การปรับตัวของพื้นที่ชายฝั่งต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศด้วยโครงสร้างทางวิศวกรรมเช่น กำแพงกันคลื่น หรือเขื่อนกันคลื่นนอกชายฝั่ง ต้องใช้งบประมาณสูงมาก มีการประเมินว่า ในอีก 50 ปีข้างหน้า มาตรการทางวิศวกรรมชายฝั่งเพื่อรองรับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจต้องใช้งบประมาณเพิ่มเติมราว 120,000–333,000 ล้านบาทต่อปี
นอกจากเรื่องค่าใช้จ่ายแล้ว งานวิจัยจำนวนมากยังชี้ให้เห็นว่า การก่อสร้างโครงสร้างในเขตน้ำขึ้นน้ำลงและเขตใต้น้ำตื้นสามารถส่งผลกระทบทางนิเวศได้หลายประการ ตัวอย่างเช่น โครงสร้างป้องกันชายฝั่งที่มนุษย์สร้างขึ้นมักรองรับความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตได้น้อยกว่าถิ่นอาศัยตามธรรมชาติ และบางครั้งยังเอื้อต่อการแพร่กระจายของสิ่งมีชีวิตต่างถิ่นมากขึ้นด้วย
การเปลี่ยนแปลงของกลุ่มสิ่งมีชีวิตเหล่านี้อาจส่งผลต่อการทำงานของระบบนิเวศ และต่อบริการต่างๆ ที่มนุษย์ได้รับจากธรรมชาติ เช่น แหล่งอาหารหรือทรัพยากรประมง อย่างไรก็ตาม ประเด็นนี้ยังเป็นเรื่องที่ต้องศึกษาต่อให้มากขึ้น
ด้วยเหตุนี้ แนวคิด “วิศวกรรมนิเวศ” หรือ ecological engineering จึงได้รับความสนใจมากขึ้น แนวคิดนี้หมายถึงการนำความเข้าใจด้านระบบนิเวศมาผสมผสานกับหลักการทางวิศวกรรม เพื่อออกแบบโครงสร้างหรือมาตรการที่ให้ประโยชน์ทั้งต่อมนุษย์และธรรมชาติ ไม่ใช่เพียงป้องกันคลื่นหรือการกัดเซาะเท่านั้น แต่ยังช่วยส่งเสริมความหลากหลายทางชีวภาพและการทำงานของระบบนิเวศไปพร้อมกัน
ในงานวิจัยด้านชายฝั่ง แนวทางวิศวกรรมนิเวศสามารถแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ ตั้งแต่แนวทางที่ยังคงเป็นโครงสร้างทางวิศวกรรม ไปจนถึงแนวทางที่อิงธรรมชาติมากขึ้น ได้แก่
1.Hard eco-engineering — โครงสร้างแข็งที่ปรับให้เป็นมิตรกับระบบนิเวศมากขึ้น
2.Hybrid eco-engineering — แนวทางผสมระหว่างโครงสร้างแข็งกับธรรมชาติ
3.Soft eco-engineering — แนวทางที่ใช้ธรรมชาติหรือฟื้นฟูถิ่นอาศัยธรรมชาติเป็นหลัก
Hard eco-engineering
โดยหลักการแล้ว hard eco-engineering เป็นแนวทางที่พยายามลดผลกระทบทางนิเวศของโครงสร้างชายฝั่งที่จำเป็นต้องสร้างขึ้น โดยเฉพาะในพื้นที่ที่ไม่สามารถใช้มาตรการแบบอ่อนหรือมาตรการอิงธรรมชาติได้เต็มรูปแบบ เช่น เมืองชายฝั่งที่มีประชากรหนาแน่น มีอาคาร บ้านเรือน ถนน หรือโครงสร้างพื้นฐานอยู่ชิดทะเลมาก จนไม่มีพื้นที่เพียงพอสำหรับการฟื้นฟูป่าชายเลน หญ้าทะเล แนวหอยนางรม หรือพื้นที่ชุ่มน้ำชายฝั่ง
