海草抑制侵蚀的强大潜力

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大多数人觉得海草不太起眼。但事实证明,这些遍布世界各地的植物种类繁多,当它们面对不断上升的海平面的冲击时,可能在保护脆弱的海岸方面发挥关键作用。一项新的研究首次通过实验和数学模型量化了海草的大小和密度,为给定的地理、气候和海洋学环境提供足够的波浪阻尼。

麻省理工学院研究人员发表在《Coastal Engineering》和《Journal of Fluids》杂志上的两篇论文中描述了他们的发现以及海草所带来的显著环境效益(包括防止海滩侵蚀、保护海堤和其他结构物,以及改善水质和隔离碳以帮助限制未来的气候变化)。再加上海草床为鱼类提供栖息地和为其他海洋生物提供食物等,意味着海草每年为全球提供超过4万亿美元的总价值。然而,目前一些重要的海草区,如切萨皮克湾,已经减少到其历史海草覆盖面积的一半,从而限制了海草的生态服务。

研究人员重新制作了海草的人工版本,由不同硬度的材料组装而成,以复制长而柔韧的叶片和更坚硬的底座,这是典型的海草植物,如鳗草(Zostera Marina)。在实验室的一个79英尺长(24米)的波箱里建立了一个类似草地的人工植物集合,可以模拟自然波和水流的条件。它们使草地经受各种各样的条件,包括静水、强劲的水流和波浪状的来回晃动。研究人员使用物理和数值模型来分析海草和海浪在不同植物密度、叶片长度和水运动的各种条件下是如何相互作用的。该研究描述了植物的运动如何随叶片刚度、波周期和波幅的变化而变化,为海草草地的波浪阻尼提供了更精确的预测。为了验证该模型的有效性,研究小组随后对海草对波浪的预测效果进行了比较,观察了地中海中西班牙马洛卡岛海岸附近的一个特定海草床,该海草床被认为可以平均削减50%的入射波浪力度。

海草抑制侵蚀的强大潜力

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此外,该研究还发现悬浮在水中的草叶和颗粒的尖端都趋向于沿着圆形的路径移动。可变作用力转向,形成称为轨道的运动圈。研究人员称,观测结果与预测结果吻合得很好,显示了海浪强度和海草运动的方式随海草床边缘到海草床内部距离的变化而变化。因此,该模型非常实用。

海草通过减弱波浪,从而提供防侵蚀保护,另外它们还可以捕获海床上的细泥沙,这可以显著地减少或防止藻类的失控生长。据估计,海草通过自身的生物量和从周围的水中过滤出精细的有机物质,对碳的封存也有巨大的潜力。研究表明,一英亩海草能储存相当于等面积雨林三倍的碳,在全球范围内,海草床承担了海洋中超过10%的碳,尽管它们只占海洋面积的0.2%。

海草抑制侵蚀的强大潜力
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原文始发于微信公众号(现代海洋牧场):海草抑制侵蚀的强大潜力

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