T要到达美国最年轻的陆地,你需要一艘船。罗伯特·特利仍然清楚地记得他第一次旅行的情景。路易斯安那州立大学(Louisiana State University)的海岸生态学家和一群来自明尼苏达州的地形学家挤进一辆24英尺长的波士顿捕鲸船(Boston Whaler),驱车前往路易斯安那州中部海岸一道被称为蜡湖三角洲(Wax Lake Delta)的绵软岛屿。这是了解三角洲如何发展的最佳场所。随着三角洲变老,土地最终稳定下来,成为独特生态系统的家园,这一过程被生态学家称为演替。“演替是生态学中最吸引人的概念之一,”特利说,“但也是最难研究的概念之一。但在蜡湖三角洲,你可以看到这一切。生物群落连接A到Z;它是生态系统演替的圣杯。”
对像Twilley这样的科学家来说,值得注意的是,只要有一双好泥靴,一艘小船,对烈日、反常的雷雨、叮咬的昆虫和破坏性的湿度都不反感,这片新土地的老化过程就可以在人类的一生中被研究。在仅仅40多年的时间里,蜡湖三角洲已经从一无所有发展成为曼哈顿面积的两倍。与此同时,自欧洲在北美定居以来,密西西比河三角洲失去了约三分之一的原始湿地面积。一个曾经是特拉华州两倍大小的三角洲,在地图上看起来像一棵花椰菜,现在看起来更像一棵菜豆。密西西比河三角洲的缓慢死亡带来了严重的后果,包括新奥尔良等城市的飓风防护能力降低。不仅是人类和野生动物的重要食物来源,这个丰富的栖息地还有助于过滤污染物和吸收多余的营养物质,这些营养物质会耗尽墨西哥湾水中的氧气。
随着一个三角洲的消亡,另一个三角洲也在生长。正在萌芽的蜡湖三角洲使Twilley和他的研究团队得以研究三角洲的老化过程。首先,新生的三角洲是随着沉积物的裂片在水下堆积而形成的。当三角洲露出水面时,它就诞生了。这些植物逐渐增强了土壤的组织结构随着c含量的增加和海拔高度的提高,它在童年时期就开始生长。最终,它成长为一个能够支撑大灌木和黑柳树的景观。“三角洲几乎就像一个有机体,”Twilley说,“有一个出生,有一个老化过程,还有一个死亡。”
出生
和许多出生事件一样,蜡湖三角洲事件也是一场意外。20世纪30年代,路易斯安那州的摩根市是卡津郡的经济中心,捕麝鼠者、采苔藓者、捕蛙者、捕虾者和伐木工从沼泽来到这里,出售他们的货物,榨取他们的利润。与此同时,在熊和鳄鱼出没的沼泽中,一种在一个世纪前毫无价值的红棕色液体,正开始从渣油中抽取出来。随着它的出土,这个沼泽大都会蓬勃发展起来。
但有一个问题。摩根城坐落在阿查法拉亚河下游,阿查法拉亚河是密西西比河的支流,从路易斯安那州中部的大河分岔而出,向南流入墨西哥湾。阿查法拉亚河经常泛滥。1941年,为了缓解洪水,美国陆军工程兵团(U.S. Army Corps of Engineers)疏浚了一条通往墨西哥湾的捷径,名为蜡湖出口(Wax Lake Outlet),分流了阿查法拉亚河约三分之一的水流。
阿查法拉亚河作为密西西比河的一条支流至少已有450年的历史,尽管几个世纪以来,它的入口被一条20英里长的塞车堵住了,塞车很可能是定期从侵蚀的河岸流入河流的树木造成的。1839年,当地居民试图通过放火来清除堵塞物。根据一份政府报告,他们摧毁了“大量的木材”和“数千条短吻鳄”——但僵局依然存在。最后,在19世纪40年代早期,该州用专门为这项任务设计的驳船“斯纳巴茨”清除了这一巨大的堵塞。阿查法拉亚河盛开,下个世纪它继续从其母河中偷取水和沉积物。1952年美国陆军工程兵团的一份报告警告说:“一条不断扩大的阿查法拉亚河可能最终占领整个密西西比河。”这样的事件将给巴吞鲁日和新奥尔良等城市带来灾难,这些主要港口城市突然失去了河流,或者至少失去了大部分河流。为了防止这种情况发生,陆军在1963年安装了一套水闸系统。
