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“螞蟻森林”裡面培育的鳗草,原來有如此大的作用

作者:環境臻科普

一、概況

海草是目前已知唯一可以完全生活在海水中的被子植物,由一種或幾種海草所組成的大面積成片植物群落稱之為海草床。

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海草床作為全世界機關面積植被生物量最具生産力的生态群落,比熱帶雨林還要高,有“海底草原”或“海底森林”之稱,可以吸收空氣與海水中大量的二氧化碳,并将其埋藏在海洋沉積物裡,是初級生産力最高的生物群落之一。年固碳量約為500~1000克/平方米,是全球藍色碳彙的重要貢獻者。海草床與珊瑚礁、紅樹林是國際公認的三大典型近海生态系統。

二、分布

全球的海草床分布于159個國家的熱帶到溫帶淺水和有遮蔽的沿岸海域,海草種類超過70種,覆寫面積達30萬平方公裡(相當于意大利的面積),但這些僅僅占到海洋總面積不到0.2%。

大陸現有海草床總面積約為23062公頃,擁有的海草4科10屬22個種類,約占世界海草物種數的30%。主要分布為黃海渤海區域海草床和南海區域海草床。

南海海草床分布區包括海南、廣西、廣東和福建等沿海區域,以喜鹽草分布最廣;

黃渤海海草床分布區包括山東、河北、天津和遼甯等沿海區域,以鳗草(别名:大葉藻)分布最廣。

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這些海草不僅可以通過有性繁殖,這有助于它們産生新的基因組合和遺傳多樣性。還可以通過無性繁殖,延伸它們的根莖,也就是根和芽的地下莖,來繁殖出更多彼此相連的個體。

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海草的無性繁殖

三、生态功能

(一)固碳。2009年,由聯合國環境規劃署(UNEP)、聯合國糧食及農業組織(FAO)和聯合國教科文組織政府間海洋學委員會(UNESCO-IOC)共同釋出的《藍色碳彙:健康海洋固碳作用的評估報告》中首次提出“藍碳”概念,即利用海洋生物吸收大氣中的二氧化碳,并将其固定在海洋中的過程。

全球自然生态系統通過光合作用捕獲的碳,約55%被海洋生物捕獲并固定儲存于海洋生态系統。海洋的儲碳量是陸地的20倍、大氣的50倍。而且,相對于陸地生态系統的“綠碳”,“藍碳”儲存時間更長,平均可達到數百年,有些甚至可以達到上千年,在全球碳循環中起着良好的作用。

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海草床生态系統是“藍碳”的重要組成部分,主要以生物質和沉積物兩種方式存在。全世界的海草生長區占海洋的總面積不到0.2%,但每年固碳量占全球海洋總量的10%~15%。有研究表明,全球海草床生态系統的有機碳存儲可達19.9億噸,海草床底質中碳的儲存量高達4~8億噸。

生物質,除了海草植物本身,在其上的各類附着生物和大型藻類,這些都可以通過光合作用,将碳固定在生物體内,對海草床固碳的貢獻度達到20%~60%。成為海草床生态系統中碳庫的重要組成部分。

沉積物,海草床産生的大量纖維和木質素類物質(根和根莖)能夠形成數米甚至十幾米的海草碎屑層,并能完整儲存幾千年,也可以固碳。

(二)海草床可以淨化和調控水質,能夠大量吸收水體中的氮、磷等營養鹽,調節水體中的營養化水準,在水體氮、磷循環中扮演着重要角色。通過光合作用和呼吸作用參與海洋碳循環,調節水體中的溶解氧和酸堿度水準。

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海草床的有一些大型海藻對營養鹽和光照競争,當光照和營養鹽充足時,大型海藻能夠向環境中釋放相生相克類化合物,對赤潮微藻等具有明顯的生化抑制效應,防止形成海洋赤潮,穩定海底物質,淨化水體。同時,海草床底的腐殖質也能夠為底栖及深海動、植物,比如魚、蝦、蟹等海洋生物提供良好的栖息和繁殖場所。

(三)海草是根莖植物,生長于近海海岸淤泥質或沙質沉積物上,可以抓緊泥土,當潮水經過海草床時,可使海流減速,将海流攜帶的泥沙沉降在海岸邊。減弱海浪沖擊力,減少沙土流失,起到鞏固及防護海床底質和海岸線,消減海水波浪能、減緩海浪沖擊等作用。

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(四)海草的葉片及生長在其表面的附生生物,都可以為其他生物提供食物來源。如甲殼動物和蝸牛以海草或附生植物為食,小型魚類捕食其他浮遊動物等,這些不斷維持着海草的循環,促進共生發展繁衍。

