本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
沿着旧金山湾，就在交通拥堵、工业和住宅草坪割草机的喧嚣之外，一场生态转型正在悄然展开。 浏览卫星图像或从飞机舷窗向外看，会发现一块引人注目的拼接景观，绿色、红色、橙色和黄色的色块一直延伸到硅谷。
这些颜色来自用于制盐的太阳能蒸发池——低盐度池塘中的藻类呈现绿色，随着水变得更咸，卤虫呈现橙色色调，而极咸的池塘中杜氏盐藻形成的色素则呈现深红色，人们称之为盐卤。 这些是海湾数百年历史的蒸发水以提炼盐的工业的残余物。 它们正在慢慢让位于一项令人好奇的人为驱动的实验。
南湾盐池恢复项目已将超过一万五千英亩的这些池塘——面积略大于曼哈顿——改造成潮汐沼泽地。 这片景观将海湾地区的过去、现在和未来融入同一个框架。 在一个池塘的边缘，是装有阿基米德螺旋泵的风车遗迹，用于将盐卤从一个池塘转移到另一个池塘。 PG&E 的输电线路横跨池塘的边缘。 反嘴鹬和长脚鹬在野生动物保护区覆盖的历史盐场的沼泽水中觅食。 该项目是西海岸最大的潮汐湿地恢复项目的一部分，也是始于 2003 年的 50 年、14 亿美元努力的最大组成部分。
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生物多样性不是唯一受到威胁的东西。 该地区的海平面预计到 2100 年将呈指数级上升，高达 1.4 米。 这 危及 建在填海土地上的住房、警察局和消防站、学校、医院、两座国际机场、谷歌、雅虎、领英和脸书。 根据 2012 年太平洋研究所的论文，百年一遇的洪水事件——据说任何一年发生的概率为百分之一——将影响 27 万人，并造成超过 600 亿美元的维修费用。 上个月，佐治亚大学和斯泰森大学的一组研究人员在《自然》杂志上发表了一封信，警告称到 2100 年，美国数百万人口将受到海平面上升的影响。 美国受影响最严重的县之一是圣马特奥县，它紧邻旧金山湾。 风暴来来去去，但海平面上升是一种新常态，增加了海岸线遭受洪水的脆弱性。
当前的防洪机制通常是旧的泥土堤坝和海堤、防洪渠道、抽水站和潮汐闸门的混合体。 未来的综合洪水管理系统可能将拥有所有这些以及新的工程堤坝。 但恢复后的沼泽地是一道很有希望的前线盔甲。 除了是生物多样性热点地区外，沼泽地还是廉价而有效的保险。 它们是抵御水位上涨的天然、有弹性的缓冲带。 它们消散波浪能量，像海绵一样吸收潮汐水，并将水缓慢释放回海湾。
沼泽依赖泥土。 一旦堤坝被冲破，潮汐每天、日复一日地冲刷进泥土。 这种泥土带来养分。 然后，随着光和二氧化碳的加入，一系列事件在河口开始发生。 首先，像蓝藻和绿藻这样的浮游植物在泥泞的水域中蔓延。 磷虾四处漂流，以浮游植物为食。 蜗牛、贝类、加州海湾虾和蠕虫吃掉它们居住的泥土。 像反嘴鹬、矶鹬和鹬这样的滨鸟俯冲而下，将喙深深地插入泥土中寻找蠕虫。 条纹鲈鱼和奇努克鲑鱼游进游出，以蠕虫和甲壳类动物为食。 多年来，游隼和豹纹鲨开始在堤坝缺口处出没，捕食较小的鱼类和鸟类。 当有足够的沉积物时，植物就会开始生长。 像盐沼泽收获鼠和里奇韦苇莺这样的濒危物种开始在沼泽周围觅食。 沼泽地再次诞生，永远渴望更多的泥土。
“沉积物对于湿地至关重要。 它意味着生命，”莱蒂西亚·格雷尼尔说，她是 2015 年一份报告的主要科学家，该报告探讨了气候变化对海湾生态系统的影响。 泥土是沼泽的建筑师、脚手架和燃料，集于一身。 这意味着很大程度上取决于是否有足够的泥土——一开始有足够厚的地基来帮助它在潮汐之上露头，然后是多年的稳定涓滴细流以进行雕塑。 该项目对泥土的需求量巨大：超过 5300 万立方米的沉积物，仅用于开始对 90% 的池塘进行潮汐恢复，还不包括海平面上升。 这需要大量的填充物——超过 5000 万座帝国大厦的泥土体积。 为了理解原因，我们需要回到过去。
