综述：面向未来的海岸防护：气候变化条件下生物岸线的效用

《Nature Conservation》：Future-oriented Coastal Protection: The Utility of Living Shorelines Under Changing Climatic Conditions

本文系统评述了生物岸线（Living Shorelines）作为基于自然的解决方案（NBS）在应对气候变化（如海平面上升、风暴加剧、海水特性改变）下的可持续性。文章提出了增强其生态抵抗力和恢复力的四项前瞻性原则（知识生成、变化设计、战略实施、适应性管理），强调通过功能优先设计、区域协调规划和全生命周期维护，提升这种绿色基础设施在保护海岸社区与生态系统方面的长期有效性。

　　

1. 引言

海岸生态系统为生态和人类社区提供了至关重要的服务，其中海岸防护主要通过潮间带湿地植被等生境特征实现的波浪衰减和沉积物稳定作用来提供。自20世纪以来，估计已有63%的海岸湿地消失，这一下降主要由基础设施增加、水文特征改变和土地开垦驱动。珊瑚和贝类礁体同样有助于海岸防御，但全球许多造礁物种的大规模衰退也减少了它们的结构和范围，削弱了其防护能力。人为驱动的气候变化加剧了这些损失，放大了海岸风暴等急性干扰和海平面上升等慢性胁迫的影响。

海岸防护是多种海岸适应策略之一，旨在通过稳定海岸线和加固基础设施来降低灾害风险。这种防护形式多样，从传统的硬质防护到基于自然的方法。硬质防护涉及工程结构，如海堤和护岸，旨在保护海岸线免受侵蚀和风暴影响。相比之下，海岸基于自然的防护利用自然和自然过程来降低海岸灾害风险。"生物岸线"这一术语在美国日益流行，指在低至中等能量海岸系统中采用基于自然的技术，以保护高地财产和基础设施，同时支持生境和生态系统过程。尽管设计和材料多样、项目目标各异，生物岸线共享着海岸线稳定、侵蚀控制和风暴防护的主要目标。海岸防护技术在此定义下已融入北美、亚洲和欧洲的海岸管理策略，但可能以各种替代名称闻名。这些方法不同于传统的生态恢复，因为其主要目标是最大化海岸防护而非促进生态系统恢复。生物岸线使用一系列稳定措施，范围从自然方法到将工程结构融入设计的混合技术。常见的设计组成部分包括种植本地植被、添加沉积物以及放置近岸破浪结构。

与硬质防护相比，生物岸线促进了碳储存、水质改善和鱼类生境供给等生态系统功能。除了生态功能，新兴分析表明，与硬质稳定方法相比，生物岸线和其他基于自然的措施可以通过避免损害相关成本、减少基础设施支出以及增加渔业和娱乐等生态系统服务的经济价值来产生效益。此类研究强调了生物岸线的协同效益，然而，关于其在各种环境条件下随时间推移的性能仍存在许多问题。

2. 气候效应概述与海岸系统的预期响应

2.1. 风暴模式的改变

风暴是海岸系统干扰生态的自然组成部分，通过直接机械力（如强风和大浪作用）和间接生态胁迫（如水文和营养可用性改变）起作用。尽管对海岸湿地应对极端天气事件的研究已有数十年，但在面对气候变化预期增加的风暴严重性和频率时，预测这些生境在大空间尺度上的可持续性仍具挑战性。严重天气事件频率的增加将进一步影响海岸系统的可持续性。生态系统高频度的自然干扰与生物多样性、生物量和群落结构的改变以及形态变化有关。实际上，大部分横向海岸线侵蚀可归因于高频、中等严重程度的风暴，而非更大强度但频率较低的风暴。暴露于更频繁干扰的生物群恢复时间更少，生长速率较慢的物种（如红树林木本物种）将尤其脆弱，因为早期风暴造成的损害可能在后续风暴事件发生前尚未完全恢复。

