红树林联手人工礁石，海岸韧性倍增！《自然》子刊力荐“灰绿配”

新加坡的红树林。©高雪芹 | 海潮天下（Marine Biodiversity）

海潮天下·导读

混合海岸线（hybrid shoreline）是一种融合生态系统与工程设施的海岸防护理念，核心是在海岸治理中将海堤、防波堤等人工结构与红树林、盐沼、海草床、珊瑚礁等自然生态系统进行协同设计。与传统单一依赖硬质工程的防护模式相比，混合海岸线强调利用自然生态过程提升海岸韧性，同时结合工程措施应对极端风险。其科学基础在于认识到海岸是一个由水动力、沉积过程、生物群落和人类活动共同作用形成的动态系统，合理配置不同类型的生态和工程要素，可以在降低灾害风险的同时维持生态功能和社会价值。近年来，这一理念逐渐成为全球气候适应和可持续海岸管理领域的重要研究方向。

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文 | 王海诗

出品 | 海潮天下

过去几十年，沿海城市应对海平面上升和风暴风险，主要依靠海堤、防波堤、防洪墙等硬质工程设施。但随着气候变化加剧，越来越多研究发现，单一依靠人工结构的海岸防护体系，在长期适应能力和生态影响方面面临新的挑战。

海岸并不是一条静止的边界，而是由潮汐、沉积物、生物群落和人类活动共同塑造的动态系统。红树林、盐沼、海草床和珊瑚礁等生态系统，本身具有削弱波浪、稳定沉积物、储存碳和维持生物多样性的功能。如何让这些自然过程与工程设施形成协同，成为近年来海岸适应研究的重要方向。

2026年7月，来自新加坡国立大学和香港中文大学的高雪芹（Xueqin Gao）、梁沛健（Felix Leung）和Peter Todd等研究人员在《自然通讯·可持续性》（Communications Sustainability）发表综述论文《多功能混合海岸线框架提升海岸韧性与基础设施可持续性》。研究团队系统总结了1995~2025年全球海岸防护项目、相关科研成果和政策实践，提出了一套融合生态、工程和社会因素的“多功能混合海岸线”设计框架。

这项研究关注的核心问题是：在未来气候条件下，海岸防护如何兼顾安全性、生态功能和长期适应能力？

▲全球海岸防护项目。研究团队统计了1995~2025年全球采用不同自然基础类型和干预方式的海岸防护项目数量，并展示绿色措施、混合措施和灰色工程措施的典型案例。论文出处： Gao, X., Leung, F. & Todd, P. (2026)

01一个海岸防护系统，需同时考虑生态、工程和社会因素

传统工程设计通常以防护等级、结构稳定性和成本作为主要指标。混合海岸线框架则进一步引入生态过程和社会需求。

该研究提出，一个完整的混合海岸线系统需要综合考虑三个层面：

生态层面，需要评估生态系统能否长期维持，包括物种组成、生物多样性、生态连通性以及面对气候扰动后的恢复能力。

在工程层面，需要分析波浪、潮流、沉积物运输等物理过程，并设计适合当地环境条件的结构。

社会层面，需要考虑沿海居民需求、公共空间利用以及治理机制。

论文指出，混合海岸线设计的重点在于识别不同系统之间的联系和权衡。例如，某些工程结构能够增强岸线稳定性，但也可能降低生态连通性；某些生态恢复措施能够提高生物多样性，但需要满足特定水动力条件才能长期存在。

▲多功能混合海岸线设计框架。该框架融合生态、工程和社会三个维度，引导海岸防护项目实现风险降低、生物多样性保护和长期适应。论文出处： Gao, X., Leung, F. & Todd, P. (2026)

02生物多样性决定生态防护系统的稳定性

混合海岸线的重要组成部分，是利用生态系统自身能力降低风险。

研究强调，生态系统的稳定性与生物多样性密切相关。从基因、物种到生态系统尺度的多样性，都可能增强生态系统面对环境变化的能力。

例如，在海草恢复项目中，来自多个来源地的种群材料能够提高局部适应能力；在牡蛎恢复中，提高遗传多样性有助于增强种群面对高温和海洋酸化压力的耐受性。

物种多样性也会影响生态系统功能。不同物种拥有不同生态特征，可以形成互补关系，提高生态系统复杂性和恢复速度。研究指出，多样化的红树林群落可能具有更高的碳储存能力。

▲从基因到生态系统尺度的生物多样性如何增强生态系统韧性。论文出处： Gao, X., Leung, F. & Todd, P. (2026)

03红树林、盐沼、珊瑚礁形成天然防护网络

自然生态系统提供海岸保护的能力，并不是简单取决于面积大小，而与生态结构和地貌条件密切相关。

研究以红树林为例指出，其防护能力受到森林宽度、树冠结构、根系密度、物种组成以及当地生态条件影响。红树林根系能够减缓水流速度，促进沉积物沉降，从而提高岸线稳定性。

盐沼植物高度和密度会影响波浪消散能力；珊瑚礁则主要依靠礁体宽度、水深以及与波浪尺度之间的关系降低近岸波能。

研究人员指出，多个生态系统之间的连接关系十分重要。珊瑚礁可以降低进入海岸的波浪能量，为海草床和红树林提供更稳定环境；红树林和盐沼则进一步稳定沉积物，形成连续的沿岸防护网络。

▲上图：红树林海岸防护能力示意。红树林防护效果受到地貌条件、森林宽度、根系结构和物种组成等因素影响。论文出处： Gao, X., Leung, F. & Todd, P. (2026)