旧金山湾形成于大约一万年前，当时最后一个冰河时代的冰川融化，其水淹没了陆地。 大约四千年前，海平面上升的速度减缓到足以让沉积物在海湾边缘积聚并形成最初的潮汐沼泽。 到 19 世纪早期，大约有 20 万英亩的沼泽 环绕着水边。 它是阿拉斯加和墨西哥之间最富饶的生态系统之一，是 500 种鸟类、鱼类、哺乳动物、爬行动物和两栖动物的家园。
然后，19 世纪中叶的淘金热和淘银热极大地改变了海湾的地理状况。 在 1849 年至 1884 年间，内华达山脉的淘金者使用水力喷射器转移了大约 7.5 亿立方码的山区沉积物，这些沉积物顺着萨克拉门托河和圣华金河流而下。 旧金山湾的水变得浑浊，有些地方的海拔几乎升高了一米。
定居者还筑堤围堰湿地以生产盐，盐是提炼矿石的重要成分。 数十年的筑堤围堰和排水用于盐生产，以及疏浚用于航道，耗尽了沉积物。 由于过去七十年来农业和开发过度抽取地下水，海岸线的许多区域也 下沉。 这就将我们带到了今天，两种力量朝着相反的方向作用。 水位正在上升。 而泥土远低于沼泽生长所需的量。
有两种方法可以弥补这种泥土短缺。 一种是依靠潮汐流。 该地区的天然沼泽每年增长约三到五毫米。 在最近一项针对正在恢复的池塘的研究中，研究人员发现幼年沼泽每年增加超过 20 厘米的沉积物。 这已经足够多的泥土了。 但是，随着沼泽成熟，速度注定会减慢。 此外，天然沉积高度依赖于一系列变量，如位置、风向、水流和降雨模式。 根据 2013 年 USGS 的论文，根据 2009 年和 2010 年的沉积速率估算，4500 万立方米的缺口可能需要长达 600 年才能填满。 数百年与数十年海平面上升的时间线不同步。
因此，获得泥土的另一种方法是让人类倾倒它。 海湾正在见证淘金热探险者在过去几年中运来的最后一丝泥土。 因此，这已不可能。 另一种选择是回收开发和航运项目抛出的疏浚沉积物。 还有高地泥土——来自海湾地区和全国各地的建筑工地的沉积物。 对于这种启动泥土，该项目与经纪人合作。 是的，泥土经纪人。 泥土经纪人将需要廉价处理泥土的建筑项目与迫切需要泥土的恢复项目联系起来。 “现在市场上有很多泥土，”恢复项目执行经理约翰·布尔乔亚说。
这些选择听起来像是双赢的局面。 但事实证明，人为帮助自然倾倒泥土存在重大挑战。 将疏浚沉积物运到海湾边缘仅靠推土机是不可能的，尤其是在一些恢复区域，在退潮时，泥滩会延伸到海岸线前几英里处。 驳船在这些地点只能靠近陆地，这意味着需要广泛的（且成本高昂的）泵送管线到达恢复地点，同时考虑到环境风险。 在几年时间里，规划者提出一个想法，即建造一个水上转移设施，即海湾中的一个深水点，疏浚船可以将沉积物储存起来，直到恢复项目出现。 但出于环境原因，这个想法被搁置了。 至于高地泥土，即使在倾倒之前，也必须首先进行广泛的质量测量，以扫描有害化学物质。
但仍然不够。 疏浚沉积物市场每年只有略微超过 200 万立方米的泥土。 高地泥土经济可能也能聚集类似的量。 并且市场上没有足够的能力将其转移到海岸线。 仅一百万立方米就需要超过 260 辆十二轮卡车全年每天运行。
这些都是相当大的障碍——寻找泥土、寻找倾倒泥土的方法、寻找购买、扫描和倾倒泥土的资金。 到目前为止，南湾盐池恢复项目仅在小型恢复地点使用了从当地港口疏浚出的相对少量回收泥土。 泥土短缺是无人能回答的问题。
但是，只要有泥土，就有希望。 一旦克服了障碍，一旦池塘准备好恢复，一旦堤坝被冲破，石膏覆盖的月球景观通常会变成类似大沼泽地的地形。 也许掌握这种显著变化的最佳方法是查看伯克利退休教授克里斯·本顿拍摄的风筝航拍照片。 他称之为“向罗斯科致敬”的一幅双联画，来自一个名为伊甸园登陆点的地点，展示了一个盐池的转变。 其中一张 2009 年的照片是白色、灰色和蛋黄色的抽象表现主义混合。 在五年后拍摄的另一张照片中，清澈的水在水生植物和藻类上荡漾。 每次堤坝被冲破时，都会重复这个故事。 “我们所要做的就是恢复沼泽的水文，”布尔乔亚说。 “蓝图就在那里。”