物种特异性性状变异、当地站点条件和风暴特征影响生态系统对严重风暴事件的响应。红树林和盐沼物种之间和之内的结构和功能性状差异性地影响对风和波浪能量的抵抗力，并影响干扰后的恢复力。例如，在菲律宾2013年台风海燕过后，对红树林林分植被抵抗力的估计发现，Avicennia和Sonneratia物种分别比Rhizophora表现出高6.4%和5.4%的植被抵抗力，反映了属间在高度、密度和胸径方面的差异。除了植被，风暴驱动的损害对贝类床的低矮生长形式影响较小；相反，气候变化引起的盐度波动、水温升高和水体酸化预计将对造礁类群施加显著胁迫。

风暴还会引发对控制生态系统结构和功能的生物地貌参数的显著景观尺度变化，例如土壤高程的变化和沉积物再分布。超出系统耐受阈值的风暴诱导干扰强度可触发生态系统向替代稳定状态的体制转换。例如，从植被湿地向泥滩和开放水生境的转变极大地改变了生态功能，并提供减少的海岸防护。尽管具有破坏力，风暴也能为海岸生境带来益处。风暴引起的沉积物再悬浮是垂直加积的主要驱动因素，风暴导致的净沉积物输入可以支持水平迁移和高程维持。此外，风暴沉积的营养物质通过刺激根系生物量和地上生长来增强初级生产，促进植被恢复力。

与自然系统相比，关于风暴对生物岸线影响的数据有限。部分原因是这种海岸线管理方法的相对新颖性以及评估严重天气事件的机遇性。值得注意的是，这些研究大多局限于北美中大西洋海岸，并集中于1级飓风，但表明混合堤坝-植被和纯植被生物岸线都能抵抗风暴损害，并通过植被恢复展示出风暴后的恢复力。生物岸线也已被证明能从海岸风暴沉积的沉积物中受益，与其自然对应物类似。

2.2. 海平面上升

除了在更频繁和高强度的风暴中持续存在，生物岸线必须面对海平面上升保持其有效性。海岸生境对海平面上升的适应潜力反映在它们通过垂直加积或水平向内陆迁移来维持其在海岸带内相对位置的能力。关于生物岸线适应能力的讨论很多，但很少有项目明确评估生物岸线的长期垂直和水平迁移潜力，这是一个需要进一步研究的关键领域。

海平面上升的实现速率是影响湿地迁移潜力的主要因素之一，较高的海平面上升情景预计会导致更大的生境损失。除了水位上升的速率，站点和物种特异性变异极大地影响了海岸植被的观测适应能力。垂直加积部分取决于潮差、生物量生产和沉积速率。除了年沉积速率（有可能被加速的海平面上升速率超越）之外，独立的风暴事件导致海岸线以脉冲形式沉积大量沉积物，远高于年速率，因此在海岸湿地和生物岸线对海平面上升的响应中扮演关键角色。

许多造礁双壳类物种栖息在潮间带和潮下带，表现出对淹没的广泛生理耐受性以及潮间带种群向浅水潮下带生境过渡的能力，从而具有抵抗力。尽管有这种适应潜力，造礁生物必须维持其在海岸带内的相对位置以保持其功能。自然牡蛎礁和基于牡蛎的生物岸线的波浪能量消散高度依赖于相对于礁脊高程的水深，尽管像Crassostrea virginica（东部牡蛎）这样的潮间带贝类的最佳生长范围出现在中等淹没水平。这呈现了一种权衡，即最能支持海岸防护的高程并不能最大化礁体生产力。随着海平面上升改变这种最佳生产力带，当地因素如近岸沉积和内陆地形将进一步影响个体牡蛎和礁体的集体生长。尽管数量有限，野外研究已就美国C. virginica和荷兰Crassostrea gigas（太平洋牡蛎）在高盐度潮间带区域至少能跟上水位上升的能力得出了有希望的结果。随着海平面上升增加潮间带双壳类的淹没时间，这可能促进较高高程贝类礁的垂直加积。

即使海岸生境能够以与海平面上升一致的速度向内陆扩张，如果没有合适的内陆生境可供迁入，它们也不会成功。因此，人类土地利用将对海岸系统对海平面上升的响应施加显著的局部影响。目前，用建成基础设施硬化的海岸线约占世界海岸线的16%，在高度人口密集的海岸区域，预计未来25年将增加50-75%。即使是邻近未开发内陆生境的海岸线，如果相邻内陆的坡度太陡，也可能面临迁移挑战。此类限制阻止了海岸生物群向内陆迁移，导致"海岸挤压"，即由于海平面上升，潮间带区域在固定的内陆边界处丧失。

