Войти
Открытие прибрежной зоны Харшоу на юге Аризоны в 1986 году для защиты и восстановления прибрежной зоны вдоль Харшоу-Крик. Обратите внимание на молодой тополь и платан слева. Восстановление прибрежной зоны - это экологическое восстановление прибрежной зоны местообитаний ручьи, реки, источники, озера, поймы и другие гидрологические экологии. прибрежная зона или прибрежная зона - это граница раздела между сушей и рекой или ручьем. Прибрежный регион также является надлежащей номенклатурой для одного из пятнадцати земных биомов земли; среды обитания сообществ растений и животных вдоль окраин и берегов рек называются прибрежной растительностью, характеризующейся водными растениями и животными, которые их поддерживают. Прибрежные зоны играют важную роль в экологии, управлении окружающей средой и гражданском строительстве из-за их роли в сохранении почвы, их среде обитания. биоразнообразие и их влияние на фауну и водные экосистемы, включая пастбища, лесные массивы, водно-болотные угодья или подповерхностные объекты, такие как грунтовые воды. В некоторых регионах для характеристики прибрежной зоны используются термины «прибрежные леса», прибрежные леса, прибрежная буферная зона или прибрежная полоса.
Предполагаемая потребность в восстановлении прибрежной зоны возникла из-за того, что прибрежные зоны были изменены и / или деградировали на большей части мира в результате деятельности человечества, повлиявшей на природные геологические силы. Уникальное биоразнообразие прибрежных экосистем и потенциальные преимущества, которые естественные прибрежные растения, покрытые растительностью, могут предложить в предотвращении эрозии, поддержании качества воды в диапазоне от приемлемого до полного здоровые, обеспечивающие среду обитания и коридоры для диких животных, а также поддержание здоровья биоты (водных организмов ) в речном потоке привели к резкому увеличению масштабов восстановительных мероприятий, направленных на прибрежные экосистемы за последние несколько десятилетий. Усилия по восстановлению обычно руководствуются экологическим пониманием процессов в прибрежной зоне и знанием причин деградации. Они часто взаимозависимы с проектами восстановления потока.
Нарушение прибрежной зоны подразделяется на две основные категории: гидрологические модификации, которые косвенно влияют на прибрежные сообщества через изменения в потоке морфология и гидрологические процессы, а также изменения среды обитания, которые приводят к прямым изменениям прибрежных сообществ посредством расчистки земель или беспокойство.
Плотины строятся на реках в основном для хранения воды для использования людьми, выработки гидроэлектроэнергии и / или борьбы с наводнениями. Естественные прибрежные экосистемы вверх по течению от плотин могут быть разрушены, когда вновь созданные водохранилища затопляют прибрежную среду обитания. Плотины также могут вызывать существенные изменения в прибрежных сообществах ниже по течению, изменяя величину, частоту и время наводнений и уменьшая количество наносов и питательных веществ, доставляемых из верхнего течения. Отвод воды из речных каналов для сельскохозяйственных, промышленных и человеческих нужд уменьшает объем воды, текущей вниз по течению, и может иметь аналогичные эффекты.
В естественной прибрежной системе периодическое наводнение может удалить участки прибрежной растительности. Это оставляет части поймы доступными для регенерации и эффективно «сбрасывает» последовательную временную шкалу. Частые нарушения естественным образом благоприятствуют многим прибрежным видам раннего сукцессии (пионерам). Многие исследования показывают, что сокращение паводков из-за плотин и водозаборов может позволить преемственности сообществ выйти за пределы типичной стадии, вызывая изменения в структуре сообществ.
Изменение режима паводков может быть особенно проблематичным, когда экзотические виды предпочитают измененные условия. Например, регулирование плотины изменяет гидрологию поймы на юго-западе США, препятствуя ежегодным циклам наводнений. Эта модификация была связана с преобладанием солончака (Tamarix chinensis) над местным тополем (Populus deltoids). Было обнаружено, что хлопковое дерево значительно превосходит солончак, когда затопление позволило семенам обоих видов прорасти. Однако отсутствие затопления, вызванное изменением гидрологии, создает более благоприятные условия для прорастания солончака на тополях.
