إن العلماء الذين يجهلون الأراضي الرطبة الساحلية، والغابات المانغروفية، والمروج البحرية، والمروجين، من أكثر النظم الإيكولوجية إنتاجية على الأرض، يطغون على السواحل من ارتفاعات في المياه، وتطهير المناطق الساحلية، وتطهيرها من الطاقة، وضبطها من الكربون بمعدلات أعلى بكثير من الغابات البرية، وتوفير أماكن للحضانة للأسماك والأسماك ذات القيمة التجارية، ومع ذلك، فإن هذه الموائل الحيوية تختفي بمعدلات العالمية المقلقة.

تحديد هندسة النظم الإيكولوجية في سياق ساحلي

وقد تم الترويج لمصطلح " هندسة النظم الإيكولوجية " بواسطة علماء الإكاث كليف جون لوتون في التسعينات لوصف الكائنات الحية التي تُقلل بصورة مباشرة أو غير مباشرة من توافر الموارد للأنواع الأخرى عن طريق إحداث تغييرات مادية في الدولة في المواد الحيوية أو البيولوجية، وفي الأراضي الرطبة الساحلية، يمكن أن تكون هندسة النظم الإيكولوجية بمثابة " ترسيب الماشية، أو بناء الشعابد الهندية للمحار المالحوم " .

ومن المهم تفكيك هندسة النظم الإيكولوجية من إعادة الموئل التقليدي، إذ أن إعادة النظام الإيكولوجي إلى دولة مرجعية تاريخية، وذلك بإزالة الإجهاد (مثل الأنواع الغازية، والصرف الصحي) والسماح بالانتعاش الطبيعي، وعلى النقيض من ذلك، فإن هندسة النظم الإيكولوجية قد تجتاز عتبات لا رجعة فيها، مثل التخريب العميق أو فقدان إمدادات الرواسب، وتتطلب تدخلاً نشطاً لإعادة إرساء الإطار المادي والبي.

In coastal wetlands, key natural ecosystem engineers include oysters) (Crassostrea virginica and others), which form three‐dimensional reef structures that attenuate wave energy and fishdiment; mangroves, whose root systems settle shorelines

Core Ecosystem Engineering Techniques for Coastal Wetlands

الترميم الهيدرولوجي

وقد يكون تدفق المياه المسببة للمرض هو أكثر الآثار ضرراً على الأراضي الرطبة الساحلية، إذ إن الديوكس والليوف واللافقاريات وديوكسات الصرف يمكن أن تفصل الأراضي الرطبة عن تدفّق المد والجزر، مما يتسبب في الركود في الزمان أو في الركود في المياه العذبة، ويعيد الاستعادة الهيدرولوجيا إلى العمل في مجال المياه الطبيعية: إزالة الحواجز، أو استبدال البوابات المميتة التي تولدات.

إنشاء وتعزيز الغطاء النباتي

إن زراعة النباتات المحلية للأراضي الرطبة هي أكثر أشكال هندسة النظم الإيكولوجية وضوحاً، فالأشجار المانغروفية، وعشب المارش، والعشب البحرية، كل منها يقوم بأدوار هندسية متميزة:

  • Mangroves]: Their dense propinoroot system dampens wave energy by 50-90% over a few hundred meters and comps fine sediments, building elevation. Planting projects in Indonesia, Florida, and Australia have shown that mangrove seedlings can survive if hydrology is adequate, but success depends on careful site selection-mangroves cannot survive.
  • Salt marsh grasses]: Species like Spartina alterniflora and Juncus roemerianus settle mudflats through their extensive root mats. Transplanted sprigs or plugs can survive on little layer sediment placements, but competition with invasive Phragmites australis must be managed.
  • ]Seagrasses: While they provide less structural protection against waves, seagrasses such as Zostera marina comp fine sediment and organic carbon. Seagras restoration has advanced with “seed-based” techniques-sowing seeds in biodegradable mats-as in Chesapeake Bay projects.

التدخلات الهيكلية: خطوط التسوق الحية وقطع المياه

:: إن " استقرار الشواطئ " التقليدي (الرؤوس المتحركة، و " إعادة التدوير " ) يعجل عادة بالتحات في المناطق المتاخمة ويزيل الموائل السطحية السطحية، وينتج عن ذلك إنتاج محركات ذات مواصفة عالية، وينتج عن ذلك في نهاية المطاف تآكل في خطوط السواحل (LT: FLT: )، ويجمع بين الغطاء النباتي المنخفض والهيكل المكون

وبالنسبة للمناطق الأكثر تعرضاً، تُوضع المياه المتقطعة المستخرجة [(FLT:0)] (الروك أو الخرسانة أو كرات الشعاب المرجانية) في الخارج لإنشاء منطقة هادئة لرسم الرواسب وإنشاء المارش، وتخفض مياه الكسر ارتفاع الموجة العرضية، مما يسمح باستقرار الرواسب الغرامية؛ ويمكن أن تستهلك النباتات المحلية الشعاب النامية، غير أن التصميم الحرفي هو أمر ضروري لتجنب الحلق.