高度城市化海岸上的生物岸线，以及邻近高地形区域的岸线，很可能是在海平面上升下最先经历海岸挤压的，因为潮间带生境向内陆扩张到公园和后院草坪，最终紧靠房屋、企业和其他基础设施。在海岸植被与现有人类基础设施齐平时，潮汐和风暴引发的洪水已经使这些区域变得危险居住。然而，在低洼内陆确实存在的地方，分析表明海岸湿地可以通过转换内陆生境来维持甚至扩大其面积。城市化区域的生物岸线经常被修改以适应业主和城市环境限制，需要设计调整，这可能进一步限制其生态功能。例如，美学、可用性、文化规范和个人经历都驱动着影响海岸防护特征类型和设计的业主优先事项。生物岸线还必须应对生态完整性与海岸防护之间的权衡，生物岸线工程部件的设计和性能将进一步影响它们在海平面上升下的持久性。

2.3. 盐度、酸化和温度的变化

气候变化的间接影响，如海水特性的变化/波动，已经开始改变海岸和海洋环境。区域性强降水引发的风暴洪水，或相反，干旱，正在改变海水盐度，对海岸生物群产生显著影响。牡蛎和贻贝对盐度的快速波动特别敏感，急性盐度事件已在自然贝类礁、恢复的礁体和生物岸线上得到研究。低盐度事件引起的生理胁迫可减少生长和繁殖，降低免疫功能，甚至诱导海岸生物群的大规模死亡。对环境参数（如盐度）的耐受性因物种和种群而异，有时导致高度局部化的影响。例如，生长在耐受范围中部盐度水域中的C. virginica比生存在任一盐度极端的个体更能适应严重的波动。

海水化学的另一个关键变化是海洋酸化，由大气CO₂水平上升驱动。全球分析显示，海洋表面pH值正以每十年约0.02单位的速度下降，破坏了关键生理过程，如幼体和成体腹足类的壳钙化和生长。特别是近岸环境，进一步受到"海岸酸化"的影响，由河流输入的氮和硫驱动。尽管此类事件通常是短暂的，但反复暴露于严重酸性海水预计会加剧海岸物种的生理胁迫。生境异质性和兼性物种相互作用都可以增强海岸系统对酸化的抵抗力。来自加勒比海的实地研究表明，红树林可以作为珊瑚避难所，促进有助于防止珊瑚白化的海水条件。类似地，近岸大型植物的存在可以为海洋钙化生物提供酸化避难所，尽管这些效应在空间和时间上有限。

海洋吸收了气候变化产生的大约90%的大气热量。变暖的冬季温度将允许一些物种扩展到新的区域，而其他物种，特别是那些分布区赤道边缘的物种，可能面临范围收缩或局部灭绝。红树林向盐沼生境的扩张说明了一个主要例子。最低温度的上升使红树林能够扩展到以前不适宜的生境，在温度控制的分布界限上取代盐沼。虽然红树林-盐沼交错带动态并非仅由温度驱动，但持续变暖预计将有利于红树林在全球许多交错带边界占据主导地位。盐沼和红树林植被重叠的功能角色可能通过维持关键功能（如波浪衰减和沉积物稳定）来支持抵抗力，因为变暖温度改变了物种组成。然而，随着群落结构变化，这种功能冗余在维持系统范围稳定性方面的程度仍不确定。这对在当前和预测未来重叠区域实施生物岸线提出了直接挑战。

直接涉及生物岸线对海水特性变化响应的研究仍然稀少。使用自然系统作为代理提供了一些见解，但未能解释自然生境与生物岸线之间结构和功能的关键差异。例如，常用于波浪衰减和牡蛎堤坝结构的混凝土，可能有助于化学缓解海水酸化对新附着生物的影响，但有限的证据表明这种缓冲效应在空间和时间上受限。