Прибрежные зоны характеризуются четко выраженным сообществом видов растений, которые физиологически отличаются друг от друга. адаптированы к большему количеству пресной воды, чем горные виды. В дополнение к частому прямому контакту с поверхностными водами из-за периодических подъемов уровня воды в ручьях и наводнений, прибрежные зоны также характеризуются своей близостью к подземным водам. В частности, в засушливых регионах неглубокие грунтовые воды, просачивания и родники являются более постоянным источником воды для прибрежной растительности, чем периодические наводнения. Уменьшая доступность воды, забор подземных вод может повлиять на здоровье прибрежной растительности. Например, было обнаружено, что тополь Фремонт (Populus fremontii) и ива Сан-Хоакин (Salix gooddingii), распространенные прибрежные виды в Аризоне, имели больше мертвых ветвей и имели большую смертность с уменьшением уровень грунтовых вод.
Состав сообщества растений может резко меняться в зависимости от градиента глубины грунтовых вод: растения, которые могут выжить только в условиях водно-болотных угодий, могут быть заменены растениями, устойчивыми к более сухим условиям, поскольку уровни грунтовых вод снижаются, вызывая сообщества среды обитания сдвиги и в некоторых случаях полная потеря прибрежных видов. Исследования также показали, что снижение уровня грунтовых вод может способствовать инвазии и сохранению некоторых экзотических инвазивных видов, таких как Saltcedar (Tamarix chinensis), которые, по-видимому, не демонстрируют такой же степени физиологический стресс воды как местных видов при воздействии более низких уровней грунтовых вод.
Ручей формирование каналов - это процесс создания более прямого, широкого и глубокого потока каналы, обычно для улучшения навигации, осушения водно-болотных угодий и / или более быстрой транспортировки паводковых вод вниз по течению. дамбы часто строятся вместе с канализацией для защиты человеческого развития и сельскохозяйственных полей от наводнений. Прибрежная растительность может быть удалена или повреждена непосредственно во время и после процесса формирования каналов. Кроме того, создание каналов и строительство дамбы изменяют естественную гидрологию системы водотока. Когда вода течет через естественный поток, образуются меандры, когда более быстро текущая вода размывает внешние берега, а более медленно текущая вода откладывает отложения на внутренних берегах. Многие прибрежные виды растений зависят от этих областей отложения новых отложений для прорастания и укоренения всходов. Выпрямление канала и строительство дамбы устраняют эти области отложений, создавая неблагоприятные условия для пополнения прибрежной растительности.
Предотвращая затопление берегов, дамбы сокращают количество воды, доступной для прибрежной растительности в пойме, что изменяет типы растительности, которые могут сохраняться в этих условиях. Было показано, что отсутствие затопления снижает степень неоднородности среды обитания в прибрежных экосистемах, поскольку впадины заболоченных земель в пойме больше не заполняют и не удерживают воду. Поскольку неоднородность среды обитания коррелирует с разнообразием видов, дамбы могут вызвать сокращение общего биоразнообразия прибрежных экосистем.
Во многих местах по всему миру, растительность в прибрежных зонах была полностью уничтожена, поскольку люди очистили землю для выращивания сельскохозяйственных культур, выращивания древесины и разработки земель для коммерческих или жилых целей. Удаление прибрежной растительности увеличивает разрушаемость берегов ручья, а также может ускорить скорость миграции русла (если только что очищенные берега не выстланы каменной наброской, подпорными стенами или бетоном). Кроме того, удаление фрагментов прибрежной растительности оставшейся прибрежной экосистемы может предотвратить или затруднить расселение видов между участками среды обитания. Это может уменьшить разнообразие прибрежных растений, а также уменьшить численность и разнообразие перелетных птиц или других видов, зависящих от больших, нетронутых участков среды обитания. Фрагментация также может препятствовать потоку генов между изолированными прибрежными участками, уменьшая генетическое разнообразие.
