滨海盐沼的真相：美国太平洋沿岸湿地损失严重，超过60% | 海湿讯
本文来源于“海洋与湿地”（OceanWetlands）：
https://mp.weixin.qq.com/s/4FMHYXXoma4QysOpcaTmdg作者：王芊佳
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湿地是重要的生态系统，提供了丰富的生态服务，包括碳储存、洪水调节和栖息地支持。尽管已有大量关于湿地的研究，但很多湿地区域的数据依然不完整、或过时了；而且，传统的湿地地图和数据可能低估了湿地的实际范围及其生态价值，进而影响保护政策的有效性。如何提高湿地保护的科学基础、填补数据空白，并推动技术和政策的进步，是摆在科学家眼前的一道问题。
“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，2024年9月，来自美国多个研究机构的研究团队在《生物保护》（Biological Conservation）期刊上发表了一篇名为《失而复得的沿海湿地：美国河口湿地绘图的启示》的最新研究，探讨了改进河口湿地绘图方法的重要性。
该研究通过结合基于地形的绘图和历史绘图两种方法，深入分析了美国30个国家河口研究保护区的湿地情况。结果显示，传统的地图往往低估了河口湿地的实际面积，而基于地形的绘图则揭示了这些区域实际更为广阔。尤其是，这种方法能够识别出许多在传统地图上未被发现的潮汐森林。这表明，美国的河口湿地面积要比先前显示的要大得多。
研究还发现，历史绘图方法对了解过去的生态状况至关重要。例如，在太平洋沿岸，滨海盐沼（原文是tidal marsh, 也译为潮汐湿地）经历了显著的损失，平均超过60%。与之相比，美国其他沿海地区的滨海盐沼损失较小（平均不到10%），并且湿地的损失通常被陆地迁移所弥补。然而，这种迁移可能导致植被滨海盐沼的净损失，尤其是森林滨海盐沼的减少未能得到有效替代。
这项研究强调了多种绘图方法的结合对于全面了解湿地变化的重要性。通过对比不同的方法，研究揭示了单一方法无法完全捕捉湿地变化的局限性。综合使用多种绘图技术能够更全面地认识湿地的过去和现在，这一发现对全球范围内的湿地保护具有重要意义。
沿海湿地的过去与现在：综合绘图方法的重要性标题
沿海湿地是陆地、河流与海洋交汇处的重要生态系统，历来是人类社会的中心地带。这些区域不仅提供了自然港湾、丰富的海鲜和肥沃的湿地土壤，还具备诸如海岸保护和碳储存等生态服务。然而，由于历史上的人类活动，许多河口湿地已遭受严重的退化。在应对气候变化、特别是海平面上升的背景下，修复和保护这些湿地显得尤为紧迫。
绘制沿海湿地的地图是制定保护和恢复策略的关键环节。准确了解湿地的现状对于保护其免受开发、规划未来的迁移路径至关重要。传统的湿地绘图方法主要依赖航空照片，而美国鱼类和野生动物管理局（USFWS）利用这些图像制作国家湿地清单（NWI），为全美范围内的湿地状况提供了一致的地图。然而，这种方法在某些情况下，可能会遗漏重要的湿地区域。
为了解决这一问题，Brophy等人（2019年）开发了一种基于潮汐高度和地形的绘图方法，该方法已在美国太平洋沿岸取得成功。这种基于地形的绘图方法通过确定潮汐能达到的区域，提供了对湿地历史和现状的客观、可复制的视角。它可以有效地识别现有地图未能显示的湿地区域，尤其是在历史数据不全的情况下。
此外，了解湿地的过去状态对于制定管理策略和应对气候变化同样重要。历史地图（例如19世纪、20世纪初的“T图”）提供了对过去滨海盐沼的深入了解，但这些地图主要关注低潮湿地，未能全面涵盖森林滨海盐沼等其他类型的湿地。通过将历史地图与基于地形的绘图方法相结合，可以更准确地描绘湿地的全面情况，包括那些被人类活动或地形变化所影响的区域。
该研究团队在美国国家河口研究保护区系统（NERRS）中的30个湿地进行的研究展示了这些绘图方法的有效性。通过对比不同方法，得以能够评估湿地的整体变化趋势和区域差异，为未来的湿地管理和保护提供有力支持。准确描绘湿地的过去、现在及其变化，有助于制定面向未来的管理策略，并应对气候变化带来的挑战。
滨海盐沼绘图的双重方法，
揭示过去与现在的全貌