(五)海草的枯葉會在沉積物上腐爛,或者被沖到海灘上,這些又可以提供給細菌等分解者所組成的多樣化的群落,它們從腐爛的物質中擷取氮,不斷壯大發展,在生态系統中發揮重要作用。

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四、面臨的現狀

(一)随着全球海洋經濟的強勁發展,圍墾、碼頭建設、船舶運輸、海水養殖、掠奪式捕撈以及陸地污染源對海水的污染等人類活動,還有發生的各類突發安全環保事故事件,對海草床的影響越來越大。

根據聯合國環境規劃署統計,全球範圍内,海草正以每年約7%的速度衰退。平均每30分鐘,全球就有大約一個足球場大小的海草區遭到破壞。20世紀,全球海草大約消失了29%,如丹麥失去了其河口和海灣中95%的海草,英國失去了逾90%的海草。

(二)全球氣候變化也使得海草床加速衰退,如氣溫升高、海洋酸化和極端天氣事件等對海草床來說,都是重大挑戰和威脅,使得其成為地球生物圈中退化速度最快的生态系統之一。

2010年,澳洲西海岸地區的鲨魚灣海草床受到比平均偏高2~4℃的海洋熱浪侵襲,持續時間超過2個月。導緻當地标志性物種南極根枝草受到了破壞性影響,36%的海草被破壞。在遭受異常變暖的海水後,細菌在氧氣的介入下發生化學反應,海草将沉積物中儲存的碳,以二氧化碳的形式重新釋放出來。

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據統計,在該事件發生後的3年裡,受損的海草釋放了約900萬噸的二氧化碳,大緻相當于80萬戶家庭每年二氧化碳排放量,或者2個普通燃煤發電廠工作1年,或者160萬輛汽車1年的排放量。

(三)海草床所埋存的碳逃逸和釋放出來,會成為氣候變化新的碳釋放源,這些二氧化碳逸散到海水中,通過水解電離作用,會加劇海洋的酸化,進而影響到整個生态系統的穩定。

五、修複與保護

越來越多的人們意識到,保護好目前的海草床生态系統,對改善海洋生态環境、維持生物多樣性、實作碳中和等大有裨益。

(一)采取積極的修複措施來扭轉海草生态系統的退化趨勢,将有助于保護其生态效益,減少溫室氣體的排放,應對全球的氣候變化。研究表明,修複養護1萬畝的海草床,相當于固定了20萬輛汽車每年的碳排放量。

英國斯旺西大學的海草海洋救援隊組建了一支由志願者、從業人員和當地社群成員組成的團隊,在彭布羅克郡(Pembrokeshire)海岸的戴爾灣(Dale Bay)區域,播種了100萬顆草籽,目标是恢複2公頃的海草。

在肯亞的加齊灣(Gazi Bay)種植的波西多尼亞海草效能超高,能鎖住比普通海草草場多50%的碳量。肯亞通過這個海草項目出售“碳信用”的模式,擷取資金用于修複工程。

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(二)近些年,大陸通過退塘還濕以及海草床生态修複等工程,不斷擴大濱海“藍碳”生态系統面積;通過實施近岸海域污染防治等工程,不斷提升海洋生态環境品質,提升海洋固碳能力等。在海草床的研究、修複和保護等領域也取得了巨大的成就。

2020年,海南省文昌市高隆灣海域成功修複海草床,種植的泰來草平均成活率高于56.4%,海菖蒲平均成活率高于88.8%,這是海南省海草床生态修複的首個成功案例。

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海草群落網格布設

2015年,科研人員在河北省曹妃甸發現了一片約10平方公裡的大面積海草床,但長勢已呈退化趨勢。為修複這片珍貴的海草床資源,近些年投資約2500萬元對海草床空心化區域進行補植保育,包括補植海草植株111萬株,人工海底撒播海草種子800萬粒,人工移植海草植株450萬株等。到目前為止,該區域海草床生态系統面積達42.75平方公裡。

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2021年4月,山東省榮成市的科研人員和漁民,将900萬株試驗室繁育的鳗草幼苗陸續全部移植入海,以增加近海漁業資源數量,修複漁業種群結構,助益海灣海草生态系統重建。

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六、展望

海草床相較于陸地上的樹木,受到海流等不确定性因素較大,生态修複相對困難,特别是南方地區的中、小型海草修複難度更大。

一方面要建立海草床保護管理體系,合理規劃海草床保護區,完善管理規定。另一方面也要普及海草床生态價值,通過多管道加強對海草床知識的宣傳,提高全社會對海草床的關注度和保護意識,讓社會各界人士都參與到保護海草床的工作中來。

歡迎您轉發給更多的朋友,讓我大家攜起手來共同保護我們的海草床,為實作“碳中和”做出我們的貢獻。

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