海洋绿洲、蓝色碳汇:殊为珍贵的海草床

虽然是“三大海洋生态系统”之一,但海草床默默无闻。它是什么样的生物,有什么特别的生态价值,又面临哪些威胁,需要如何保护?我们以图文形式为您解答。

Biodiverse habitat

黄渤海海草床生境。图片来源: 李玉强 / 中外对话海洋

说起“三大海洋生态系统”,红树林和珊瑚礁的生态重要性已逐渐为大众所知,但海草床却依然默默无闻。

这与已知海草群落的稀少有关。截至2014年,中国海草床统计面积仅为87.6 平方公里,且80%都分布在南海地区。令人激动的消息从2015年的渤海湾传来——在唐山市曹妃甸海域发现了10 平方公里的海草床,而2019年9月自然资源部的调查进一步确认,该海域海草床总面积50平方公里,其中集中分布区面积达到30平方公里。对比2014年的数据,这一新发现不仅大幅提升了中国已知海草床面积,也改变了关于中国海草床分布南北比重的认知。

其实在中国北方沿海地区,海草早就与当地居民的生活密切相关。胶东半岛以鳗草为建材的特色民居“海草房”便是最好的例子,由晒干海草搭建的房顶保温又防雨,其搭建技术也入选了省级非物质文化遗产名录。但是目前海草在该海域却只剩零星分布,由于不当的生产、建设和气候变化等因素,海草床在渤海多片海域快速消失,这也让曹妃甸海草床的发现尤为重要。

海藻、海草与海草床

尽管和部分种类的海藻长相相似,海草却并不是海藻。海草是高等植物,有根茎叶的分化,可以开花和产生种子。海藻则没有根茎叶的分化,也不会开花结实,依靠孢子繁殖。

The differences between seagrass and seaweed
海草(左)与海藻(右)对比图。图片来源: 李玉强 / 中外对话海洋

 

海草分布广泛,在世界各地的温带和热带海岸线都可以发现它们的身影。除南极洲外所有大洲的浅海沿岸,都或多或少有海草扎根,海草们大面积聚集生长,便形成了海草床。海草有用来固定和运输营养的根茎,通常生长在泥沙上,而海藻通常附着在海底的固定结构如礁石、珊瑚,甚至沉船上,没有根、茎、叶的分化。

海草广泛分布于世界温带和热带的海岸线,生长在咸水和半咸水域。由于依赖光合作用,它们常出现在浅海,通常沿着缓缓倾斜的海岸线,形成海草床。许多海草种类生活在水下1至3米深处,但最深的可达60米左右。

目前全球共有约30万平方公里的海草床,由于勘测技术限制,海草床的真实面积很有可能远超这个数字。虽然海草床只覆盖了0.2%的海底面积,却存储了全球每年10%的海洋碳,是极其重要的“蓝色碳汇”。海草对于水质的要求很高,海草床的健康状况很大程度上反映了当地的污染程度,海草也因此被称为“生态哨兵”。除了固碳和指示水质,海草床还兼具着缓解海水酸化、防止土壤侵蚀的生态功能,并有成为公民环保教育或生态旅游关键区域的潜力。

海草是初级生产力最高的生物群落之一。植物的初级生产力指的是通过光合作用把二氧化碳固定、转化为有机碳(如葡萄糖、淀粉等)的能力。初级生产力是地球上所有其他生物赖以生存、生长的原生力量。海草的年初级生产力约为500-1000克·碳/平方米,可以达到珊瑚礁生态系统的3倍。因为生产力高,腐殖质特别多,海草床还是底栖生物的乐园。这些特点使海草得以支持很高的生物多样性,为上千个物种提供了食物和栖息地,既是重要的渔业育苗生境,也是众多鱼类、贝类和大型海洋生物如绿海龟、儒艮的觅食地和庇护所,受益于海草床的生物中不乏受威胁或濒危物种。

Dugongs rely on seagrasses as their main source of food
儒艮以海草为主要食物来源。图片来源: 李玉强 / 中外对话海洋

根据中国水产研究院黄海所信息中心研究员刘慧等人2016年发表的研究,曹妃甸的鳗草床中有丰富的浮游植物、游泳生物、底栖生物。其中,浮游植物九成以上为硅藻,另外有少量的甲藻检出。游泳生物主要为鱼类(如许氏平鮋)另外还发现了大量仔稚鱼。底栖生物则有短蛸、脉红螺、菲律宾蛤仔和螺蛳等。除了以上主要生物,在底泥中还发现了大量贝、螺类幼体以及沙蚕,这也落实了鳗草床大型育幼场的身份,是海洋里重要的生态系统和生物多样性的载体。

随着技术的发展,全球范围内的海草床面积与位置信息都在不断刷新,越来越多的研究也使得海平面下原本默默无闻的小草受到了更多专家学者的重视。但统计结果却不容乐观,证据表明,现在全球已知的海草床正在以每年7%的速率减少,而中国海草床消失速率很可能比这高得多。

