การตายของพืชในพื้นที่ชุ่มน้ำเค็ม

การตายของพืชในพื้นที่ชุ่มน้ำเค็มสูงหรือการเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลของพื้นที่ชุ่มน้ำเค็ม เป็นแรงผลักดันหลักใน การเสื่อมโทรมของ พื้นที่ชุ่มน้ำเค็มในพื้นที่ชุ่มน้ำเค็มสูง ผลกระทบโดยทั่วไปคือพืชในพื้นที่ชุ่มน้ำจะตายและเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล เหลือเพียงซากอินทรีย์และในที่สุดก็กลายเป็นพื้นที่เปิดโล่ง เมื่อไม่มีรากพืชที่แข็งแรงคอยยึดตะกอน พื้นที่เปิดโล่งเหล่านี้ จะ ถูกกัดเซาะทำให้พื้นที่ชุ่มน้ำเค็มถอยร่นกลับไปยังแผ่นดินใหญ่[ 1 ]เขตที่พืชตายจะขาดผู้ผลิตหลัก เช่น หญ้าคอร์ดกราสในพื้นที่ชุ่มน้ำเค็ม หรือSpartina alternifloraและในที่สุดก็จะกลายเป็นพื้นที่ที่ไม่สามารถผลิตผลได้เลย[ 2 ]
ภาพรวมของสมมติฐาน
นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาการตายของพื้นที่ชุ่มน้ำเค็มมานานหลายทศวรรษ และพวกเขายังคงถกเถียงกันถึงสาเหตุของมัน แนวคิดหลักประการหนึ่งชี้ว่าการตายของพื้นที่ชุ่มน้ำเค็มเกิดจากการมีน้ำขังในS. alternifloraเนื่องจากการจมอยู่ใต้น้ำมากขึ้นในช่วงน้ำขึ้นน้ำลง ตะกอนที่เพิ่มขึ้น และการขาดออกซิเจน[ 3 ]นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ได้วิจัยความเป็นไปได้ของการเพิ่มขึ้นของความเค็มในดินและการลดลงของน้ำในดินว่าเป็นสาเหตุของการตายของพื้นที่ชุ่มน้ำ[ 4 ]
ความสำคัญของพื้นที่ชุ่มน้ำชายฝั่งทะเล
พื้นที่ชุ่มน้ำเค็มมีความสำคัญในการอนุรักษ์แหล่งเพาะพันธุ์และอนุบาลของหอย ปลา และแมลง
สมมติฐานเรื่องน้ำท่วมขัง
ภาวะน้ำท่วมขังเป็นผลมาจากปริมาณน้ำที่มากเกินไปในระบบ รากของพืชและดินโดยรอบ และมักเกิดขึ้นในพื้นที่ลุ่มน้ำตอนใน เมื่อปริมาณน้ำผิวดินเพิ่มขึ้น ดินที่ชุ่มน้ำจะมีโมเลกุลที่ลดลงจำนวนมาก ซึ่งสามารถกระตุ้นให้เกิดการสะสมของซัลไฟด์และสารประกอบที่เป็นพิษอื่นๆ[ 5 ]การศึกษาในปัจจุบันชี้ให้เห็นว่าภาวะน้ำท่วมขังที่เพิ่มขึ้นเกิดจากระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นซึ่งเป็นผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากภาวะโลกร้อนซึ่งมีสาเหตุทางธรรมชาติและจากกิจกรรมของมนุษย์อยู่หลายประการ[ 6 ]
การหายใจแบบใช้ออกซิเจนลดลง
การตายของพืชในพื้นที่ชุ่มน้ำเค็มส่งผลให้พืชเฉพาะถิ่นในพื้นที่ชุ่มน้ำตายลงและทำให้ภูมิทัศน์พังทลาย สาเหตุหนึ่งของการเกิดน้ำขังคือการหายใจแบบใช้ออกซิเจนของรากของS. alterniflora ลดลง โดยส่วนใหญ่เกิดขึ้นในพื้นที่ตอนในของประเทศ แม้ว่าพืชริมลำธารจะมีการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนบางส่วนก็ตาม
การหายใจแบบใช้ออกซิเจนจะใช้โมเลกุลน้ำตาลและออกซิเจนในการสร้างคาร์บอนไดออกไซด์น้ำ และพลังงาน
เมื่อการหายใจแบบใช้ออกซิเจนลดลง พืชจะขาดออกซิเจน เนื่องจากรากไม่สามารถผลิตออกซิเจนได้เพียงพอในสภาพดินที่ลดลง การดูดซับออกซิเจนที่ลดลงยังอาจทำให้ผลผลิตของพืชลดลงด้วย[ 7 ]
