2024-07-08 09:14:17
天鵝湖海域的海草。中國海洋大學(xué)供圖
海草床生態(tài)系統(tǒng)示意圖。中國海洋大學(xué)供圖
海草是由陸地植物演化到適應(yīng)海洋環(huán)境的高等植物，對海洋生態(tài)保護(hù)起著重要作用。
16年來，中國海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院教授張沛東與團(tuán)隊成員在黃渤海修復(fù)養(yǎng)護(hù)海草床2萬余畝，并建立起相對完整的溫帶海草床生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系。
背上氧氣瓶、戴好潛水鏡，張沛東深吸一口氣，身子一躍，“撲通”鉆進(jìn)了水里。
隨著身體的下潛，水下的景象映入眼簾：海草隨波搖曳，一簇簇、一團(tuán)團(tuán)，向遠(yuǎn)處延展；撥開草細(xì)細(xì)瞧，底下“寶貝”真不少，海螺、蟹、貝……張沛東拿著防水紙，觀察一番，記下海草最新生長狀況。
海草是由陸地植物演化到適應(yīng)海洋環(huán)境的高等植物，一種或幾種海草連片生長，共同形成廣袤柔軟的“海底草原”，即“海草床”。
在山東威海榮成市天鵝湖，中國海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院教授張沛東與團(tuán)隊成員用16年時間，在海底種植海草，保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境。
研究從何切入？
潛心調(diào)查，弄清楚海草的生長特性
2008年冬天，張沛東與同事一同赴天鵝湖海域調(diào)研。他們發(fā)現(xiàn)，昔日成百上千只大天鵝翩躚起舞的畫面已然不見，寒風(fēng)吹過，只有幾十只大天鵝零零散散在覓食。
大天鵝為啥少了這么多？“老鄉(xiāng)們說，因為鰻草少了?！睆埮鏂|解釋，鰻草是溫帶海域廣泛生長的一種海草，是大天鵝越冬的重要食物，對保護(hù)當(dāng)?shù)睾Ｑ笊鷳B(tài)起著重要作用。
上世紀(jì)70年代，為保護(hù)海洋漁業(yè)資源，當(dāng)?shù)貙⑻禊Z湖海域與外海相通的流口堵上，導(dǎo)致水體交換能力變差、水質(zhì)下降，鰻草難以適應(yīng)環(huán)境變化，大面積退化。后來，堵口拆除，海草床才開始自然恢復(fù)，但恢復(fù)速度極慢。
不光是天鵝湖海域。多地調(diào)研后，他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時我國溫帶近岸海域超過80%的海草床已經(jīng)消失，淺海水域生物多樣性正在下降。于是，他們決定帶領(lǐng)學(xué)生“種草”，共同探索修復(fù)海草床生態(tài)系統(tǒng)。
“要想‘種草’，前期得開展大量調(diào)查試驗，弄清楚海草的生長特性，才能采取針對性措施。”張沛東說，光這個過程，他們用了10年。
在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，他們同步開展室內(nèi)試驗，“鰻草喜歡的溫度、鹽度、光照強(qiáng)度是多少，得通過一次次對比試驗摸索出來。”團(tuán)隊成員李文濤說。
室內(nèi)試驗僅是輔助?！霸谧匀缓Ｓ?，鰻草什么時候開花、結(jié)種？種子脫落后，又在什么時間萌發(fā)？……這些都要通過海區(qū)調(diào)查探清?！睘榇?，張沛東與團(tuán)隊成員學(xué)會了潛水?！罢{(diào)查最大的難點是對鰻草認(rèn)識不足，方法難以掌握，比如開花與溫度等條件密切相關(guān)，去早了，還沒開花；去晚了，花都開完了，常常錯過最佳取樣期?！彼f。