แนวทางนี้ยังสามารถใช้กับโครงสร้างเดิมที่มีอยู่แล้วได้ด้วย เช่น การปรับกำแพงกันคลื่นหรือโครงสร้างคอนกรีตให้มีลักษณะที่เหมาะต่อสิ่งมีชีวิตมากขึ้น ตัวอย่างเช่น การเพิ่มร่อง ช่องว่าง แอ่งกักน้ำ หรือพื้นผิวขรุขระบนโครงสร้าง เพื่อสร้างที่อยู่อาศัยขนาดเล็กให้สิ่งมีชีวิตทะเลเกาะอาศัยได้ดีขึ้น แนวคิดนี้ช่วยเพิ่มความหลากหลายของพื้นผิว และช่วยให้สิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิดเข้ามาใช้ประโยชน์จากโครงสร้างนั้นมากขึ้น
อย่างไรก็ตาม เป้าหมายหลักของ hard eco-engineering แตกต่างจาก soft eco-engineering กล่าวคือ hard eco-engineering ไม่ได้มุ่งฟื้นฟูธรรมชาติให้กลับมาเป็นระบบนิเวศเต็มรูปแบบ แต่เป็นการนำหลักนิเวศวิทยาเข้าไปเสริมในการออกแบบโครงสร้างป้องกันชายฝั่ง เพื่อให้โครงสร้างหนึ่งชิ้นทำหน้าที่ได้มากกว่าการกันคลื่นหรือกันการกัดเซาะ เช่น เป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต เพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพ และช่วยรักษาการทำงานบางอย่างของระบบนิเวศ
มีข้อยกเว้นบางกรณีที่สิ่งมีชีวิตที่มาเกาะบนโครงสร้าง เช่น เพรียงหรือสิ่งมีชีวิตที่มีโครงร่างแคลเซียมคาร์บอเนต อาจช่วยปกป้องพื้นผิวของโครงสร้างจากการผุกร่อนหรือการกัดเซาะได้ กระบวนการนี้เรียกว่า bioprotection หรือการปกป้องโครงสร้างโดยสิ่งมีชีวิต
ในอีกด้านหนึ่ง แม้ว่า soft eco-engineering จะเป็นแนวทางที่นักนิเวศวิทยามักมองว่าดีกว่า เพราะใกล้เคียงกับธรรมชาติมากกว่า แต่หากจะใช้แทนหรือใช้ร่วมกับโครงสร้างแข็งในอนาคต สิ่งสำคัญที่สุดคือ ถิ่นอาศัยที่สร้างหรือฟื้นฟูขึ้นนั้นต้องสามารถให้การป้องกันชายฝั่งได้จริงและเพียงพอในระยะยาว
Hybrid eco-engineering
ระหว่างแนวทางโครงสร้างแข็งกับแนวทางอิงธรรมชาติ มีอีกทางเลือกหนึ่งที่เรียกว่า hybrid eco-engineering หรือแนวทางแบบผสมผสาน แนวทางนี้นำโครงสร้างที่มนุษย์สร้างขึ้นมาทำงานร่วมกับระบบธรรมชาติ เพื่อให้ได้ประโยชน์ด้านการป้องกันชายฝั่งสูงที่สุด
ข้อดีของแนวทางแบบผสมคือสามารถดึงจุดแข็งของทั้งสองระบบมาใช้ร่วมกัน กล่าวคือ โครงสร้างแข็งให้ความมั่นคงและรับแรงคลื่นได้ทันที ส่วนระบบธรรมชาติช่วยลดพลังงานคลื่น เพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพ กรองน้ำ ดักตะกอน และอาจปรับตัวต่อสภาพแวดล้อมได้ดีกว่าในระยะยาว ในขณะเดียวกัน แนวทางนี้ยังช่วยลดข้อจำกัดของทั้งสองฝ่ายด้วย