04生态恢复，须考虑生命阶段和环境变化

过去一些生态修复项目主要关注种植和移植，但研究指出，生态系统建立过程中存在多个关键阶段，每个阶段面临不同限制因素。

例如，红树林在幼苗阶段容易受到强水动力扰动，而成熟红树林具有更强的稳定能力。因此，恢复措施需要根据不同生命阶段提供适宜条件。

该研究还提出，应根据不同物种的功能特征进行设计。例如，人工栖息结构需考虑不同鱼类、底栖动物的体型、活动范围以及生活史需求，来提高生态利用效率。

▲上图：基于生命周期的海洋生态修复方法。不同生命阶段的生物具有不同限制因素，需要针对性设计恢复措施。论文出处： Gao, X., Leung, F. & Todd, P. (2026)

05人工结构，新型生物栖息空间

混合海岸线并不一定等于减少工程设施，主要还是改变工程设施的设计方式。

该研究总结了大量生态工程案例，发现人工结构经过优化后，可以提供新的生物栖息空间。例如，在海堤表面增加孔隙、裂隙和复杂微地形，可以提高鱼类、甲壳类和底栖生物的利用率。

研究团队引用的一项综合分析评估了109项生态工程研究，结果显示，增加结构复杂性的大多数措施能够提高关键生物类群的多样性。

一些新型材料也正在一些生态工程中有所应用。例如，用低碳混凝土来调整表面粗糙度、孔隙结构和化学性质，提高海洋生物的附着能力。

▲上图：混合绿色-灰色基础设施中的社会、生态和工程组成及其相互作用。论文出处： Gao, X., Leung, F. & Todd, P. (2026)

新加坡的红树林。©高雪芹 | 海潮天下（Marine Biodiversity）

06多层防护体系提高极端事件下的稳定性

研究团队提出，未来海岸防护需要建立多层韧性结构。

在近海区域，珊瑚礁、海草床等生态系统可以降低波浪能量；潮间带区域的红树林和盐沼能够进一步削弱水流和稳定沉积物；靠近陆地的位置，工程设施可以承担极端情况下的安全保障作用。

这种分层设计，可以让不同组成部分承担不同功能，并降低单一系统失效带来的风险。

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▲上图：海岸防护中的多层韧性结构。从海向陆方向，不同绿色和灰色元素形成连续防护层。论文出处： Gao, X., Leung, F. & Todd, P. (2026)

07混合海岸线需长期监测、动态调整

研究人员强调，混合海岸线不是一次性建设工程；它是一个持续调整过程。

论文提出了包括规划设计、建设实施和长期监测在内的适应性管理路线。项目初期需开展海岸风险评估和生态适宜性分析；建设阶段需要将模型预测转化为具体工程措施；运行阶段则需要根据监测数据来调整管理方案。

研究同时提醒，生态措施也存在局限。例如，自然生态系统的防护能力受到环境阈值限制，在极端风暴事件中可能超过其承受范围。因此，海岸防护体系需要结合生态措施和工程措施，根据不同风险情景进行配置。

▲上图：混合海岸线实施路线图。项目包括规划设计、工程建设和长期监测调整三个阶段。论文出处： Gao, X., Leung, F. & Todd, P. (2026)

08从海岸工程，到海岸系统管理

这项研究的意义，在于重新定义了海岸防护的设计逻辑。30年的全球实践表明，沿海地区面对气候变化时，需要同时关注风险降低、生态恢复和长期适应能力。

混合海岸线提供了一种系统化路径：工程设施可提供必要的安全保障，生态系统提供持续性的环境调节能力，而科学监测和适应性管理保证整个系统能够随着环境变化不断调整。未来沿海地区在规划防护工程时，需要更多结合当地地貌、水动力过程、生物多样性特征以及社会需求，建立符合区域特点的海岸韧性方案。

海潮君·写在最后

拜读了这篇论文，感觉亮点其实还不是它提出一种新的海岸工程形式，笔者认为更重要的一点是，它回应了当前海岸治理中的一个核心困境：过去几十年，许多沿海地区习惯以工程尺度解决生态系统尺度的问题。海堤越建越高、防护线不断向海推进，在短期内降低了部分灾害风险，但，也改变了海岸原有的物质循环和生态过程。纵观世界各地，当前全球大量岸线已经高度人工化，未来气候变化带来的压力很可能进一步放大这种模式的局限。因此，“混合海岸线”这一理念的价值，或许在于推动海岸管理从单一项目建设转向系统规划，让工程决策重新回到海岸生态过程和长期环境变化的框架中。这也是当前国际海岸科学领域正在发生的重要转变。不过，需要警惕的是，基于自然的解决方案（NbS）近年来受到广泛关注、非常火热，也出现了一些被过度宣传、甚至简单化应用的情况。一些项目将生态修复等同于种植红树林、恢复湿地，却忽视了当地沉积动力、水文条件、物种适宜性以及未来海平面变化趋势，最终可能形成投入巨大但生态效果有限的工程。未来真正高水平的海岸适应，可能得建立在长期监测、区域尺度模型和严格生态评估基础上。对那些人口密集、土地压力大的沿海地区来讲，混合海岸线不能当成一个通用模板来用，它是一个根据当地自然条件和社会需求不断调整的科学决策体系，得有工程师、生态学家、规划者和管理部门、沿海社区共同参与，不过这可能恰恰也是当前许多海岸治理实践中最欠缺的环节。

本文参考资料

感兴趣的海潮天下（Marine Biodiversity）读者可以参看该研究的全文：

Gao, X., Leung, F. & Todd, P. Multifunctional hybrid shoreline framework enhances coastal resilience and infrastructure sustainability. Commun. Sustain. 1, 122 (2026). https://doi.org/10.1038/s44458-026-00119-6

https://www.nature.com/articles/s44458-026-00119-6#citeas

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资讯源 | ©Gao, X., Leung, F. & Todd, P. (2026)

文 | 王海诗

审核 | Felix

排版 | 卢晓雨