为了全面了解滨海盐沼的状况，研究人员采用了两种主要的绘图方法：基于地形的绘图和历史绘图。这两种方法的结合不仅帮助揭示了这些湿地的现状，也提供了对其历史变迁的深刻洞察。
基于地形的绘图方法通过分析地形数据来确定哪些区域可能曾经被潮水覆盖。具体来说，研究人员利用NOAA的极端水位站数据，依据50%超越等高线来识别这些区域。这种方法可以有效地展示滨海盐沼的过去和现在的范围。与此同时，国家湿地清单（NWI）提供了另一种现状地图，主要依赖于航空图像的视觉评估，将湿地分类为盐水、或淡水类型的滨海盐沼。这种方法展示了现有湿地的分布情况。
为了探讨历史情况，研究团队使用了19世纪~20世纪初的“T图”（T-sheets）。这些历史地图基于地形测量和手绘地图，标记了过去滨海盐沼的范围。通过这些地图，可以了解过去滨海盐沼的具体情况，包括盐沼、潮滩和潮沟等湿地类型。
在分析过程中，研究团队主要集中于30个美国国家河口研究保护区系统（NERRS）周围的28个滨海盐沼。他们结合了现场调查和地方保护区提供的湿地地图，评估了不同绘图方法的准确性。当基于地形的绘图和NWI地图结果不一致时，地方联系人帮助验证这些区域是否为河口湿地，并依据历史文献或地方知识来解读过去湿地的地图。
该项目还得到了映射顾问团队的技术指导、区域数据支持和现场验证的帮助。此外，顾问委员会协助开发了宣传材料，并与研究团队进行了反复协作。最终生成的地图和研究成果已公开发布，供公众查阅和利用。
通过这两种绘图方法的综合应用，研究人员不仅准确描绘了滨海盐沼的现状，还深入了解了其历史演变。这些研究成果为未来的湿地保护和恢复提供了宝贵的科学依据。
（上图：展示了美国本土30个国家潮汐研究保护区的分布情况。在这幅地图上，美国本土的25个潮汐河口以不同的颜色进行标记，这些颜色在后续的图示中会有所体现。这些河口按照区域划分，每个区域用特定的颜色加以区分，以便于更直观地理解其地理分布和区域特征。需要特别注意的是，地图上的灰色区域标识了5个“其他”类别的河口。这些河口包括非潮汐河口（例如五大湖）或位于美国本土以外的地区。这些灰色区域的标注有助于识别出潮汐河口与非潮汐河口以及美国本土外河口的不同，以便于在研究和保护工作中进行更精准的分类和管理。图源：Endris, Charlie, et al.（2024））
结论：潮汐保护区研究，
揭示栖息地变化
在美国国家潮汐研究保护区的30项研究中，最新的分析结果，揭示了潮汐栖息地现状和历史变化。这些研究通过对比高程基准图与NWI映射，揭示了栖息地识别的差异和局限，并探索了历史地图对栖息地演变的记录。
根据研究数据，高程基准图通常标识出的潮汐区比NWI所识别的要广泛。对于28个潮汐保护区而言，只有高程识别的区域平均占25%。这一比例在不同地区的变化非常显著，特别是在太平洋沿岸，高程识别的区域明显大于其他地区。大多数在高程基准图中识别出的额外区域，实际上代表了失去的潮汐栖息地，而在其他地区，这些区域则可能是当前的潮汐栖息地未被NWI识别或已经丧失的区域。研究显示，93%的潮汐保护区表明，高程基准图能够准确识别出NWI未覆盖的部分现有潮汐栖息地。
上图：对比了28个美国国家潮汐研究保护区所涉及的大型水文单元流域（HUC）内，基于海拔和国家湿地信息系统（NWI）制图的情况。该表格详细列出了不同制图方法在这些流域中的识别结果，以便于比较和分析海拔制图与NWI制图在潮汐栖息地识别中的效果和差异。图源：Endris, Charlie, et al.（2024）
上图：在30个美国国家潮汐研究保护区中单一历史地图区域内的基于海拔与历史制图比较。图源：Endris, Charlie, et al.（2024）
相比之下，NWI仅识别的区域平均占13%，这个比例在不同地区的波动较大。研究还发现，54%的潮汐保护区中，NWI成功识别了高程基准图未涵盖的潮汐栖息地。然而，NWI标识的某些区域在一些保护区被认为是错误的。例如，加利福尼亚的Tijuana River Reserve的NWI标识区域实际上高于潮位，显然存在误判。
