本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
成群的蚊子。受污染的沿海水域。风暴潮脆弱性增加。螃蟹、贝类以及包括麻雀和秧鸡在内的大量美丽鸟类[1]的栖息地丧失。这些只是全国各地盐沼丧失的一些潜在后果，其中许多盐沼现在被列为“令人关注的栖息地”。[2]
盐沼是美国生态最多产和最多样化的生态系统之一。它们提供重要的服务，例如为新奥尔良等沿海城市提供洪水蓄积和风暴防护。健康的沼泽还在碳固存中发挥重要作用，碳固存是目前温室气体二氧化碳排放率首要关注的服务，以及营养物去除和水净化。
然而，全球气候变化和海平面上升、农业和工业发展以及沉积物供应的丧失正在导致全球湿地以前所未有的速度丧失。在墨西哥湾沿岸地区，这些和其他因素——许多因素在很大程度上仍未得到充分研究——正在以前所未有的速度 driving 盐沼丧失。虽然盐沼因其在营养物去除方面的功能而闻名，通过过滤径流和去除沉积物、营养物、杀虫剂、金属和其他污染物来改善水质[3]，但新的研究表明，这些沼泽并非不受自然和人为营养物积累的有害影响。
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2012 年 10 月，来自全国各地不同大学和实验室的七位研究人员在著名的《自然》杂志上发表了一项研究，调查了沿海富营养化，或水生系统对肥料和污水中存在的硝酸盐和磷酸盐等天然和人为营养物添加的反应，对盐沼丧失的影响。路易斯安那州立大学校友、伍兹霍尔海洋生物实验室生态系统中心高级科学家 Linda Deegan 领导了一项严格的为期九年的全生态系统营养富集实验，以调查沿海富营养化的影响，并由 David Samuel Johnson、R. Scott Warren、Bruce J. Peterson、Sergio Fagherazzi、Wilfred M. Wollheim 和路易斯安那州立大学生物科学系荣誉退休教授 John W. Fleeger 协助。
Deegan 说：“我们想了解增加的营养物（包括氮和磷——也称为沿海富营养化）对盐沼各个方面的影响，从植物生产到分解，到导致鱼类和鸟类的食物网，再到沼泽长期以来跟上海平面上升的能力。”
在为期九年的全生态系统实验中，Deegan 及其同事使用微型计算机在 Plum Island Estuary [4] 的潮汐小溪中向涌入的潮汐水中添加受控量的浓缩氮和磷溶液，让水淹没沼泽，就像富营养化的沿海水域在现实世界过程中所做的那样。研究地点是马萨诸塞州东北部的一大片沼泽，在其他方面基本上未受营养污染。该实验包括在生长季节，从 2004 年到 2012 年，在每天两次的潮汐中添加营养物，总共九年，富集了几个实验性小溪系统中约 30,000 平方米的沼泽。通过这种方式，研究人员可以明确地研究营养物添加对盐沼健康的影响。
Deegan 说：“这项实验在世界上是独一无二的——而且考虑到我们遇到的一些困难，我们更了解为什么会这样！”“例如，在盐水环境中，在生长季节，每天 24 小时、每周 7 天保持电气元件和计算机正常工作可能具有挑战性。”
尽管面临物理挑战，但全生态系统实验还是取得了巨大的回报，提供了基于小地块实验的先前沼泽模型无法预测的结果。
“我们最大的成功是，我们发现了如果像通常所做的那样，向沼泽的小部分区域添加干燥肥料，就根本无法观察到的反应。我们的实验允许沼泽的许多部分相互作用，从而产生意想不到的反应——小溪岸边崩塌了。”
Fleeger 在大学官方新闻稿 [5] 中说：“仅仅在五到七年内，沼泽的边缘就真的要崩塌了。”
正如 Deegan 解释的那样，富含营养物的沼泽的溪岸崩塌分几个阶段发生。在实验的最初几年，营养物导致溪流边缘的沼泽草——主要是互花米草（互花米草属）[6]——长得更绿更高，这类似于向花园施肥时发生的情况。然而，这些较高的互花米草产生的根和根茎较少，而根和根茎通常有助于稳定沼泽溪流的边缘。添加的营养物还促进了沼泽泥炭中树叶、茎和其他生物质的微生物分解，进一步破坏了溪岸的稳定性。
Deegan 说：“最终，根系不良的草长得太高并倒伏，每天两次的潮汐在那里拉扯它，”Deegan 说，“然后，溪岸中被削弱、分解的泥炭裂开，大块溪岸掉入溪流中。”
Fleeger 在 LSU 新闻稿 [7] 中说：“当我们最初开始这项工作时，人们认为盐沼能够隔离过量的营养物并中和它们，而对沼泽本身的影响很小，但事实证明并非如此。”“虽然它们实际上是在‘抓住’水中的营养物，但这绝对对生态系统的稳定性和功能产生了影响。”
该实验的结果对全球沼泽生态系统具有重要意义。盐沼是陆地和海洋之间的重要界面。它们为鱼类、鸟类和贝类提供栖息地，保护沿海城市免受风暴侵袭，并吸收来自高地的水中的营养物，从而保护沿海海湾免受过度污染。
