本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
成群的蚊子。受汙染的沿海水域。風暴潮脆弱性增加。螃蟹、貝類以及包括麻雀和秧雞在內的大量美麗鳥類[1]的棲息地喪失。這些只是全國各地鹽沼喪失的一些潛在後果，其中許多鹽沼現在被列為“令人關注的棲息地”。[2]
鹽沼是美國生態最多產和最多樣化的生態系統之一。它們提供重要的服務，例如為新奧爾良等沿海城市提供洪水蓄積和風暴防護。健康的沼澤還在碳固存中發揮重要作用，碳固存是目前溫室氣體二氧化碳排放率首要關注的服務，以及營養物去除和水淨化。
然而，全球氣候變化和海平面上升、農業和工業發展以及沉積物供應的喪失正在導致全球溼地以前所未有的速度喪失。在墨西哥灣沿岸地區，這些和其他因素——許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 鹽沼喪失。雖然鹽沼因其在營養物去除方面的功能而聞名，透過過濾徑流和去除沉積物、營養物、殺蟲劑、金屬和其他汙染物來改善水質[3]，但新的研究表明，這些沼澤並非不受自然和人為營養物積累的有害影響。
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2012 年 10 月，來自全國各地不同大學和實驗室的七位研究人員在著名的《自然》雜誌上發表了一項研究，調查了沿海富營養化，或水生系統對肥料和汙水中存在的硝酸鹽和磷酸鹽等天然和人為營養物新增的反應，對鹽沼喪失的影響。路易斯安那州立大學校友、伍茲霍爾海洋生物實驗室生態系統中心高階科學家 Linda Deegan 領導了一項嚴格的為期九年的全生態系統營養富集實驗，以調查沿海富營養化的影響，並由 David Samuel Johnson、R. Scott Warren、Bruce J. Peterson、Sergio Fagherazzi、Wilfred M. Wollheim 和路易斯安那州立大學生物科學系榮譽退休教授 John W. Fleeger 協助。
Deegan 說：“我們想了解增加的營養物（包括氮和磷——也稱為沿海富營養化）對鹽沼各個方面的影響，從植物生產到分解，到導致魚類和鳥類的食物網，再到沼澤長期以來跟上海平面上升的能力。”
在為期九年的全生態系統實驗中，Deegan 及其同事使用微型計算機在 Plum Island Estuary [4] 的潮汐小溪中向湧入的潮汐水中新增受控量的濃縮氮和磷溶液，讓水淹沒沼澤，就像富營養化的沿海水域在現實世界過程中所做的那樣。研究地點是馬薩諸塞州東北部的一大片沼澤，在其他方面基本上未受營養汙染。該實驗包括在生長季節，從 2004 年到 2012 年，在每天兩次的潮汐中新增營養物，總共九年，富集了幾個實驗性小溪系統中約 30,000 平方米的沼澤。透過這種方式，研究人員可以明確地研究營養物新增對鹽沼健康的影響。
Deegan 說：“這項實驗在世界上是獨一無二的——而且考慮到我們遇到的一些困難，我們更瞭解為什麼會這樣！”“例如，在鹽水環境中，在生長季節，每天 24 小時、每週 7 天保持電氣元件和計算機正常工作可能具有挑戰性。”
儘管面臨物理挑戰，但全生態系統實驗還是取得了巨大的回報，提供了基於小地塊實驗的先前沼澤模型無法預測的結果。
“我們最大的成功是，我們發現瞭如果像通常所做的那樣，向沼澤的小部分割槽域新增乾燥肥料，就根本無法觀察到的反應。我們的實驗允許沼澤的許多部分相互作用，從而產生意想不到的反應——小溪岸邊崩塌了。”
Fleeger 在大學官方新聞稿 [5] 中說：“僅僅在五到七年內，沼澤的邊緣就真的要崩塌了。”
正如 Deegan 解釋的那樣，富含營養物的沼澤的溪岸崩塌分幾個階段發生。在實驗的最初幾年，營養物導致溪流邊緣的沼澤草——主要是互花米草（互花米草屬）[6]——長得更綠更高，這類似於向花園施肥時發生的情況。然而，這些較高的互花米草產生的根和根莖較少，而根和根莖通常有助於穩定沼澤溪流的邊緣。新增的營養物還促進了沼澤泥炭中樹葉、莖和其他生物質的微生物分解，進一步破壞了溪岸的穩定性。
Deegan 說：“最終，根系不良的草長得太高並倒伏，每天兩次的潮汐在那裡拉扯它，”Deegan 說，“然後，溪岸中被削弱、分解的泥炭裂開，大塊溪岸掉入溪流中。”