在20世纪40年代、50年代和60年代,这两条河流都在往海湾里沉积细泥沙和粘土,但三角洲还没有露出水面。为此他们需要沙子。一滴水穿过密西西比河大约需要90天的时间,一粒细泥沙大约需要一年的时间,而一粒沙子穿过河流可能需要一个世纪。这是因为泥沙和粘土悬浮在水中,而沙子等较粗的颗粒则在河底滚动、弹跳和跳跃。然而,极端的洪水事件可以迅速移动大量的沙子,这正是发生在1973年密西西比河洪水期间的情况。
“到处都是死去的动物,”一篇报纸文章写道,“一些在树上,主要是鹿和牛,以及其他虚弱到无法抵抗快速上升的水的动物。”大约33人也死亡,损失超过10亿美元。在洪峰时,阿查法拉亚河的流速增加了四倍,泥沙量增加了一倍,这一推动作用也进入了蜡湖出口。在水道进入海湾的地方,出现了大片的沙地。在Twilley看来,这是三角洲的诞生。
青春期与成熟
在3月的一个早晨飑线接近路易斯安那州海岸,爱德华•卡斯塔涅达和我站一个特利的研究协会,在一艘船旁边斜坡近岸内航道,3000英里的带水,刚从德州到新泽西海岸的内陆,是一个受保护的运输通道。我们即将开始一段短途旅行。在一张色彩鲜艳的蜡湖三角洲地图上,卡斯塔涅达为我们规划了进入新区域的路线,除了科学家和猎人,所有人都不受限制——整个三角洲是国家野生动物管理区的一部分。
除了偶尔的冬季冷锋和飓风,墨西哥湾相对平静。由于潮差较低,且蜡湖出口流量较大,因此蜡湖三角洲仍为淡水系统,形态主要由蜡湖出口本身的流量塑造。三角洲呈扇形,由长箭头状的陆地组成,由从主要出口分离出来的水道隔开。这些箭头状的岛屿指向上游,尖端是最高、最古老的部分。它们一开始是沙叶,进一步减缓了河流的流速,帮助捕获更多的沉积物,并为植被提供了栖息地。种子是通过河流运来的,首先是叶子长在水面的水下植物,比如长叶塘草,然后是荷花和箭头草,这些植物的网状根系有助于捕获和稳定额外的沉积物。这个三角洲最大的植物种类是黑柳树。对特利来说,他们的出现代表着三角洲进入青春期的开始。
卡斯塔内达驾驶着波士顿捕鲸船沿着海岸线向东行驶,繁忙的驳船正由光滑的拖船推动着石化产品。他穿着迷彩长裤和深色的阴影,准备去一个未经驯服的丛林里旅行。但这一天的主要任务实际上是轻松的工作:在美国迈克岛修复一个被击落的数据记录站大致在三角洲的中部。在四路交叉路口的水路上是如此的垂直,我几乎期待有转弯处,我们向右拐,沿着蜡湖出口向南走到海湾。这里几乎没有河流。温暖的风吹起了船头;飑线越来越近,标记着莱迪。一个风暴系统的边缘预计将持续三天,并倾泻一英尺的雨水。出口分成两条水道,在我们进入蜡湖三角洲的距离内有一排低矮的岛屿。
在我们的右边是坎普岛,三角洲最古老的部分之一,建于1973年密西西比河洪水沉积的沙子之上。在海拔最高的岛的上游有一排又高又黑的柳树,在这片小小的森林里有兔子和鹿。土地甚至足够稳定,可以容纳更大类型的生物,人类。一排原始的狩猎小屋占据了岛上的主要高地,渔民经常来这里钓红鱼、鲈鱼和蓝鳃鱼。
称南路易斯安那州为坚实的基础是误导;这里的土地是由三角洲形成的,三角洲是由一层层的软泥沉积物构成的。
目前,坎普岛是三角洲的一部分,但最终,沉积物将堵塞将其与大陆分隔开来的水道,坎普岛将与海岸融合。三角洲的成熟阶段还包括新的滨海陆地的形成。这一过程造就了路易斯安那州东南部的所有土地,包括新奥尔良,以及为什么新奥尔良的坟墓都在地面上,房屋往往会倒塌。这座城市不是建在坚硬的岩石上,像纽约那样,而是建在潮湿的三角洲沉积物上。路易斯安那州东南部的大部分地区正在下沉,这一事实说明了三角洲的成熟阶段是多么短暂;如果这里的土地得不到新的沉积物的补充,它就会逐渐消失。成熟,看起来,也许和人类一样,是短暂而不稳定的,在成年和漫长而缓慢地走向死亡之间有一道薄薄的山脊。