2.4. 物种相互作用的转变

虽然与气候变化相关的物理干扰和胁迫继续驱动物种的地理和生理变化，但它们也将间接影响生物群落相互作用及其动态。物种扩散能力、生物相互作用与变化的环境条件相结合，将影响群落聚集并重塑生态系统过程。随着气候驱动的物种重新分布重塑自然生态系统，生物岸线的生态功能可能同样受到影响。

个体物种分布的变化正在全球多种类群中被观察到，导致新的物种相互作用，进而对生物群落的结构和能量流动产生级联效应。例如，变暖的海水使热带海洋物种能够向极地扩展其分布范围，重新配置整个群落，正如在欧洲、北美和澳大利亚从冷温带海藻林向以暖温带或亚热带大型植物为主的群落转变所证明的那样。海水温度、酸化和盐度的变化也可能催化海岸无脊椎动物群落结构的转变，以及宿主-病原体疾病动态。

虽然物种分布的变化可能缓慢，但数十年尺度的累积效应可能导致与当前观测到的全球物种组成非常不同的情况，出现新的种间分布重叠和物候破坏，导致大规模的生态转型。泛化物种和外来物种预计在许多系统中丰度会增加。例如，北美湿地草Phragmites australis（芦苇）可以在高度受干扰的海岸线和那些具有更大人为营养输入的海岸线上竞争过本地潮间带盐沼植被。此类引入物种的内在生物学特征导致对新的环境条件和生物相互作用的更大耐受性。这些适应可能使非本地物种在气候变化下比本地类群表现更好，进一步取代历史上占主导地位的物种并促进生物多样性丧失。类似地，新捕食者和病原体的引入众所周知会破坏海洋群落中的种群结构。

尽管群落动态预计会在气候变化下发生转变，但几种机制可能有助于系统保留关键功能。物种可以通过调整行为或生理来适应，在个体和种群水平上增加短期抵抗力。当群落内执行类似功能的类群对胁迫表现出不同的响应时，生态系统稳定性也可以得以保持，因此一个物种的衰退部分被其他具有重叠功能的物种所抵消。例如，在切萨皮克湾，温暖年份鳗草Zostera marina的衰退部分由耐热的Ruppia maritima的扩张所补偿，尽管两种物种在物候和结构上的细微差异揭示了功能冗余在生境供给方面的局限性。因此，目前尚不清楚个体类群对新物种的响应将如何转化为整个系统的可持续性，以及由此产生的系统在多大程度上能够通过新的营养网络保留生态系统功能。

2.5. 多重胁迫的相互作用

多重胁迫的同时作用进一步复杂化了它们对海岸系统（包括自然生境和基于自然的干预措施）集体影响的预测。海岸生境正在经历所有海洋系统中累积影响的最快增长，气候变化效应（即海平面上升、海洋酸化和海面温度）超过了陆基污染和海洋胁迫。站点水平条件反映了全球驱动因素与局部胁迫（包括风暴暴露、污染物和物种引入）的交集。多重气候和人为胁迫的整合可能导致加性、协同或拮抗效应。例如，升高的空气和水温放大了低盐度、酸化和海洋污染对C. virginica的负面影响。相反，这些相同的胁迫可能相互对抗，如中度和缓变暖与酸度升高对双壳类生长的影响所示。

过去十年中，关于海岸生态系统中多变量胁迫的生态后果的研究已经扩展，但显著的不确定性仍然存在。盐沼研究中的实验重点狭窄地集中在诸如CO₂富集和盐度等胁迫组合上，并且很少有研究在现实的时空变异性下解决效应，尽管有证据表明自然动态（例如，风暴驱动的盐度变化、潮汐周期、降水脉冲）强烈介导系统响应。例如，在一项对海草Halophila ovalis的操纵性实验中，包含高强度波动胁迫导致生物量减少比恒定暴露下多36%。这些发现强调了需要在这些研究中更好地体现这些复杂和嵌套的动态，以期为气候变化下的海岸管理提供信息。