Deegan 说：“如果我们失去沼泽，我们将失去所有这些重要的生态系统服务。”
但是，这些有害的氮和磷营养物从何而来？在现实世界过程中，这些营养物现在已知比以前认为的对盐沼的危害更大。现代铵肥的使用和化石燃料的燃烧造成了全球氮的加速循环，导致高地营养物水平升高，最终影响沿海水域。
Deegan 说：“这些行动是农业径流、城镇污水和大气沉降的结合。”“来自这些不同来源的营养物问题的比例因地点而异。在新英格兰，大部分营养物来自城市和城镇的下水道和化粪池废水，而在其他地区，最大的问题是农业径流。”
Deegan 建议农业实践采用“久经考验”的新方法以及新方法来控制肥料径流。天然植被带可用作农田和沿海地区之间的缓冲带，以去除肥料并最大限度地减少径流。我们还可以更好地根据需要有针对性地施用营养物。
Deegan 说：“我们还可以使用新技术来更智能地了解施肥的量、时间和方式。”“施用大量肥料是‘过度施用’，以确保农作物具有比实际需要的更多的氮。这会导致污染问题并且很昂贵。更好地有针对性地施用营养物是‘双赢’的。我们可以通过密切跟踪植物生长来更好地掌握植物需要肥料的时间。我们现在还能够实时检测土壤中的氮含量，并且可以对拖拉机进行编程，以便为特定地块施用特定量的肥料，而不是仅仅广播该地区的一般平均值。将所有这些新旧技术结合起来可以减少肥料径流。”
Deegan 及其同事提供了充分的证据，证明盐沼无法承受营养物超负荷，而不会对自然生态系统服务产生有害后果。不幸的是，损害并没有就此结束。Deegan 及其同事在他们的论文中提出，全球变暖导致的营养物负荷和海平面上升同时增加可能会导致协同沼泽丧失，海平面上升带来的更高波浪能和流速与营养物对溪岸稳定性的影响相结合，从而加速土地侵蚀。
Deegan 在伍兹霍尔新闻稿 [8] 中说：“现在我们了解到，营养富集还会导致鱼类和贝类非常重要的盐沼栖息地丧失。”“这是我们为什么需要在城镇和城市更好地处理生活垃圾的又一个原因。”
Fleeger 说：“我们也认识到沼泽丧失有很多原因。”“在某些地方，食草动物——藻类或沼泽草的消费者——数量增加，通常是因为顶级捕食者的数量减少，并且由于过度放牧而减少了植被沼泽的面积。其他地方的沼泽丧失是因为沉积物供应减少，沼泽下沉。”
尽管导致沼泽丧失的因素很多且复杂，但如果采取适当的措施，Deegan 还是为沼泽生态系统提供了一些希望。
Deegan 说：“我们确信，如果我们控制水中的营养物水平，并在沉积物持续可用的情况下，沼泽将利用最初构建它们的相同自然过程重建。”“可能需要几十年，但我们认为它们会恢复。”
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有关盐沼丧失的 Linda Deegan 博士的视频采访，请访问 https://www.youtube.com/watch?v=eP3hRkX03Q8&feature=youtu.be。
有关伍兹霍尔原始新闻稿，请访问 http://www.mbl.edu/blog/why-are-our-salt-marshes-falling-apart/。
有关路易斯安那州立大学原始新闻稿，请访问 http://www.lsu.edu/ur/ocur/lsunews/MediaCenter/News/2012/10/item53764.html。
有关原始自然文章，请访问 https://www.nature.com/nature/journal/v490/n7420/abs/nature11533.html。
注释
1http://saltmarshlife.com/salt-marsh/birds.html
2http://udel.edu/~gshriver/research/saltmarsh.html
3http://healthygulf.org/our-work/wetlands/wetland-importance
4http://www.lternet.edu/sites/pie
5http://www.lsu.edu/ur/ocur/lsunews/MediaCenter/News/2012/10/item53764.html
6http://www.psparchives.com/our_work/protect_habitat/ans/spartina.htm
7http://www.lsu.edu/ur/ocur/lsunews/MediaCenter/News/2012/10/item53764.html
8http://www.mbl.edu/blog/why-are-our-salt-marshes-falling-apart/