

2017年9月10日,飓风“艾尔玛”以每小时115英里的风速在佛罗里达州西南部登陆,成为3级风暴,并席卷了海岸线。一路上,它横扫了埃弗格莱兹国家公园的红树林,剥落了树叶,并拔起了或折断了整棵树。但这场自然灾害也带来了一线希望:一股富含养分的细密灰色土壤被风暴潮卷了进来。
科学家们于2月18日在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上报告称,这层沉积物似乎通过为红树林的根部施肥和帮助抬高土壤高度而使其受益。研究结果表明,同一个飓风既会侵蚀红树林,也会帮助这些森林抵御海平面上升,并输送养分,使树木在风暴后得以恢复。
史密森尼恩环境研究中心的高级科学家Ilka Feller(未参与此项新研究)表示:“这些红树林系统已经进化到可以抵御或应对这些飓风。” “尽管这些风暴会摧毁这些森林,但它们恢复得非常快。”
红树林生长在亚热带和热带海岸线的陆地与海洋之间的屏障地带,随着潮汐的涨落而定期被淹没。这些生态系统既容易受到人类开发的侵蚀,也容易受到来自海洋的风暴的袭击。然而,佛罗里达国际大学(迈阿密)的湿地生态学家、该新研究的合著者Edward Castañeda-Moya表示,科学家们也看到了它们韧性的证据。他的团队在埃弗格莱兹国家公园的河口跟踪红树林已有20年。在2005年袭击佛罗里达的飓风“威尔玛”过后,他们发现国家公园海岸线附近的红树林有90%以上失去了树叶。然而,风暴也带来了富含养分的沉积物,并且该森林在约五年内重新长出了树冠。
飓风“艾尔玛”登陆数月后,Castañeda-Moya和他的同事们访问了埃弗格莱兹的西南部地区,以评估损害并收集土壤样本。他们看到,高达9英尺的风暴潮席卷了墨西哥湾6英里以内的内陆地区,带入了富含磷的沉积物。尽管最靠近海岸线的红树林受风暴的打击最严重,但它们也获得了最多的养分;这些区域的新沉积物层比下面的旧土壤在磷含量上高出一倍。
飓风“艾尔玛”带来的这层新沉积物还使周围的土壤高度增加了高达一英寸半。这听起来可能不多,但却是红树林在普通年份积累的土壤量的14.4倍。
Castañeda-Moya说:“一些矿物沉积物会被侵蚀,但这些红树林地区的海拔高度将净增加。” 他补充说,这一点至关重要,因为红树林正处于与海平面上升的持续斗争中,而海平面上升在过去十年中,在南佛罗里达地区显著加剧。“它们需要跟上海平面上升的步伐;如果它们做不到,它们就会被淹没。”
加州大学洛杉矶分校(未参与此项研究)的海岸地理学家Kyle Cavanaugh表示,新的研究结果有力地说明了飓风携带的沉积物如何帮助湿地在海平面上升面前保持其地势。
他在一封电子邮件中告诉《大众科学》:“我们还需要研究飓风扰动的严重程度如何影响这些过程。” 飓风“威尔玛”和“艾尔玛”袭击埃弗格莱兹时都是3级风暴;更猛烈的4级和5级风暴对养分和土壤高度的影响可能与不太强烈的风暴不同。
Feller指出,由于气候变化,预计主要飓风将变得更加频繁。“随着风暴频率和强度的增加,森林能否在风暴后恢复和重建?”她说。“在气候变化的情况下,这是否可能?”
Castañeda-Moya担心,连续的风暴也会危及红树林。“森林需要时间,”他说。“如果你得了流感,你需要时间来恢复;如果你下个月又得了流感,情况会更糟。这种沿海生态系统也是如此。”
他和他的同事们将继续追踪埃弗格莱兹的红树林如何从“艾尔玛”和其他风暴中恢复。这些沿海森林为人类提供了许多服务——它们可以缓冲海岸线免受风暴侵袭,防止侵蚀,改善水质,为商业上有价值的鱼类和甲壳类动物提供庇护,并储存碳,否则这些碳将以温室气体的形式漂浮在大气中。Castañeda-Moya说,了解飓风如何影响这些独特的生态系统,将有助于科学家们了解它们未来可能具有的恢复力。