研究适用性的一个同样重要的组成部分是增加耦合的生态成分和人类设计选择，以更好地代表生物岸线，正如本节通篇所见，这些可能与自然系统不同，必须在背景下进行评估。此外，恢复或创建的生境的基于自然的组成部分需要时间才能发展出典型自然生态系统的结构和功能特征。在许多情况下，添加沉积物是海岸基于自然特征的基本设计组成部分，但土壤质地、有机质和营养含量的差异造成了影响底内动物、游泳生物和植被建立的早期限制。因此，生物岸线可能相对于自然海岸生境经历额外的恢复力障碍，这归因于其建造性质。例如，在美国弗吉尼亚海岸，岩石堤坝生物岸线与自然沼泽的生物参数相似，但无论海岸线年龄如何，生物岸线的土壤有机质、碳、氮和磷值显著较低。此类差异可能促进不同的群落结构，从而可能在应对多面胁迫时降低生物岸线相对于自然系统的可持续性。

2.6. 未来方向

将生物岸线纳入海岸线管理代表了对自然系统在海岸防护中作用的认可。然而，气候效应强度的增加，加上持续的地方人为胁迫（如海岸开发和污染物排放），导致海岸特征的防护能力未来不确定，为其功能性和使用寿命引入了挑战。某些情况在今天被认为不适合基于自然的方法，包括高度开发、快速侵蚀、高能量的站点。随着海岸开发的继续，不适合基于自然解决方案的海岸线比例可能上升。这些情景下的硬质防护技术可以通过添加"绿色"特征来利用基于自然的概念，以增加生境复杂性。例如，创新的植被浮动防波堤和增强纹理的海堤正被纳入城市景观，其中完整的基于自然策略不可行。

自适应自然防御与静态人类基础设施之间的对比突显了海岸管理中的一个关键挑战。虽然向内陆迁移可能允许湿地在某些区域持续存在，但建成环境无法以同样的方式适应。道路、房屋和其他基础设施通常保持固定位置，造成了系统自然恢复能力与人类居住之间日益增长冲突。随着坚硬、混合和自然策略未能抵御更显著的洪水和水位上升，在某些地点将需要更 dramatic 的措施，如管理性 retreat 或滚动地役权。尽管此类措施可能变得必要，但搬迁的想法在政治和社会上仍然有争议，广泛实施不太可能，直到就地适应措施失败。

当代生物岸线防止生境丧失、风暴损害和持续侵蚀的能力在更激进的气候情景下将受到限制，特别是如果它们没有明确考虑多重胁迫之间的强度和相互作用。尽管当前海岸线管理方法存在局限性，但关于生态系统对胁迫的响应和预测气候影响的知识扩展为改进生物岸线作为海岸防护策略的效用提供了基础。我们提出了四个总体原则来加强生物岸线的功能性和使用寿命：知识生成、变化设计、战略实施和拥抱管理。以下各节探讨每个原则的行动，并提供如何将它们融入当今生物岸线实践与可持续性相关的例子。这些原则共同支持多样化生物岸线类型的持久性，从设计和安装到适应和管理。为了说明不同的海岸管理策略如何随时间影响海岸线功能（例如，防护、生态结构），我们提出了一个概念模型，比较无行动、硬质防护、当代生物岸线方法和融合了四项原则的面向未来的生物岸线。当前最佳实践将生物岸线设计为适应短期至中期（例如，20至50年）的变化条件，相对于无行动或硬质防护替代方案改善系统可持续性。生物岸线的未来有效性将日益取决于它们在未来气候变化胁迫下持续存在、功能和适应的能力。尽管所有形式的海岸防护都可能随时间推移经历功能下降，但此处提出的原则的深思熟虑整合提供了一条途径，以在更高功能水平上进一步增强生物岸线的持久性，如概念模型所示。

2.7. 知识生成

2.7.1. 优化设计与效能

虽然现有研究为生物岸线提供了实证支持，但在当前和预测的未来条件下，设计不确定性继续限制其有效性。通过有针对性的知识生成来解决这些差距，有助于增强现有的生物岸线实践，以更好地承受和适应未来条件。海岸工程和恢复生态学数十年的研究为生物岸线设计提供了关键基础，但生物岸线与恢复的自然系统之间的结构和功能差异需要有针对性的调查以推进生物岸线性能。新兴工作提供了技术见解，例如优化波浪衰减结构配置或改善植被移植和种植存活率。尽管有这些努力，关于不同材料和设计（包括生物和非生物生物岸线组成部分）在各种环境条件下如何表现仍存在显著知识差距。

