研究发现飓风强度的加剧将引起美佛罗里达红树林不可逆的大面积退化
红树林是热带与亚热带沿海生态系统中极具生态价值的“关键带”,不仅能稳定海岸、缓冲风暴潮,还在碳循环与渔业资源维持中扮演着重要角色,被誉为“海岸守卫者”。然而,过去几十年中,红树林正面临多重压力叠加的严峻挑战。人类活动带来的土地开发、基础设施建设以及水系改造不断侵占红树林生境,同时淡水与泥沙输入的减少也在削弱其生态更新能力。尤其在全球变暖背景下,海平面上升亦被认为是威胁红树林存续的长期主因之一,一些研究甚至预测海平面上升导致红树林将在本世纪内面临大规模退化或消失。
但是否所有区域的红树林都在持续退却?是否所有损失都应归因于海平面变化?这些问题在近年逐渐引起生态学界关注。来自华东师范大学戴志军研究员团队与波士顿大学教授 Sergio Fagherazzi合作的一项新研究聚焦于北美红树林分布最广的佛罗里达大沼泽保护区。通过系统分析近40年的该区域红树林遥感监测数据、海平面与飓风历史记录,揭示出:频繁登陆的强飓风事件才是驱动该区域红树林发生大规模、不可逆退化的核心因素,而非此前广泛关注的海平面上升。这一发现为全球红树林保护策略的制定提供了新的科学视角,也提醒人们在应对气候变化的同时,更应关注极端气候事件对生态系统的突发性冲击。
相关成果以“Hurricanes Induced Irreversible Large‐Scale Loss of Mangrove Forests”为题,发表于地球科学顶级期刊Geophysical Research Letters。华东师范大学河口海岸全国重点实验室戴志军研究员为通讯作者,博士研究生梁喜幸为第一作者,其他合作者为梅雪菲研究员、王日明教授、博士研究生曾文俊和及波士顿大学Sergio Fagherazzi教授,第一及通讯作者单位均为华东师范大学。
飓风肆虐,红林频退
研究指出,在过去近40年间,佛罗里达红树林总体面积减少了547.3 km²,占1986年总面积的8%。其中,1992年“安德鲁”飓风、2005年“威尔玛”和“卡特里娜”飓风以及2017年“艾尔玛”飓风造成了三次明显的红树林急剧退化,最大单次减少达327.2 km²。相较之下,非飓风年份红树林边界几乎保持稳定,甚至呈现缓慢扩张趋势,表明飓风才是红树林快速退化的主因。研究显示,飓风对红树林的破坏从海岸向内陆呈指数级衰减,风暴强度每升一级,对红树林的破坏面积就呈倍数增长。而在风暴影响过后,虽然局部区域出现红树林扩张,但恢复速率远低于破坏速率,长期累计导致了红树林的净损失。
风速增强,红树林更脆弱:飓风强度决定退化规模
研究揭示了飓风风速与红树林损失之间存在显著的函数关系。通过对2017年五级飓风“艾尔玛”影响下的红树林变化进行分析,研究团队发现飓风登陆后的风速沿岸向内陆呈指数衰减,与红树林的空间损失分布高度一致(图2A)。尤其在风场强度较大的区域,红树林退化面积显著增加,说明风速是驱动红树林破坏程度的核心因子。进一步分析不同等级飓风造成的红树林退化规模显示:随着飓风等级升高,红树林损失面积呈指数增长(图2B)。三级及以上强飓风往往导致大面积红树林不可逆退化,远超生态系统自我恢复的能力。这一结果表明,尽管红树林具备一定的抗风能力,但在面对极端气旋事件时,其生态承载上限极易被突破。
未来展望:风暴频率上升或将造成更严重损失
研究团队基于海表温度上升与飓风活动频率的相关性模型推算(图3A),在本世纪中叶至末期,佛罗里达红树林将因飓风带来的破坏而进一步退化,预测到2050年,三种情景下佛罗里达大沼泽地的红树林面积将分别减少510 km2、533 km2和535 km2;到2100年,分别减少1,560 km2、1,956 km2和2,290 km2(图3B),分别占当前面积的24.9%、31.3%和36.6%(图3C)。研究团队建议,应优先保护佛州南部和中央沿岸最易受飓风冲击区域,制定针对性防护措施,如恢复光滩缓冲带和构建基于自然的海岸防御体系,以增强红树林系统的适应力和恢复力。
本研究主要得到国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项(2023YFE0121200)、国家自然科学重点基金(41930537)、上海市国际科技合作基金项目(23230713800)等的联合资助。原文链接:
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Geophysical Research Letters ,
2025 ,
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