إدارة الترسبات: الاستخدام المنصف وتركيب ثين لاير

وتظهر الكثير من الأراضي الرطبة الساحلية مواكبة ارتفاع مستوى سطح البحر لأنها تفتقر إلى إمدادات كافية من الرواسب، وتعالج هندسة النظم الإيكولوجية هذه عبر استخدامات مفيدة من المواد المسيلة: يتم وضع الرواسب المستخرجة من قنوات الملاحة على مرجان مهين لرفع مستوى النسل.

In addition to TLP, sediment diversions -breaches in river levees that allow sediment —laden water to flow out onto adjacent wetlands -are large-scale engineering interventions used in the Mississippi Delta. The Moss Point and Caernarvon diversions[F

الفوائد الكمية للهندسة الإيكولوجية

Storm Surge and Flood Reduction

وتقدَّر الأراضي الرطبة الساحلية بأنها تنقذ الولايات المتحدة في المتوسط 23.2 بليون دولار سنويا في مجال الحد من الأضرار الناجمة عن العواصف (غراتويك وآخرون، 2020) كما أن هندسة النظم الإيكولوجية التي تستعيد أو توسع الأراضي الرطبة تضاعف هذه الفوائد، فعلى سبيل المثال، يمكن للمستنقعات المائية على نطاق 100 متر أن تقلل من ارتفاعات الموجات المتوسطة بنسبة 50 إلى 70 في المائة.

استعادة التنوع البيولوجي

وفي كثير من الأحيان تستضيف الأراضي المزروعة المزروعة أنواعاً أعلى من شلالات شاطئية متدهورة أو صلبة، وتجتذب الشعاب المرجانية التي أنشئت عن طريق أكياس قذيفة في جنوب كارولينا أكثر من 40 نوعاً من الأسماك ولافقريات الصيد في غضون سنتين، وفي المملكة المتحدة، تدعم الماشية الملحية المستعادة ضعف عدد أنواع الطيور التي تربطها خطوط ساحلية مدرعة متاخمة، وقد وثقت مشاريع إعادة زراعة الأسماك المحلية في تايلند عودة مصائد الأسماك.

تحسين نوعية المياه

ويُمكن لـه أن يزيل، في كثير من الأحيان، خدماته الهندسية، ما يكفي من المياه، من ماء ثابت ومغذيات إضافية، ومصنوعات من الفول السوداني، وملوثات ملوثة، وهيكتار واحد من المارش المُستعادة، 100-200 كغم من النيتروجين سنوياً عن طريق التكرير وقطع النبات.

احتجاز الكربون الأزرق

وتخزن الأراضي الرطبة الساحلية الكربون في تربة التهابات الهوائية بمعدلات تزيد عن 10 إلى 100 مرة في الغابات الأرضية لكل منطقة من مناطق الوحدة، وتُعدّل المارشات والأشجار المانغروفية كبواليع " كربون زاوي " ، وقد تبين من دراسة عن المرشات ذات المستويات العالية في لويزيانا أن الرسوب الإضافي يدفن نسبة إضافية تتراوح بين 0.5 و1.0 طن من الكربون في المتوسط السنوي لكل هكتار.

التحديات والإدارة التكيفية

الجدول والتكاليف

إن مشاريع هندسة النظم الإيكولوجية، ولا سيما تلك التي تنطوي على وضع الرواسب أو تدخلات هيكلية واسعة النطاق، مكلفة، إذ إن مشروع تحويل نهر ميسيسيبي، على سبيل المثال، يكلف أكثر من بليون دولار، وهذا يحد من التنفيذ للمبادرات ذات التمويل الجيد والتي كثيرا ما تكون الحكومة متوجهة إليها، وعلاوة على ذلك، فإن حجم فقدان الأراضي الرطبة الساحلية يتجاوز كثيرا القدرة الحالية للمشاريع، فبالنسبة لكل منتج من الأنهار، لا تزال عشرات تتدهور، وهناك حاجة ماسة إلى استخدام تقنيات تفككتار.

Uncertainty Under Climate Change

وتختلف التوقعات المتعلقة بارتفاع مستوى سطح البحر اختلافاً كبيراً، مما يجعل من الصعب تصميم مشاريع هندسية لا تزال فعالة على مدى العقود القادمة، وقد تفشل عملية الإصلاح التي تعمل تحت ارتفاع يبلغ 0.5 ميلاً في ارتفاع يبلغ 1.5 ميلاً، وبالمثل، فإن التحولات في تردد العواصف، وأنماط التهطال، ودرجة الحرارة يمكن أن تغير تكوين الأنواع وديناميات الرواسب من الأراضي الرطبة المصممة.

