство пешеходных дорожек и дорожек для внедорожников, а к более значительным последствиям относятся строительство дорог, автостоянок, домов, использование песчаных дюн для добычи грунтовых вод, превращение песчаных дюн в земли для сельского хозяйства , лесного хозяйства , утилизации отходов и добычи песчаных дюн . [10]
Новая Зеландия — страна с очень длинной береговой линией, состоящей из песчаных дюн длиной около 1090 км. С начала 1900-х до начала 2000-х годов площадь песчаных дюн сократилась примерно на 70% со 129 000 га до 39 000 га. [11] Это снижение 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. Утрата растительного покрова подвергает песок воздействию ветра и делает песчаные дюны уязвимыми для повышенной эрозии, поскольку именно растительность связывает песок вместе. [12] Утрата растительности приводит к перемещению песка вглубь суши, что представляет собой процесс, известный как вторжение песка . Этот процесс может иметь разрушительные последствия для внутренней собственности и делает собственность уязвимой для будущих прибрежных опасностей , например, штормовых нагонов .
Помимо деятельности человека, в прибрежных дюнах происходят естественные процессы, включая такие события, как штормы , наводнения , изменение уровня моря и изменения в поставках наносов. Прибрежные системы дюн в основном контролируются основным естественным процессом, называемым системой подачи и транспортировки наносов. Эта система состоит из морской зоны (отстойная банка), транзитной зоны (пляж и активная авансцена) и зоны покоя (стабильные песчаные дюны). Наносы в эту систему поступают за счет берегового наноса преимущественно из рек и в результате эрозии скал, мысов и других систем дюн, а при недостаточном поступлении наносов низкие песчаные дюны подвергаются эрозии. [9] Люди влияют на запасы наносов разными способами, включая перекрытие рек плотинами, дноуглубительные работы в прибрежных водах и строительство гаваней , все из которых истощают запасы наносов. Они также нарушают перенос наносов по берегу путем строительства пирсов , пристаней для яхт или волн , волноломов и других жестких сооружений. Раскопки, строительство дорог, домов и пешеходных дорожек на прибрежных дюнах или пляжах также вызывают эрозию песчаных дюн, нарушая естественные процессы образования отложений. [9] Эффективное управление системами прибрежных дюн должно учитывать естественные процессы как нормальную часть природной среды, а также контроль человеческой деятельности и стремление изменить природные процессы должны быть сведены к минимуму, чтобы восстановление было успешным. [8]
Песчаные дюны являются важной частью побережья, поскольку они являются первой защитой суши от сил океана . По этой причине 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 направлены на объединение природных процессов и деятельности человека в системах прибрежных дюн. Проблемы управления песчаными дюнами связаны с природой отложений, которые не обладают связностью, поэтому влияние ветра и поступления наносов является важным фактором, определяющим эрозию и отложение сухих зерен песка. [12]
Управление песчаными дюнами заключается в восстановлении естественных систем и процессов дюн с использованием «мягких» технологий, которые включают прекращение любой деятельности, которая отрицательно влияет на поступление наносов в дюны, посадку растительности, ограждение уязвимых зон, создание дорожек для дюн и обеспечение информирование общественности о важности поддержания стабильности песчаных дюн. [5] Концепция «мягких» методов отличается от широко используемых «жестких» методов, которые заключаются в защите побережья посредством строительства бетонных волноломов , насыпей , габионов , волноломов и морских волноломов. Проблема с использованием этих «жестких» инженерных методов заключается в том, что они обеспечивают лишь временную защиту от опасностей океана, и каждый «жесткий» метод приводит к «конечному эффекту», вызывающему проблемы эрозии прилегающих прибрежных территорий. Вот почему внедрение «мягких» методов восстановления дюн должно более широко использоваться в защите побережья, поскольку они обеспечивают естественную, долгосрочную защиту без негативного воздействия на прилегающие прибрежные территории. Использование мягких методов можно увидеть во многих проектах защиты прибрежных зон по всему миру, в том числе во многих проектах в Новой Зеландии. [5]