Крупный рогатый скот имеет склонность к скоплению вокруг воды, что может быть вредным для прибрежных экосистем. В то время как местные копытные, такие как олени, обычно встречаются в прибрежных зонах, домашний скот может затоптать или пасти местные растения, создавая неестественное количество и вид беспокойства, которое прибрежные виды не эволюционировали, чтобы терпеть. Было показано, что домашний скот выпас сокращает ареал распространения местных видов растений, создает частоту нарушений, благоприятствующих экзотическим однолетним сорнякам, и изменяет состав растительного сообщества. Например, в засушливой южноафриканской экосистеме выпас скота приводит к сокращению количества трав, осок и древесных пород и увеличению количества несуккулентных кустарников.
Горные каналы. поскольку песок и гравий могут воздействовать на прибрежные зоны, непосредственно разрушая среду обитания, удаляя грунтовые воды путем откачки, изменяя морфологию русла реки и изменяя режим потока наносов. И наоборот, добыча полезных ископаемых в пойме может создать благоприятные районы для создания прибрежной растительности (например, тополя) вдоль ручьев, где на процессы естественного пополнения влияют другие формы деятельности человека. Добыча металлов может повлиять на прибрежные зоны, когда токсичные материалы накапливаются в отложениях.
Число и разнообразие инвазивных экзотических видов в прибрежных экосистемах увеличивается во всем мире. Прибрежные зоны могут быть особенно уязвимы для инвазии из-за частого нарушения среды обитания (как естественного, так и антропогенного) и эффективности рек и ручьев в распространении пропагул. Инвазивные виды могут сильно повлиять на структуру и функцию экосистемы прибрежных зон. Например, более высокая биомасса густых насаждений инвазивных видов Acacia mearnsii и Eucalyptus вызывает большее потребление воды и, следовательно, более низкий уровень воды в ручьях в Южной Африке. Инвазивные растения также могут вызывать изменения в количестве отложений, захваченных растительностью, изменяя морфологию каналов, и могут увеличивать воспламеняемость растений, увеличивая частоту пожаров. Экзотические животные также могут влиять на прибрежные зоны. Например, дикие ослики вдоль реки Санта-Мария сдирают кору и камбий с местных тополей, вызывая гибель деревьев.
Методы восстановления прибрежные зоны часто определяются причиной деградации. При восстановлении прибрежной зоны используются два основных подхода: восстановление гидрологических процессов и геоморфических особенностей и восстановление естественной прибрежной растительности.
Когда измененные режимы потока повлияли на здоровье прибрежной зоны, восстановление естественного стока может быть лучшим решением для эффективного восстановления прибрежных экосистем. Для полного восстановления исторических условий может потребоваться полное удаление дамб и структур, изменяющих поток, но это не всегда реально или осуществимо. Альтернативой удалению плотины является моделирование периодических импульсов наводнения, соответствующих исторической величине и времени, путем одновременного сброса большого количества воды вместо поддержания более постоянных потоков в течение года. Это может привести к затоплению берегов, что жизненно важно для поддержания здоровья многих прибрежных экосистем. Однако простое восстановление более естественного режима стока также имеет логистические ограничения, поскольку юридически присвоенные права на воду могут не включать поддержание таких экологически важных факторов. Сокращение откачки грунтовых вод может также помочь восстановить прибрежные экосистемы за счет восстановления уровней грунтовых вод, благоприятствующих прибрежной растительности; однако этому также может препятствовать тот факт, что правила забора грунтовых вод обычно не включают положения о защите прибрежных вод.