进一步复杂化提升性能的努力的是，"生物岸线"一词通常被当作单一的干预类型，尽管设计上存在广泛多样性。这种过度概括掩盖了干预措施中有意义的变异，这些变异差异性地影响海岸防护。多种专有波浪衰减和人工牡蛎礁产品的迅速出现，可用作混合生物岸线的一部分以支持现有或恢复的海岸特征，突显了设计选择的日益复杂性，每种选择都有独特的财务成本、结构特性、生态影响以及站点适宜性和生态系统服务供给的潜在权衡。需要跨各种生物岸线结构的全面数据，以了解它们在不同水动力环境中作为生物岸线一部分的性能。

设计的许多特性、组成、材料和环境设置尚未得到系统评估，强调需要在此类变量背景下评估生物岸线的性能。这样做可以增强对不同方法在抵抗力、恢复力和随时间功能方面如何变化的理解，指导更明智的设计和选址决策。整合环境数据和设计标准的工具可能有助于在近期为此类决策提供信息；例如，未来海岸线模型，它将海平面上升和位置特定参数纳入海岸线适宜性建模。类似地，纳入海岸和海洋生物物种适宜性为预测生态转变和指导海岸防护决策提供了宝贵见解。然而，鉴于气候变化、物种扩散和生物相互作用之间复杂的相互作用，仅关注个体物种-气候关系的模型仍然不足以预测更广泛的生态轨迹。

2.7.2. 跨多重胁迫提升预测能力

在完善当代设计策略的同时，同样有必要预测气候驱动的变化将如何影响生物岸线功能。这包括考虑变化的物种组合和改变的营养相互作用，这些可能影响生物岸线组成部分的生态完整性。正如第2.4节所说明的，这些动态难以概括，并且仍然知之甚少，特别是在支撑许多基于自然策略性能的多物种相互作用背景下。推进未来条件下生物岸线的设计和部署不仅需要改进的实证理解，还需要增强的预测能力。特别是，需要整合生态、地貌和气候变量的工具，以在一系列预测的海岸未来下评估不同生物岸线方法的持久性和功能。

增强海岸模型的预测能力对于应对短期气候胁迫和指导十年尺度的决策至关重要。虽然该领域已超越静态表示以纳入海岸环境的动态，但当前模型在模拟定义加速气候压力下海岸变化的多尺度、多驱动反馈方面仍然有限。需要一种更全面的方法，纳入多重气候驱动因素；如海平面上升、风暴引起的沉积物供应变异性、海洋表面温度增加和天气模式变化；和海岸生物地貌参数，以指导可持续海岸线管理策略的决策支持。此外，纳入人类维度，如土地利用和政策约束，将增加预测模型作为决策支持工具的有用性。将复杂的气候和人类动态纳入预测模型，提高了迭代设计生物岸线的能力，使其适应近期风险和长期气候特征不断演变的不确定性。

2.8. 为变化而设计

2.8.1. 保护或恢复内陆

生态恢复领域最近推动纳入"未来主义"规划，基于动态环境设定前瞻性目标，而不是依赖静态的、历史衍生的目标条件。随着气候变化影响海岸社会与自然环境之间的动态，恢复和海岸线稳定努力都必须超越短期性能目标，整合将生物岸线转向更高功能、更持久的面向未来的生物岸线轨迹的策略。一个关键组成部分是设计生物岸线以适应未来的海岸变化，特别是海岸挤压的物理限制。海平面上升是气候适应性海岸防护的关键要素，并日益融入设计要求和更广泛的海岸管理政策。在空间允许的情况下，应优先考虑内陆生境的保护和恢复，以缓解海岸挤压并促进湿地迁移。这可能需要在城市流域重新配置硬化海岸线，实施向内陆的退线，或在生物岸线中纳入支持迁移的设计特征。例如，用局部斑块的双壳类基质补充现有的牡蛎堤坝，这些基质在潮间带植被间向内陆散布，可能促进未来的水平礁体迁移并增强礁体持久性。