Одна из первых вещей, на которые должен обратить внимание управляющий прибрежной зоной при организации управления песчаными дюнами , — это выяснить основную причину потери наносов и на основании этого принять решения о том, как свести к минимуму эту причину и как правильно восстановить песчаные дюны. В Новой Зеландии основной причиной эрозии дюн стала утрата песчаной растительности, и это означает, что управление песчаными дюнами состоит в первую очередь из стабилизации систем дюн посредством «мягкой» техники пересадки и защиты естественной растительности дюн. Рекомендуется не восстанавливать дюны с помощью посадки экзотических видов , а управляющие должны стремиться использовать только виды, местные для данной территории. [9] Первоначально Новая Зеландия использовала экзотическую, быстрорастущую растительность дюн, называемую травой маррам, для стабилизации эродирующих песчаных дюн. Позже было обнаружено, что этот экзотический вид создает очень высокие и крутые песчаные дюны, которые становятся все более восприимчивыми к климату Новой Зеландии с высокой штормовой энергией. Также стало очевидно, что аборигенная растительность новозеландских дюн вытеснила этот интродуцированный вид, что вызвало биологические проблемы. В настоящее время предпринимаются большие усилия по искоренению травы маррам, поскольку теперь она классифицируется как вид вредителя в Новой Зеландии, и управляющие прибрежными районами поощряют посадку двух местных видов: пингао ( Desmoschoenus спиральная ) и Spinifex sericeus , поскольку эти два вида создают пологие, сильные, 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. Посадку питомников следует проводить в ложбинах существующих песчаных холмов или в понижениях песчаных участков. Семена следует сажать во влажных условиях и слегка присыпать слоем песка, а крупные зрелые травянистые растения следует сажать в глубокие ямы, обрезая верхушки растений, чтобы уменьшить сопротивление ветра. [12]
Сама по себе посадка растительности на песчаных дюнах не полностью восстанавливает и не защищает песчаные дюны от воздействия человека. Саженцы необходимо защищать от вытаптывания человеком, что осуществляется в основном путем ограждения вновь засаженных участков. Ограждение также служит еще одним способом улавливания и накопления песка среди дюн, а также может служить защитой от сильного ветра. [12] На рисунке 2 показан участок недавно посаженной растительности на пляже Спенсер-Парк в Новой Зеландии. Он показывает, что ограждение защищает растения от вытаптывания, а на рисунке 3 показано, как небольшое ограждение из проволочной сетки может стимулировать рост растений. Помимо возведения 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, что не требует, чтобы пешеходы сами пересекали дюны, что предотвращает ущерб. На рисунке 4 показана типичная дорожка в Нью-Брайтон-Бич, Новая Зеландия. Сама дорожка построена так, чтобы проходить через песчаные дюны, а не прямо через них, чтобы сохранить непрерывность и прочность дюн. [5]
Поскольку песчаные дюны и пляжи чрезвычайно популярны для отдыха на природе , успех восстановления и управления дюнами во многом зависит от доступной информации и понимания общественности. Это важно, поскольку не все аспекты управления песчаными дюнами очевидны или важны для общественности, если она не понимает, почему управление необходимо, например, стабилизация. Существует много способов предоставления информации населению, включая установку панелей у входа на дорожки по дюнам, листовок, брошюр, карт и работников муниципалитета, которые могут рассказать общественности о важности защиты песчаных дюн. [9] На рисунке 5 показана фотография панели, установленной в Спенсер-парке городским советом Крайстчерча, на которой указано, что людям не следует ходить по этой территории, поскольку это территория восстановления песчаных дюн. Необходимо еще раз подчеркнуть, что восстановление и защита песчаных дюн отвечает общественным интересам, поскольку потеря отложений на любой береговой линии приводит к эрозии пляжей, что, в свою очередь, приводит к потере рекреационной ценности многих береговых линий. Общественность должна осознавать роль, которую песчаные дюны играют в защите побережья, поскольку без общественной поддержки управление прибрежными песчаными дюнами практически невозможно.