在栖息地变化的分析方面，全国范围内的潮汐栖息地丧失情况非常普遍。在大多数保护区（占89%）中，基于高程的映射区域显示了丧失或改造的潮汐栖息地。不过，由于NWI无法识别现有的潮汐栖息地或高程数据被密集植被遮挡，75%的保护区未能进行有效的定量变化分析。对于能够进行稳健变化分析的七个保护区，发现太平洋沿岸的栖息地丧失平均达到了74%，而其他地区的丧失率则显著较低。
历史地图为栖息地类型的分析提供了丰富的信息。T-sheets（早期测绘图）详细记录了底栖通道、潮间带平原和潮汐沼泽等区域，但在森林湿地分类上存在不足。这些历史地图未能准确记录大量的非潮汐森林湿地和潮汐森林湿地。在对比历史地图与NWI的过程中，发现许多变化并非真实的环境变迁，而是由于不同映射方法带来的误差。例如，阿帕拉契科拉湾的映射差异，主要是由于历史地图未能区分森林湿地与森林陆地所导致的误解。
在对24个潮汐河口的历史地图与国家湿地信息系统（NWI）中的滨海盐沼范围变化进行分析后，发现了显著的区域差异。总体来看，太平洋地区的滨海盐沼在NWI中明显减少，相比于历史地图，平均减少超过60%。特别是华盛顿州的帕迪拉湾保护区，滨海盐沼减少了84%，主要由于湿地被转变为农业用地。相比之下，墨西哥湾沿岸的滨海盐沼在NWI中则普遍有所增加，这表明部分区域的湿地有一定的恢复。例如，佛罗里达州的阿帕拉契科拉湾的湿地面积增加了17%，这表明湿地取代了森林，这可能反映了潮汐森林的损失。
在分析过程中，还对比了基于海拔的测绘方法与历史地图的滨海盐沼范围。结果显示，在小部分区域内，两种方法对过去河口的测绘结果有72%的重叠。东北地区的重叠度最高，而太平洋地区的重叠度最低。总体而言，历史地图显示的区域中有15%的湿地仅被海拔测绘方法识别为河口湿地，而67%的河口专家认为这些区域可能曾经是河口湿地。相反，海拔测绘方法识别出的13%的湿地在历史地图中并未显示，83%的河口专家认为这些区域过去可能也是河口湿地。部分区域由于填土或沉积等原因，现在已经超出了潮汐的影响范围，导致海拔测绘方法未能识别这些区域。
综上，变更分析显示，太平洋地区的湿地面积损失最为严重，而墨西哥湾地区的湿地面积则有所增加。其他地区的湿地面积总体保持稳定，但不同区域内存在一定的变化。这些研究结果，揭示了滨海盐沼范围变化的复杂性、及其区域差异，对于理解湿地的历史变化和未来保护具有重要意义。
感兴趣的“海洋与湿地”（OceanWetlands）读者可以参看全文：
Endris C, Shull S, Woolfolk A, et al. Lost and found coastal wetlands: Lessons learned from mapping estuaries across the USA[J]. Biological Conservation, 2024, 299: 110779.
海洋与湿地·小百科
OceanWetlands
滨海盐沼
滨海盐沼（Tidal Marsh），也被称为潮汐湿地，是指位于潮汐影响区域的湿地生态系统，这些湿地通常位于河口、沿海地区或河流的下游部分。滨海盐沼会随着潮汐的涨落而发生变化，通常有定期的洪水和排水。它们以丰富的植被覆盖和多样的湿地植物为特征，如芦苇、莎草和盐草等。滨海盐沼不仅为多种动植物提供重要栖息地，还具有重要的生态功能，如过滤水体污染物、减缓洪水流量、提供生物栖息地和促进碳储存。由于其特殊的生态功能和环境作用，滨海盐沼在维持生态平衡和应对气候变化方面发挥着关键作用。
潮汐森林
潮汐森林（Tidal Forests）是一类独特的沿海森林生态系统，位于潮汐影响显著的区域，常常受到周期性的潮水涨落的影响。这些森林的植被包括适应盐碱环境的耐盐植物，如红树林和白杨，它们能够在潮湿和盐碱的条件下生长。潮汐森林不仅为多种野生动植物提供栖息地，还具有防护功能，如减缓风暴潮的冲击和保护海岸线。此外，它们还能有效地吸收和储存大气中的二氧化碳，帮助应对全球气候变化。潮汐森林主要分布在热带和亚热带沿海地区，但也存在于一些温带区域，对维持沿海生态平衡和环境保护至关重要。
美国国家湿地信息系统
美国国家湿地信息系统（National Wetlands Inventory，NWI）是由美国鱼类和野生动物服务局（USFWS）维护的数据库和地图集，旨在记录和监测美国境内湿地的分布、类型和状况。NWI通过综合使用航空摄影、遥感技术和现场调查数据，提供了详细的湿地信息，帮助研究人员、政策制定者和环境管理者了解湿地资源的现状和变化，支持湿地保护和恢复工作。