怎么克服這些困難？團(tuán)隊成員扎根海畔，與漁民同吃同住，無論嚴(yán)寒酷暑，都堅持下海取樣。冬季，海邊寒氣刺骨，可此時正是大天鵝來越冬的時候，也是觀察海草的重要時期?！耙估锍彼?，調(diào)查方便，我們常常凌晨出海，先鑿開厚厚的冰，再下到冰冷刺骨的海水中取樣?！睆埮鏂|笑道，雖然穿了加厚防護(hù)服，但還是難抵寒氣。
歷經(jīng)10年潛心調(diào)查，團(tuán)隊對鰻草的認(rèn)識逐漸清晰，厘清了生長特性、明確了生長環(huán)境，為后續(xù)修復(fù)工作打下堅實基礎(chǔ)。
如何用低成本實現(xiàn)高質(zhì)量修復(fù)？
因地制宜，“陸海接力”提高海草成活率
天鵝湖畔，一座小院坐落于此。門柱上的牌子，寫著“山東榮成鰻草科技小院”。
屋內(nèi)，桌上放著各種試驗裝置。幾名學(xué)生蹲在地上，正在整理剛從天鵝湖取來的植株樣本。
看似其貌不揚的科技小院，一頭連著蔚藍(lán)大海，一頭連著高?？蒲小?/p>
2008年，同樣致力于海洋生態(tài)修復(fù)的馬山集團(tuán)有限公司，在距天鵝湖不遠(yuǎn)處專門提供廠房、辦公場所等，作為中國海洋大學(xué)師生團(tuán)隊的科研主場地。2022年，合作更進(jìn)一步，中國海洋大學(xué)與馬山集團(tuán)有限公司共同在此成立科技小院。師生們從海里取完樣，就能趕到小院，“趁熱打鐵”做試驗。
“但是，前期畢竟是小規(guī)模試驗，不太計較成本。接下來要進(jìn)行大規(guī)模海區(qū)驗證，看方案是否可行，能否找到低成本、高質(zhì)量的修復(fù)辦法?！睆埮鏂|說，經(jīng)過一次次試驗，團(tuán)隊最終保留3種主要修復(fù)手段。
有的海域由于人為等因素導(dǎo)致鰻草退化，他們就要像“醫(yī)生”一樣，“診斷”鰻草退化的原因，再有針對性地修復(fù)生境?！袄?，有的池塘與海相連，多年前養(yǎng)蝦、海參，里面有一些廢棄網(wǎng)具，阻礙了海草生長，我們就要想辦法撤掉網(wǎng)具，還鰻草自然恢復(fù)空間，這就是生境修復(fù)法?！睆埮鏂|說。
但是，靠自然恢復(fù)速度太慢，如何借助人工手段加快修復(fù)速度？
海草作為高等植物，繁殖方式與海洋中常見的藻類不同。“它既可以有性繁殖，通過播種種子的方法修復(fù)，又可以無性繁殖，通過移植植株的方法修復(fù)?！睆埮鏂|介紹。
播種法怎么播？在科技小院車間，可以看到鰻草種子保存池內(nèi)浸泡著密密麻麻的種子，似一顆顆綠色麥仁。“鰻草種子在自然環(huán)境中留存率低，這些都是我們從不同海區(qū)人工采集來的?！睆埮鏂|從水中拎起一包種子，“種子整理后，可以通過人工播種的方式，投放到自然水域?！?/p>
相比陸地播種，海底作業(yè)難度大大提升?！昂２莘N子很輕，撒進(jìn)海里，會受水流沖擊漂到岸邊或者深水區(qū)，或者被動物吃掉，就沒法萌發(fā)。”張沛東說，他們自創(chuàng)了麻袋裝種、紗布包種和泥塊裹種等播種方法，大大提高了種子成活率。
移植法怎么移？“如果從海底采集一株鰻草，再移植到需要修復(fù)的海床位置，一旦成功定植可能就會自然克隆出新的草床斑塊，但這種方法帶有一定未知性。”張沛東說，他們想到了“陸海接力”的辦法——采集海草種子，人工育苗后再移植。
“人工育苗也有一大難點，就是種子萌發(fā)期太長。溫帶海草大部分都是頑拗型種子，種皮堅硬，成熟脫落后會進(jìn)入很長的休眠期，從采集到萌發(fā)可能需要80多天。”李文濤說。
能否讓種子在短時間內(nèi)萌發(fā)？種子萌發(fā)池里，有一些長形花盆，盆中的泥土里，鰻草種子正在靜靜萌發(fā)?！按倜葧r用淡水，隨著種子成長，水的鹽度要一點點升高，成苗后讓它慢慢適應(yīng)海水鹽度，再移栽到海底?！崩钗臐榻B，在種子萌發(fā)池中，自然環(huán)境中80多天才能萌發(fā)的鰻草種子，最快10天左右就能萌發(fā)。