2.8.2. 采用功能优先方法

随着海岸条件转变，今天用于生物岸线的物种和建立它们的技术可能无法在数十年时间框架内转化。新物种，无论是扩展其原生范围还是入侵的，可能成为主导。物种特异性形态和生理性状影响海岸防护，并对环境变化表现出差异响应，这将反过来影响生态系统功能。生物岸线作为未来海岸防护策略的有效性将进一步取决于向功能优先物种方法的转变，该方法优先考虑生态系统功能（例如，沉积物沉积）和服务（例如，海岸防护），而非旨在维持历史物种组成的物种特异性框架。在预计出现多种功能相似海岸物种的区域，应优先根据服务供给和对气候胁迫的恢复力选择物种，同时承认随着物种响应不断演变的环境条件，物种组合和功能可能会转变。

此外，与其单独考虑物种，利用种间相互作用的多物种方法可以缓冲不利条件，增强对急性和慢性胁迫的抵抗力和恢复力。例如，美国的贻贝如Geukensia demissa减轻了环境胁迫对Spartina alterniflora的影响，并且这两个物种的共同恢复可以增加S. alterniflora的生物量。在设计上促进栖息地内部（如上述例子）和跨栖息地水平（如整合海草床、贝类礁和红树林种植）的促进作用，可以在不断演变的环境条件下增加可持续性，并提高生物群落内的功能冗余和响应多样性。诸如捕食之类的负面相互作用同样可以有益于稳定性，间接支持盐沼和红树林系统的性能。随着气候变化加剧海岸系统的环境压力，此类相互作用可能在随时间维持生物岸线功能方面扮演越来越重要的角色。

少数观点也考虑了非本地植被在未来海岸防护中的作用，尽管迫切需要研究比较物种在不断变化的环境条件下稳定海岸线的能力。非本地物种提供的某些生态系统服务通常低于本地物种提供的服务。例如，模型显示P. australis的波浪衰减比本地S. alterniflora低达37%，可能是S. alterniflora更密集生长形式的结果。然而，如果已建立的入侵或 incoming 范围扩展物种在气候适应方面超过本地物种，同时仍提供某种程度的等效功能，或者如果非本地管理的成本开始超过收益，则必须考虑非传统的面向未来的设计，包括以潜在生物多样性减少为代价推广功能性非本地物种的途径。

最后，为变化而设计不仅需要仔细选择物种，还需要对稳定材料采取功能优先的方法。结构性生物岸线组成部分将面临加剧的降解、性能变化和损坏，以响应气候胁迫。材料选择不仅应解决海岸带内的即时结构需求，还应解决气候胁迫下的未来性能。例如，新浇混凝土的酸缓冲能力与造礁物种的微避难所可能在未来海洋酸化水平下增强混合生物岸线系统的抵抗力。当系统组成部分不仅为个体性能而选择，而且为它们在预测环境胁迫下如何集体功能而选择时，这将支持向面向未来的生物岸线方法的进展。

2.9. 战略实施

2.9.1. 应用生成的知识

同样关键的是将生成的知识广泛实施到连贯的设计指南中。在实践中，生物岸线设计选择受项目尺度上的多个外部因素影响，包括成本、熟悉度、美学和材料可用性。此外，实践者、研究人员和政策制定者之间的知识交流往往是脱节的，限制了最佳实践的开发和广泛应用。虽然一些地区已经制定了工程和设计指南，为实施提供信息，但缺乏全球 established 的针对基于自然的海岸防护技术的设计特定最佳实践仍然是一个主要挑战。

当前存在可用数据与将最佳可用科学融入海岸线管理决策的能力之间的差距，并且需要推进使用基于证据的生物岸线设计原则，这些原则由实验和实践者衍生的知识提供信息。将适应性管理策略整合到决策过程中，配合对现有工具的更大技术援助和支持，将允许实践者根据历史性能和科学指导完善技术，从而产生更一致和可扩展的结果。

2.9.2. 采用区域协调规划

需要增加合作以确定将推进基于自然的解决方案有效性的研究优先事项。除了多学科伙伴关系，还需要从当前分散的、站点特定的海岸线管理转向有凝聚力和战略性的、协作的实施，使用基于证据的设计。虽然个体生物岸线解决了 immediate 的