Fleeger 在 LSU 新聞稿 [7] 中說：“當我們最初開始這項工作時，人們認為鹽沼能夠隔離過量的營養物並中和它們，而對沼澤本身的影響很小，但事實證明並非如此。”“雖然它們實際上是在‘抓住’水中的營養物，但這絕對對生態系統的穩定性和功能產生了影響。”
該實驗的結果對全球沼澤生態系統具有重要意義。鹽沼是陸地和海洋之間的重要介面。它們為魚類、鳥類和貝類提供棲息地，保護沿海城市免受風暴侵襲，並吸收來自高地的水中的營養物，從而保護沿海海灣免受過度汙染。
Deegan 說：“如果我們失去沼澤，我們將失去所有這些重要的生態系統服務。”
但是，這些有害的氮和磷營養物從何而來？在現實世界過程中，這些營養物現在已知比以前認為的對鹽沼的危害更大。現代銨肥的使用和化石燃料的燃燒造成了全球氮的加速迴圈，導致高地營養物水平升高，最終影響沿海水域。
Deegan 說：“這些行動是農業徑流、城鎮汙水和大氣沉降的結合。”“來自這些不同來源的營養物問題的比例因地點而異。在新英格蘭，大部分營養物來自城市和城鎮的下水道和化糞池廢水，而在其他地區，最大的問題是農業徑流。”
Deegan 建議農業實踐採用“久經考驗”的新方法以及新方法來控制肥料徑流。天然植被帶可用作農田和沿海地區之間的緩衝帶，以去除肥料並最大限度地減少徑流。我們還可以更好地根據需要有針對性地施用營養物。
Deegan 說：“我們還可以使用新技術來更智慧地瞭解施肥的量、時間和方式。”“施用大量肥料是‘過度施用’，以確保農作物具有比實際需要的更多的氮。這會導致汙染問題並且很昂貴。更好地有針對性地施用營養物是‘雙贏’的。我們可以透過密切跟蹤植物生長來更好地掌握植物需要肥料的時間。我們現在還能夠即時檢測土壤中的氮含量，並且可以對拖拉機進行程式設計，以便為特定地塊施用特定量的肥料，而不是僅僅廣播該地區的一般平均值。將所有這些新舊技術結合起來可以減少肥料徑流。”
Deegan 及其同事提供了充分的證據，證明鹽沼無法承受營養物超負荷，而不會對自然生態系統服務產生有害後果。不幸的是，損害並沒有就此結束。Deegan 及其同事在他們的論文中提出，全球變暖導致的營養物負荷和海平面上升同時增加可能會導致協同沼澤喪失，海平面上升帶來的更高波浪能和流速與營養物對溪岸穩定性的影響相結合，從而加速土地侵蝕。
Deegan 在伍茲霍爾新聞稿 [8] 中說：“現在我們瞭解到，營養富集還會導致魚類和貝類非常重要的鹽沼棲息地喪失。”“這是我們為什麼需要在城鎮和城市更好地處理生活垃圾的又一個原因。”
Fleeger 說：“我們也認識到沼澤喪失有很多原因。”“在某些地方，食草動物——藻類或沼澤草的消費者——數量增加，通常是因為頂級捕食者的數量減少，並且由於過度放牧而減少了植被沼澤的面積。其他地方的沼澤喪失是因為沉積物供應減少，沼澤下沉。”
儘管導致沼澤喪失的因素很多且複雜，但如果採取適當的措施，Deegan 還是為沼澤生態系統提供了一些希望。
Deegan 說：“我們確信，如果我們控制水中的營養物水平，並在沉積物持續可用的情況下，沼澤將利用最初構建它們的相同自然過程重建。”“可能需要幾十年，但我們認為它們會恢復。”
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有關鹽沼喪失的 Linda Deegan 博士的影片採訪，請訪問 https://www.youtube.com/watch?v=eP3hRkX03Q8&feature=youtu.be。
有關伍茲霍爾原始新聞稿，請訪問 http://www.mbl.edu/blog/why-are-our-salt-marshes-falling-apart/。
有關路易斯安那州立大學原始新聞稿，請訪問 http://www.lsu.edu/ur/ocur/lsunews/MediaCenter/News/2012/10/item53764.html。
有關原始自然文章，請訪問 https://www.nature.com/nature/journal/v490/n7420/abs/nature11533.html。
註釋
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/