邊摸索邊嘗試，他們建立起相對完整的溫帶海草床生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系。有了修復(fù)技術(shù)，是否意味著可以大面積驗證使用？張沛東搖了搖頭：“修復(fù)要尊重科學(xué)、因地制宜?！?/p>
2022年，中國海洋大學(xué)師生團(tuán)隊牽頭編制的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海草床建設(shè)技術(shù)規(guī)范》獲農(nóng)業(yè)農(nóng)村部批準(zhǔn)發(fā)布。這套技術(shù)規(guī)范專門提出了海草床生態(tài)修復(fù)選址應(yīng)關(guān)注的主要因素和遵循的各項條件，描述了植株移植等建設(shè)方法，成為我國首個海草床生態(tài)修復(fù)技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為規(guī)范并保障我國海草床生態(tài)修復(fù)工程提供了技術(shù)依據(jù)。
“種草”有什么新突破？
修復(fù)與利用“兩條腿”走路
科技小院里有條白色小船，長約兩尺，形似汽艇。仔細(xì)看，邊角處有8個小孔。
這是張沛東指導(dǎo)學(xué)生彭立業(yè)研發(fā)的“無人播種船”。“以前，我們要去海里播撒種子，效率低，播撒不均勻，種子也容易粘連，利用率、成活率不高。”彭立業(yè)說，與老師一交流，他想到了陸地上的飛播，“在沙漠，人們會開飛機(jī)播種樹苗，我們能不能研發(fā)一種到海里播種的機(jī)械？”
得到肯定后，彭立業(yè)開始研制無人播種船?！敖o種子包裹一層材料，避免粘連，同時增加重量，防止被沖走；設(shè)計小船時，參考自動投餌，通過8個氣孔將種子噴出。”彭立業(yè)說，“使用時，人無需下海，站在岸邊，遙控機(jī)器就能均勻播種。”
為了提高“種草”效率，團(tuán)隊老師時常鼓勵年輕人要“大膽探索、勇于創(chuàng)新”。除了無人播種機(jī)，師生們還研制了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的植株直插機(jī)、種子直播機(jī)、播種泥塊制備機(jī)、夾苗機(jī)、苗繩移植機(jī)等海草床輔助修復(fù)設(shè)施，工作效率提升數(shù)倍。
在張沛東看來，目前海草床的修復(fù)不僅是技術(shù)、學(xué)科的融合，還要跟產(chǎn)業(yè)融合，實現(xiàn)保護(hù)修復(fù)與開發(fā)利用“兩條腿”走路——
“未來，要試著把海草床的生態(tài)修復(fù)與固碳增匯、綠色生態(tài)牧場、高價值生態(tài)產(chǎn)品、漁旅文化等有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益雙贏?！睆埮鏂|說，除了固碳增匯，他們已經(jīng)在一些修復(fù)海域嘗試養(yǎng)殖海參和牡蠣。
截至目前，中國海洋大學(xué)師生團(tuán)隊已參與國內(nèi)10多個海底生態(tài)修復(fù)項目，在黃渤海累計修復(fù)養(yǎng)護(hù)海草床2萬余畝；天鵝湖海域四成以上的海草床已被修復(fù)，每年前來越冬的大天鵝最多時可達(dá)8000多只。
海底“種草”不易，許多人問張沛東：“16年，你們靠什么堅持下來？”
張沛東說：“一株株小草扎根、長大，為大海帶來生機(jī)與希望，這不就是我們堅持的理由嗎？”
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