ตัวอย่างเช่น การสร้าง แนวหอยนางรม ไว้ด้านหน้ากำแพงกันคลื่น แนวหอยนางรมสามารถทำหน้าที่เป็นแนวป้องกันด่านแรก ช่วยลดพลังงานคลื่นก่อนที่คลื่นจะเข้าปะทะกำแพงโดยตรง ผลคืออาจช่วยยืดอายุการใช้งานของกำแพงได้ ขณะเดียวกันแนวหอยยังให้ประโยชน์ด้านอื่น เช่น ช่วยกรองน้ำและเพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพ
ในทางกลับกัน กำแพงกันคลื่นก็อาจช่วยปกป้องแนวหอยในช่วงที่แนวหอยยังอยู่ระหว่างการก่อตัวหรือยังไม่แข็งแรงพอ แนวคิดใหม่ๆ ในอนาคตอาจรวมถึงการใช้กำแพงแบบถอดออกได้หลังจากระบบธรรมชาติตั้งตัวสำเร็จแล้ว หรือการใช้กำแพงที่มีประตูเปิดปิดได้เฉพาะในช่วงเหตุการณ์รุนแรง เช่น พายุหรือคลื่นสูงผิดปกติ
ดังนั้น hybrid eco-engineering จึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจ โดยเฉพาะในพื้นที่ที่ไม่สามารถใช้มาตรการอิงธรรมชาติเพียงอย่างเดียวได้ แต่ก็ไม่ต้องการพึ่งพาโครงสร้างแข็งแบบเดิมทั้งหมด
Soft eco-engineering
ในวรรณกรรมวิชาการ มีคำศัพท์หลายคำที่ใช้เรียกแนวทางที่อาศัยธรรมชาติหรือได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ เพื่อแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อม สังคม และเศรษฐกิจ ความหลากหลายของคำเหล่านี้ทำให้แนวคิดเรื่องการป้องกันชายฝั่งโดยอิงธรรมชาติอาจดูสับสนในบางครั้ง คำที่มักพบ ได้แก่
-nature-based solutions หรือแนวทางแก้ปัญหาโดยอิงธรรมชาติ
-soft engineering หรือวิศวกรรมแบบอ่อน
-nature-based infrastructure หรือโครงสร้างพื้นฐานที่อิงธรรมชาติ
-green/blue infrastructure หรือโครงสร้างพื้นฐานสีเขียว–สีน้ำเงิน
-building with nature หรือการสร้างร่วมกับธรรมชาติ
-living shorelines หรือแนวชายฝั่งมีชีวิต
นอกจากนี้ งานฟื้นฟูถิ่นอาศัยเดิม เช่น การฟื้นฟูพื้นที่ชุ่มน้ำหรือแนวหอยในบริเวณที่เคยมีอยู่เดิม และการสร้างถิ่นอาศัยใหม่ในพื้นที่ที่ไม่เคยมีระบบนั้นมาก่อน ต่างก็ถูกจัดอยู่ภายใต้แนวคิดการป้องกันชายฝั่งโดยอิงธรรมชาติได้เช่นกัน
ไม่ว่าจะใช้คำใด แก่นสำคัญของแนวทางเหล่านี้คือ การส่งเสริมให้ธรรมชาติมีบทบาทในการลดผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และช่วยให้พื้นที่ชายฝั่งปรับตัวได้ดีขึ้น โดยอาจใช้เป็นทางเลือกแทนโครงสร้างแข็ง หรือใช้ร่วมกับโครงสร้างแข็งก็ได้
อย่างไรก็ตาม ในหลายโครงการ เป้าหมายหลักของการใช้ soft engineering อาจไม่ใช่การป้องกันชายฝั่งโดยตรงตั้งแต่แรก ตัวอย่างเช่น การฟื้นฟูแนวหอยนางรมในสหรัฐอเมริกาเริ่มต้นจากเป้าหมายเพื่อเพิ่มทรัพยากรประมง แต่ต่อมามีการนำกรอบแนวคิดนี้ไปใช้เพื่อฟื้นฟูบริการระบบนิเวศด้านอื่นด้วย รวมถึงการป้องกันชายฝั่ง