Негативные эффекты образования каналов на ручье и здоровье прибрежных водоемов могут быть уменьшены за счет физического восстановления русла ручья. Это может быть достигнуто путем восстановления потока в исторические каналы или путем создания новых каналов. Чтобы восстановление было успешным, особенно для создания совершенно новых каналов, планы восстановления должны учитывать геоморфный потенциал отдельного потока и соответствующим образом адаптировать методы восстановления. Обычно это делается путем изучения эталонных водотоков (физически и экологически схожие водотоки в стабильном естественном состоянии) и с помощью методов классификации водотоков на основе морфологических характеристик. Русла рек обычно проектируются достаточно узкими, чтобы они могли перетекать в пойму в течение 1,5–2 лет. Цель геоморфологического восстановления - в конечном итоге восстановить гидрологические процессы, важные для прибрежных и речных экосистем. Однако этот тип восстановления может быть сложным с точки зрения логистики: во многих случаях первоначальное выпрямление или модификация русла приводит к вторжению людей в бывшую пойму в результате развития, сельского хозяйства и т. Д. Кроме того, модификация русла реки может быть чрезвычайно дорогостоящей.
Одним из хорошо известных примеров крупномасштабного проекта восстановления ручья является Проект восстановления реки Киссимми в центральной Флориде. Река Киссимми была разделена между 1962 и 1971 годами для борьбы с наводнениями, превратив извилистые 167 км реки в 90-километровый дренажный канал. Это эффективно устранило сезонное затопление поймы, вызвав преобразование водно-болотных угодий в горные сообщества. План восстановления был начат в 1999 году с целью восстановления экологической целостности системы река-пойма. Проект включает в себя деканализацию основных участков реки, направление воды в реконструированные каналы, снятие водорегулирующих сооружений и изменение режима стока для восстановления сезонных наводнений в пойме. После завершения первого этапа восстановления был задокументирован ряд улучшений в сообществах растительности и диких животных, поскольку началось преобразование возвышенностей обратно в водно-болотные угодья. Прорыв дамб для воссоединения водотоков с их поймами также может быть эффективной формой восстановления. Например, на реке Косумнес в центральной Калифорнии было обнаружено, что возобновление сезонных наводнений в пойме в результате прорыва дамбы привело к восстановлению преимущественно местных прибрежных растительных сообществ.
Деканализация более короткого участка (протяженностью 2 км) и пониженной дамбы также оказалась эффективным подходом к восстановлению вместе с естественным (или близким к естественным) режимом затопления с целью улучшения пространственной и временной неоднородности почвенных процессов, типичной для естественных пойм
Потоковые каналы часто восстанавливаются после создания каналов без вмешательства человека, при условии, что люди не будут продолжать поддерживать или изменять канал. Постепенно русла русел и берега ручьев начнут накапливать наносы, сформируются меандры, и древесная растительность закрепится, стабилизируя берега. Однако этот процесс может занять десятилетия: исследование показало, что регенерация русла ручья занимала примерно 65 лет в канальных ручьях в Западном Теннесси. Более активные методы восстановления могут ускорить процесс.
Восстановление деградированных прибрежных зон является обычной практикой при восстановлении прибрежной зоны. Восстановление может быть достигнуто с помощью активных или пассивных средств, или их комбинации.
Отсутствие естественно доступных пропагул может быть основным ограничивающим фактором успеха восстановления. Поэтому активная посадка местной растительности часто имеет решающее значение для успешного приживления прибрежных видов. Распространенные методы активного восстановления растительности включают рассевной посев семян и прямой посев семян, пробок или рассады. Восстановление клональных видов, таких как ивы, часто можно осуществить, просто поместив черенки прямо в землю. Для увеличения выживаемости молодые растения, возможно, необходимо защитить от травоядных забором или укрытиями на деревьях. Предварительные исследования показывают, что прямой посев древесных пород может быть более рентабельным, чем посадка контейнерного материала.
Контрольные участки часто используются для определения подходящих видов для посадки и могут использоваться в качестве источников семян или черенков. Справочные сообщества служат моделями того, как в идеале должны выглядеть места восстановления после завершения восстановления. Однако были высказаны опасения по поводу использования эталонных участков, поскольку условия на восстановленных и эталонных участках могут быть недостаточно схожими, чтобы поддерживать одни и те же виды. Кроме того, восстановленные прибрежные зоны могут поддерживать множество возможных комбинаций видов, поэтому Общество экологического восстановления рекомендует использовать несколько контрольных участков для формулирования целей восстановления.