เพื่อให้ได้พลังงาน พืชเหล่านี้จึงผ่านกระบวนการหมัก แอลกอฮอล์ (Mendelssohn et al. 1981) กระบวนการหมักนี้มีผลิตภัณฑ์สุดท้ายเป็นคาร์บอนในรูปของเอทานอล ซึ่งแพร่กระจายจากราก ดังนั้น พืชจึงไม่สามารถใช้คาร์บอนที่แพร่กระจายได้ ทำให้พลังงานที่พืชสามารถใช้ได้ลดลง[ 5 ]
ปริมาณซัลไฟด์ในดินเพิ่มขึ้น
ผลอีกประการหนึ่งของภาวะน้ำท่วมขังคือการเพิ่มขึ้นของซัลไฟด์ในดิน การเพิ่มขึ้นของซัลไฟด์เกิดจาก แบคทีเรีย แบบไม่ใช้ออกซิเจนและแบบใช้ออกซิเจน ซึ่งส่วนใหญ่พบในดินที่ลดลง[ 6 ]
พบว่าซัลไฟด์ที่เพิ่มขึ้นจะยับยั้งการดูดซึม NH -N ( ไนโตรเจนแอมโมเนียซึ่งเป็นเกลือแอมโมเนียม) ภายในพืช[ 5 ] NH -N เป็นไนโตรเจน ในรูปแบบที่พร้อมใช้งานมากที่สุด ในดิน และเป็นสารอาหารที่จำกัดผลผลิต ของ S. alterniflora
ความเข้มข้นของ NH -N ของพืชลดลง ทำให้มีโมเลกุลส่วนเกินอยู่ในดิน นอกจากนี้ ดินที่ลดลงยังอาจทำให้การไนตริฟิเคชันของพืชลดลง ส่งผลให้การดูดซึม NH -N ลดลงมากขึ้น [ 1 ]
แนวทางแก้ไขที่เป็นไปได้
นักวิทยาศาสตร์บางกลุ่มได้ค้นพบวิธีแก้ปัญหาดังกล่าวแล้ว เมนเดลส์โซห์นและคูห์นได้ทำการทดลองกับพืชและดินในพื้นที่ชุ่มน้ำเค็มแห่งหนึ่งในรัฐหลุยเซียนาในปี 2546 พวกเขาพบว่าเมื่อปริมาณตะกอนเพิ่มขึ้นในพื้นที่ชุ่มน้ำเค็มที่เสื่อมโทรม พืชและดินจะมีสภาพที่ดีขึ้น
การทดลองแสดงให้เห็นว่าพืชที่มีระดับตะกอนมากขึ้นจะมีพืชปกคลุมมากขึ้น มีพืชสูงขึ้น และมีความหนาแน่น รวมมากขึ้น ระดับความสูงของพื้นผิวเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของตะกอน จึงช่วยลดน้ำท่วม รากสามารถหายใจแบบใช้ออกซิเจนได้ จึงไม่จำเป็นต้องพึ่งพาการหมักเพื่อสร้างพลังงาน พืชที่มีตะกอนมากขึ้นยังแสดงให้เห็นถึงการลดลงของความเข้มข้นของซัลไฟด์และ NH4 N ในดิน เมนเดลโซห์นตั้งสมมติฐานว่าเนื่องจากความเข้มข้นของ NH4 N ลดลงหลังจากเพิ่มตะกอน พืชจึงใช้ไนโตรเจนได้มากขึ้น[ 6 ]
สมมติฐานเกี่ยวกับความเค็ม
สมมติฐานข้อที่สองเกี่ยวกับการตายของพื้นที่ชุ่มน้ำชายฝั่งทะเลนั้น มุ่งเน้นไปที่ความเค็มที่เพิ่มขึ้นและการขาดแคลนน้ำในดิน ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการตายของพื้นที่ชุ่มน้ำชายฝั่งทะเล นักวิทยาศาสตร์บางคนมองว่าสมมติฐานนี้มีความเกี่ยวข้อง เนื่องจากภาวะโลกร้อนบ่งชี้ว่าอุณหภูมิโลกที่สูงขึ้นอาจนำไปสู่การระเหยและการคายน้ำที่เพิ่ม ขึ้น
บราวน์และเปเซชกีได้ออกแบบการทดลองโดยนำ ต้น S. alterniflora จำนวนมาก ไปไว้ในสภาวะที่มีความเค็มสูงขึ้น สภาวะขาดน้ำมากขึ้น และสภาวะที่ผสมผสานกัน พวกเขาพบว่าพืชที่ได้รับผลกระทบแบบผสมผสานนั้นแสดงอาการขาดน้ำเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าพืชไม่สามารถดูดซับน้ำจากดินได้เพียงพอ มีกิจกรรมการสังเคราะห์แสงลดลง และในที่สุดก็ตาย (บราวน์และเปเซชกี 2007)