从南到北快速消失

中国海草分布区划分为两个大区:南海分布区和黄渤海分布区。前者包括海南至福建的沿海地区,后者包括山东、河北、天津和辽宁沿海。

南海海草分布区中,喜盐草(Halophila ovalis)分布范围最广,它是中国亚热带海草群落的优势种。按省份划分的话,海南海域凭借得天独厚的气候优势拥有着最多种类的海草。到了黄渤海分布区,鳗草(Zostera marina)——原名大叶藻——扛起优势种大旗,在整个大区的沿海地区都有分布,曹妃甸在2015年新发现的大面积海草床,就几乎全部由鳗草构成。

Dominant seagrass species in the Yellow Sea and Bohai Sea, and the South China Sea
黄渤海(左)和南海(右)的优势海草种类。图片来源: 李玉强 / 中外对话海洋

 

在多重压力之下,中国海草群落快速消失。在南海,位于广西北海市合浦英罗港附近的海草床面积萎缩速度尤为惊人,由1994年的2.67平方公里减少到2000年的0.32平方公里。于是自2000年开始,广西海洋环境监测中心站对整个合浦的海草床开展定期调研,发现2010年后,包括英罗港在内的五个合浦海草床面积均有下降,甚至出现了春、冬季无草的现象。虽然在2016年各个区域的海草床因修复工作初见成效,面积有所回升,但海草种类却趋向单一化。

黄渤海海域海草床也未能幸免。根据一篇2013年发表的论文,山东威海海域的海草床在20年间面积减小了90%,相比之下,1897年-2006年的128年间,全球海草床仅减少了29%。山东青岛近海的鳗草在1992年时在水下1-2米处即可发现,到了2002年却大多只能于水下4-5米处发现。至于1982年胶州湾荚蓉岛附近大约13平方公里的鳗草群落,在2000年就已基本消失。如此大面积的生态系统消失,不禁令人唏嘘。

从修复到保护

人工增殖是挽救快速消失的海草床的手段之一。由于海草既能通过有性种子生殖,又能通过无性横走茎生殖,海草的人工增殖方式也主要有两种——播种法和移植法。

播种法分为三步,采集、保存和播种。海草种子的采集一般通过以人工或机械在海草供区采集繁殖枝后将它们放在人造环境中暂养,直至种子脱落后再加以筛分。采集结束后需要将种子带水保存,大部分种子需保存在低温高盐充空气条件下。至关重要的播种环节主要有人工播撒和人工埋种两种方式,为了提高效率、降低成本,近年来一种有趣的播种方式也应运而生——蛤蜊播种技术,即用糯米将种子粘到蛤蜊壳上后投放到海区,靠蛤蜊将种子带入底质。这一方式在已退化海草床修复上起到了很大的作用,且成本相对较低。

虽然播种法对海草床原生境破坏较小,但存在种子收集难、成苗率低等问题,所以目前最常见的海草床修复采用的还是移植法,就是将他处的海草床以草皮、草块或根状茎为单位移植到需要修复的海草床位置。与播种法相比,移植法存在成本高、对原海草床破坏较大的问题。

Transplantation is the most common method for restoring seagrasses
移植是海草修复最常用的方法。图片来源: 李玉强 / 中外对话海洋

人工增殖毕竟只是权宜之计,从根本上保护海草床,还是要控制造成其衰退的根本原因——人类活动。这包括养殖、过度挖捕、围填海和水体污染,具体而言:

  • 近海养殖大型藻类和鱼虾蟹贝等经济动植物,会直接占用海草生存空间,遮蔽海草生长所需的光源;
  • 在海草床区域破坏性的挖捕生活在海草场内的贝类或沙虫,不但会给本地生物多样性带来压力,还会给海草床的生存带来毁灭性打击;
  • 沿海地区的经济发展需要建设码头和围填海造陆来带动,但这样大大压缩了海草场可生长范围;
  • 来自陆上的点源和面源污染,以及沿海和海上的工程活动都可导致近海水质变差、透明度降低,而海草床对水质的变化十分敏感。

 

对它的修复与保护也已初步展开。去年,《曹妃甸龙岛西北侧海草床生态保护与修复(一期)项目实施方案》通过专家评审,工程于今年7月启动,目标以补植、移植与播种的方式修复3平方公里的海草床,长期修复目标达到200平方公里。得益于近年来的研究,今年6月,海草床生态问题被写入《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划(2021-2035年)》,其中提出“全面保护自然岸线,严格控制过度捕捞等人为威胁,重点推动入海河口、海湾、滨海湿地与红树林、珊瑚礁、海草床等多种典型海洋生态类型的系统保护和修复。”

“基于自然的解决方案”和生物多样性正日益得到关注的当下,希望对曹妃甸海草床的研究和保护,会推动中国对这一殊为珍贵的生态系统的保护,让它在继续作为抚育渔业资源的摇篮的同时,成为抗击生物多样性丧失与气候变化的一道绿色屏障。