Практический вопрос в активном состоянии. Восстановление растительности - это то, способствуют ли одни растения пополнению и сохранению других растений (как предсказывают теории сукцессии), или первоначальный состав сообщества определяет долгосрочный состав сообщества (приоритетные эффекты). Если применимо первое, может быть более эффективным сначала посадить вспомогательные виды, а затем подождать до зависящих от растений видов, когда условия станут подходящими (например, когда достаточно тени будут обеспечены видами, живущими над ярусом). Если последнее применимо, вероятно, лучше всего с самого начала высаживать все желаемые виды.
В качестве важнейшего компонента восстановления местных прибрежных сообществ практикующим специалистам по восстановлению часто приходится удалять инвазивные виды и предотвращать их повторное появление. Это может быть достигнуто путем применения гербицидов, механического удаления и т. Д. Когда требуется провести восстановление на длинных участках рек и ручьев, часто бывает полезно начинать проект выше по течению и работать ниже по течению, чтобы пропагулы экзотических видов выше по течению не препятствовали восстановлению. попытки. Обеспечение акклиматизации местных видов считается жизненно важным для предотвращения будущих колонизаций экзотических растений.
Активное озеленение прибрежной растительности может быть самым быстрым способом восстановления прибрежных экосистем, но методы могут быть чрезмерно ресурсоемким. Прибрежная растительность может вернуться сама по себе, если будут остановлены антропогенные нарушения и / или восстановлены гидрологические процессы. Например, многие исследования показывают, что предотвращение выпаса крупного рогатого скота в прибрежных зонах с помощью запретных ограждений может позволить прибрежной растительности быстро повысить устойчивость и покрыть, а также перейти к более естественному составу сообщества. Просто восстанавливая гидрологические процессы, такие как периодические наводнения, которые благоприятствуют прибрежной растительности, местные сообщества могут восстанавливаться самостоятельно (например, пойма реки Косумнес). Успешное пополнение местных видов будет зависеть от того, смогут ли местные или расположенные выше по течению источники семян успешно распространить пропагулы на участок восстановления, или от наличия местного банка семян. Одним из потенциальных препятствий для пассивного восстановления растительности является то, что экзотические виды могут преимущественно колонизировать прибрежную зону. Активная прополка может повысить шансы на восстановление желаемого местного растительного сообщества.
Восстановление часто фокусируется на восстановлении растительных сообществ, вероятно, потому, что растения составляют основу для других организмов в сообществе. Восстановление фаунистических сообществ часто следует гипотезе «Поля мечты»: «если ты построишь, они придут». Было обнаружено, что многие виды животных естественным образом заселяют районы, где была восстановлена среда обитания. Например, численность нескольких видов птиц заметно увеличилась после восстановления прибрежной растительности в прибрежном коридоре в Айове. Некоторые усилия по восстановлению прибрежных территорий могут быть направлены на сохранение определенных видов животных, вызывающих озабоченность, таких как луговой усачий бузинный жук в центральной Калифорнии, который зависит от прибрежных видов деревьев (голубая бузина, Sambucus mexicana) в качестве единственного растения-хозяина. Когда усилия по восстановлению нацелены на ключевые виды, учет потребностей отдельных видов (например, минимальная ширина или протяженность прибрежной растительности) важен для обеспечения успеха восстановления.
Неудачи восстановления могут произойти, когда не восстанавливаются соответствующие условия экосистемы, такие как характеристики почвы (например, соленость, pH, полезная биота почвы и т. д.), уровни поверхностных и подземных вод и режимы стока. Следовательно, успешное восстановление может зависеть от учета ряда как биотических, так и абиотических факторов. Например, восстановление почвенной биоты, включая симбиотические миккоризы, беспозвоночных и микроорганизмы, может улучшить динамику круговорота питательных веществ. Восстановление физических процессов может быть предпосылкой к восстановлению здоровых прибрежных сообществ. В конечном итоге сочетание подходов, учитывающих причины деградации и направленных как на гидрологию, так и на восстановление растительности и других форм жизни, может быть наиболее эффективным для восстановления прибрежной зоны.
Экологический портал 
Экологический портал 
Водный портал 