但是Twilley的博士生Azure Bevington不喜欢将三角洲的演替拟人化。她说:“我认为,用这些僵硬的增长阶段来描述三角洲,可以让我们摆脱系统的复杂性,也可以说是系统之美。”。贝文顿描述了一个更为混乱的序列,其中不同的部分不会以这样的线性或目的移动。她的研究表明,柳树首先出现在洪水期间三角洲河道边缘形成的高沙堤上。迈克岛的顶端是一排排整齐的柳树,看起来就像是一个园林设计师种的。贝文顿认为,它们可能是在过去35至40年的几场风暴中播种的。但奇怪的是,随着岛屿的发展,新的柳树并不一定会发芽。她认为,这是因为柳树种子落在的地面已经与其他植被太厚,因此柳树种子正在被淘汰。
贝文顿说:“柳树可以活到50或60岁,但它们不会自我再生。”。“因此,当柳树死亡时,我认为会发生什么,这纯粹是未经验证的假设,但我认为这片土地将被更多的灌木植被所占据。”
也许杨柳不是人生的顶峰,就像人的一生一样,身体健壮并不一定意味着成熟。三角洲的高潮,就像人的生命高潮一样,也许是更加模糊和意想不到的。也许老化本身并不是一个朝着既定目标的单一弧线,而是朝着未知未来的一个不确定的摆动。
死亡
我们正在接近迈克岛。河水波涛汹涌,呈橙色,据我所知,这是由于河流上游某个地方的泥土、淤泥和沙子的侵蚀,可能是在通往新三角洲家园的旅程的最后一段。
伴随沉积物而来的是营养物质,包括每年夏天从爱荷华州、伊利诺伊州和其他中西部州农场流出的硝酸盐肥料,由密西西比河输送到墨西哥湾。在那里,它有助于繁殖耗尽氧气供应的藻华,并有助于造成缺氧水体的“死区”,其面积可能达到康涅狄格州和罗德岛州的总和。这些硝酸盐沿着蜡湖出口流入蜡湖三角洲,Twilley认为,硝酸盐实际上可能促进了三角洲植被的生长。他解释说,这是一件好事,因为三角洲中被堵塞的硝酸盐越多,流入墨西哥湾并加剧死区的硝酸盐就越少。三角洲为我们提供的另一个基本上未知的生态系统服务。
随着云层越来越浓,卡斯塔涅达在迈克岛的顶端系上了一棵西班牙苔藓覆盖的黑柳树。我们的船停泊在一条小潮汐溪旁,这是许多潮汐溪中的一条,它们帮助沉淀物从一个主要出口渠道流入岛上的水里。这个里面刚好有一只小鳄鱼。从船首跳下来,我半以为会穿过这个1990年左右诞生的新生岛屿,但迎接我的却是松软的地面,在我走的时候,它吸着我的脏靴子。进一步证明称路易斯安那州南部为坚实的土地是误导;这里的陆地是由三角洲形成的,三角洲是建立在一层又一层黏糊糊的沉积物上的,如果没有持续的补充,这些沉积物最终会沉入海浪之下。
当然,这正是密西西比河三角洲正在发生的事情,该三角洲继续磨损,从湿地侵蚀到墨西哥湾的水坑中。目前,蜡湖三角洲的增长速度比沉降速度快,但如果沉降加上海平面上升速度超过沉积物形成三角洲的速度,这种情况在不久的将来可能会改变。但海平面上升代表着一个未知的问题。“当然有一个转折点,”Twilley说。“但我不确定这是什么,我认为在这些现象出现之前我们不会知道。”
后来我们回到船上,继续向南驶向开阔的海湾,岛屿边缘的柳树慢慢变成了沼泽丛。“这一切都是迈克干的,”卡斯塔内达指着逐渐消失的小岛说。被困在河道中的平滑的大量原木表明,不仅仅是泥沙从上游开始了漫长的跋涉。天空继续变暗。橘黄色的河流在暴风雨的天空下闪闪发光,现在已经泛起了白色的涟漪。雨点开始落下。早就预料到的暴风雨终于来了。但对于蜡湖三角洲来说,这可能是一件好事。上游的雨水意味着侵蚀,这意味着新的沉积物,而对于三角洲来说,这意味着增长。美国最年轻的土地将变得更大。
贾斯汀·诺贝尔关于科学和文化的杂志文章已经发表在美国最佳科学和自然写作 2014和2011年最佳美国旅游写作奖和2016今年夏天,他将游历墨西哥湾和大西洋海岸,记录面对海平面上升的生活方式和景观。