美国国家河口研究保护区系统科学合作计划
美国国家河口研究保护区系统科学合作计划（NERRS Science Collaborative）是一个大科学计划，旨在为美国的河口和沿海管理决策者提供科学支持。该计划由密歇根大学水资源中心管理，并通过与国家海洋和大气管理局（NOAA）的合作协议实施。科学合作计划负责协调定期的资助机会，支持以用户需求为驱动的合作研究、评估和成果转移活动，解决保护区识别出的关键沿海管理问题。
该计划的主要目标包括：提供全面的合作研究项目，最大化对美国国家河口研究保护区系统（NERRS）及其最终用户的利益；支持研究成果和监测信息的共享与转移；提升保护区在合作研究项目中的参与能力；并根据适应性管理流程，灵活调整项目流程和优先事项。科学合作计划通过项目指标和示例项目，展示了合作科学项目如何帮助沿海决策者应对最关键的挑战。该计划自1997年起，最初以“沿海和河口环境技术合作研究所”（CICEET）的形式出现，主要关注支持保护区内的潮汐/河口管理科学技术开发。2010年，NOAA将项目重组为国家河口研究保护区系统科学合作计划，进一步关注与最终用户互动的研究活动。2014年，NOAA将科学合作计划的下一阶段授予密歇根大学，并在2019年续签了合作协议。通过这些努力，这个大科学合作计划不断推动科学研究和技术发展，为沿海管理和保护提供了重要支持。
（海湿小编注：“E”原文是Estuarine，笔者翻译为了 “河口”，因为考虑到它指的是与河口区域相关的地方，通常涉及河流与海洋交汇处的生态环境，那些地方的淡水与海水混合，形成了独特的生物多样性和生态系统。）
基于海拔的测绘/高程地图
基于海拔的测绘（Elevation-Based Mapping），也叫做高程地图，是一种利用地形海拔数据来创建地图的技术。这种测绘方法主要通过激光雷达（LiDAR）、航空摄影或卫星遥感等技术获取地表的高度信息，以绘制地形的三维模型。这些地图可以准确显示地形的起伏、地势变化以及各种地理特征，如山脉、河流和湿地。基于海拔的测绘常用于环境监测、城市规划和自然灾害评估等领域，能够帮助识别湿地、河口和其他生态系统的空间分布和变化情况。
在本文中还出现了另外一个概念，就是高程基准图（Elevation Basemap），是一种用来表示地球表面高度或海拔的地图。这种图通常用于地理信息系统（GIS）和地理数据分析，以展示地形的起伏和高程变化。
思考题·举一而反三
QUESTIONS & CRITICAL THINKING
【Q1】基于地形的绘图方法，如何改进我们对滨海盐沼生态系统的理解，并且这种方法在全球其他沿海地区的应用前景如何？如何通过现代技术填补历史地图中的信息空白，以确保对湿地变化的全面理解和科学评估？
【Q2】为什么太平洋沿岸的滨海盐沼损失比其他美国地区更为严重？这背后可能有哪些原因？美国太平洋沿岸滨海盐沼的显著损失（超过60%）是否能成为其他地区湿地保护策略的警示？如何针对不同地区的湿地损失情况制定更有效的保护措施？
【Q3】历史绘图与地形绘图相结合的研究方法，揭示了许多传统地图未能展示的湿地区域，这是否表明现有的湿地保护政策和资源分配需要重新审视和调整？
【Q4】高程基准图揭示了许多在现有地图中缺失的潮汐森林。潮汐森林的丧失对生态系统有何影响？保护和恢复这些森林对生态系统健康有多重要？以及，未来，我们在潮汐湿地保护和恢复工作中，能否有效结合历史地图和现代高程数据，来实现对湿地历史变化的准确重建、以及对于未来趋势的精确预测？
本文仅代表资讯，供读者参考，不代表平台观点。
编译 | 王芊佳
编辑 | Sara
排版 | 绿叶
【参考资料】
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006320724003410
https://nerrssciencecollaborative.org/
https://nerrssciencecollaborative.org/about
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