الآثار الإيكولوجية غير المقصودة

ويمكن أن يكون لوضع الرواسب في طبقة المياه الجوفية آثار جانبية غير متوقعة، وقد يدفن الطوابع الموجودة في المجتمعات المحلية القاعدية أو يغير الكيمياء الرسوبية، مما يقلل من بقاء بعض اللافقاريات، ويمكن للموائل الإكسيرية أن تغير التيارات المحلية، مما يسبب تآكلا في المناطق المتاخمة غير المشمولة بالمشروع، كما أن زراعة المناغروف في مواقع كانت تخلق نكات أو أغطية بحرية قد تهتزت.

العقبات الاجتماعية والتنظيمية

وكثيرا ما تتطلب هندسة النظم الإيكولوجية الساحلية تصاريح من وكالات متعددة )مثل فيلق الجيش في المهندسين، والإدارات البيئية الحكومية( ويجب أن تبحر حقوق الملكية والقبول العام، وقد يقاوم ملاك الأراضي السواحل المعيشية إذا كانوا يخشون تقليل حماية الموجات أو تغيير وجهات النظر المائية، والمشاركة المجتمعية في وقت مبكر في عملية التصميم، بما في ذلك الاجتماعات العامة، والمشاريع البيانية الواضحة للمنافع المشتركة - وهي مشاريع حاسمة الأهمية.

الاتجاهات المستقبلية

Integration with Nature —Based Solutions (NbS) Guidelines

(أ) الأطر الدولية، بما فيها المعيار العالمي للحلول القائمة على الطبيعة (20)، توفر معايير لتصميم وتقييم مشاريع هندسة النظم الإيكولوجية، وتؤكد هذه الأطر على ضرورة أن تتصدى التدخلات للتحديات المجتمعية (مثل الحد من مخاطر الكوارث والتكيف مع المناخ) وأن تعزز المكاسب الصافية للتنوع البيولوجي وأن تكون قابلة للبقاء اقتصادياً، ومن المتوقع أن تُنفذ المشاريع الساحلية المقبلة على نحو متزايد للوفاء بهذه المعايير، مع ضمان عدم الاقتصار على بذل جهود بناءة.

التقدم التكنولوجي

ويمكن للمركبات الجوية غير المأهولة التي تستخدم أجهزة الاستشعار من الدرك والمتعدد الأطياف رصد صحة النباتات، وتغير الارتفاع، وتوزيع الرواسب بالدقة القصوى، ويمكن لوحدات التعلم من الآلات أن تحلل صور السواتل لتحديد أنسب المواقع للتدخلات الهندسية.

Policy and Carbon Markets

ومع تقدم محاسبة الكربون الأزرق، يمكن أن تولد الأراضي الرطبة المستعادة أرصدة كربونية يمكن بيعها في أسواق التبرعات أو أسواق الامتثال، ويمكن أن يعوض هذا التدفق بعض تكاليف المشروع ويحفز الاستثمار الخاص، وفي الولايات المتحدة، فإن مشاريع الكربون الأزرق (FLT:0) الشاملة () قد ظل نظام ائتمانات الكربون الطوعي قد مول بالفعل مانغروف واستعادة المارش المالح في فلوريدا ولويزيا، غير أنه لا يزال نظاما للرصد المتينا.

النهج المجتمعية والمهجنة

وهناك مشاريع ناجحة كثيرة تشمل المجتمعات المحلية في الزراعة والرصد والصيانة - على سبيل المثال، مشروع " الأعمال الزراعية " في تايلند، الذي يدرب القرويين على " استعادة المانغروف الإيكولوجية القائمة على المجتمعات المحلية " ، وهذه النهوج تعود بالفائدة المزدوجة على توليد الإدارة المحلية وتخفيض تكاليف العمل، كما أن عناصر الهندسة المختلطة التي تجمع بين الهياكل الأساسية التي تكتسب قوة الحماية (مثلاً).

خاتمة

إن هندسة النظم الإيكولوجية قد برزت كإستراتيجية لا غنى عنها للحفاظ على الأراضي الرطبة الساحلية واستعادة هذه الأراضي في مواجهة تغير بيئي غير مسبوق، ومن خلال إعادة إنشاء الهيدرولوجيات، والنباتات، وديناميات الرسوب، والتعقيد الهيكلي، يمكن أن نخلق أو نعزز موائل مرنة للعواصف، وارتفاع مستوى سطح البحر، والتلوث المغذي، وتظهر الأدلة المستمدة من مئات المشاريع في جميع أنحاء العالم أن الضغط على نحو معزز يمكن أن يوفر حماية للعواصفات.