徐少春：在海里“植草造林”，守护“海底森林”
2022年，在华泰证券的支持下，华泰公益基金会与山水自然保护中心发起“跬步奖学金——一个长江青年行动者支持计划”。20位优秀的环保青年行动者获得“跬步”奖学金，将通过一个长江“跬步”青年分享活动，分享成长与探索的故事。
本文来自中国科学院海洋研究所的徐少春，他自2014年初次接触海草以来，就一直投身于海草相关的研究工作，在本文中，徐老师分享了自己的研究经历，并介绍了如何保护和修复海草床。
01 什么是海草床
海草是地球上唯一一类可完全生活在海水中的高等被子植物，与海洋中常见的各种藻类不同，海草具有根、茎、叶的分化，根系结构复杂，可将自身固定在沉积物中，并从中提取养分和矿物质。海草可通过开花、传粉和结种进行有性繁殖，也可通过根茎进行无性繁殖。而海草床是由单种或多种海草植物主导的海草生态系统。
海草床与红树林、珊瑚礁一样，是典型的近海海洋生态系统之一。截至目前，全球共发现了6科13属74种海草，由海草构筑的海草床具有很高的生态服务价值，甚至高于红树林和珊瑚礁，因此被赞誉为“海底森林”或“海底草原”。
海草研究团队在唐山海草床开展修复工作
海草床的生态功能包括：为各种海洋渔业生物提供栖息地，也为儒艮、绿海龟、大天鹅等草食动物提供食物；净化水质、保护海堤、减少灾害；作为近海蓝碳生态系统之一，海草床的碳贮存效率是森林的90倍，对气候调节至关重要。因此，国际社会认为海草床的保护与恢复是封存大气二氧化碳、应对全球气候变化的重要措施之一。
然而，近年的研究表明，全球范围内海草床面临着严重的退化。在人类活动和全球变暖的双重压力下，海草床大规模衰退，已成为一个全球性问题。自1990年以来，全球海草床每年以7%的速度减少，截至2009年，全球约三分之一的海草床已经消失。
鉴于严峻的退化情况，发达国家高度重视海草床资源的监测与保护。其重视程度主要体现在两个方面：一是发达国家对海草资源的监测和保护始于上世纪六十年代，十分注重监测的持续性和连续性；二是多个国家建立了系统的海草监测网络，例如澳大利亚的“Seagrass Watch”海草监测网络，覆盖全球418个研究地点，美国建立的“Seagrass Net”监测网络，覆盖126个海草床区域。
与发达国家相比，我国对海草的认知和重视严重滞后。尽管上世纪50年代末至70年代，中国科学院海洋研究所的杨宗岱和吴宝铃曾对我国海草进行了系统描述，但随后海草的调查和研究长期停滞。
近年来，海草的调查研究和生态恢复逐步受到重视。然而，我国对海草床的关注度仍不足，远远不及红树林和珊瑚礁，海草经常被忽略或与海藻混淆，这极大地阻碍了国家层面上对海草保护与恢复工作的深入开展。
从世界海草资源的分布图可以看出，在中国沿海很少有海草的分布信息，仅在南海附近有相对较多的分布信息，而黄渤海海草的分布信息则极度匮乏。2013年，郑凤英等学者发表了一篇关于我国海草资源分布的综述性文章，发现黄渤海区域的大部分海草分布信息都是处于面积不详的状态。
海草的世界分布图(改自Green et al, 2003)
02 海草床的现状如何？
自2015年至2021年，我们开展了一项涵盖全国范围的海草资源普查工作，这项工作由中国科学院海洋研究所联合中国科学院南海海洋研究所、广西红树林研究中心、中国海洋大学和国家海洋环境监测中心共同实施。调查覆盖了我国沿海的11个省、市、自治区，并针对11处典型海草床进行了重点调查。
2015~2020年我国海草床分布普查范围
调查技术手段包括：传统的人工调查方式，如实地采样、潜水观测、船只走航；现代化调查手段，包括声呐、遥感、视频监视和无人机等。
潜水调查、实地采样、船只走航
研究人员正在开展声呐探测与无人机航拍工作
下面左图展示的是2013年郑凤英等人绘制的我国海草资源分布图，而右图则是2020年的调查结果，是调查项目中最为重要的一张图。
我国海草资源状况：2013年统计vs2020年统计
2013年的统计表明，我国共有57处海草床，其中绝大多数海草床的面积尚不清楚；我国海草资源总面积约为8800多公顷，仅有20%分布在温带海域；海草种类有22种。
五年多的调查后，我们共发现了126处海草床，新记录了73处，海草床总面积达到了2.6万多公顷。调查结果也改变了我们之前的看法，之前我们认为南方海草分布面积要比北方大，但现在发现约65%的海草资源分布在温带海域。然而，令人遗憾的是，在本次调查中，我们发现16种海草中的6种已消失或未被发现，包括宽叶鳗草、具茎鳗草、黑纤维虾形草、全楔草、毛叶喜盐草和大果川蔓草。
我国海草生物多样性分布
从我国各省市的海草多样性结果来看，在我国沿海，海草多样性从北向南逐渐上升。然而，我们也观察到在江苏-浙江-上海（江浙沪）沿海区域，海草多样性较低，只分布有中国川蔓草。中国川蔓草主要栖息于沿海咸水池塘、水沟等静水环境，故在沿海开阔水域并未发现海草。我们的分析显示，长江大量的泥沙输入导致该地区水质混浊、透明度低，不利于海草的生长与存活。此外，江浙沪沿海地带有大片滩涂，退潮后滩涂暴露时间长，也不利于海草的生存。
在调查过程中，我们观察到一个有趣的现象。在葫芦岛兴城，我们首次记录到陆地马在海草床里吃海草的场景。这种“海马”拉着马车，是渔民运送蛤蜊的主要工具，他们的工作是从海里将蛤蜊运送到岸边。
马吃海草
03 海草床退化的原因
总体来看，我国海草资源的退化主要源自人类活动，包括海岸工程建设、围填海活动、陆源污染以及渔业活动等。这些活动导致了生境的损失和破坏、海草的机械性破坏、水体透明度下降，以及水温超过海草的耐受限度等。
以唐山海草床为例分析我国海草退化的原因。这片海草床位于我国渤海西部，是我国面积最大的海草床。
唐山海草床分布变化
通过比对2022年和2018年的遥感影像图，我们可以观察到2012年abc三个框线内的红色区域是海草的分布区域，当时分布面积较为广阔。然而，在2018年，曹妃甸港在海草床分布区域内的修建直接导致海草被填埋。
针对这一退化事件，我们展开了对该海草床近半个世纪分布变化的研究。研究发现，从1992年到1998年，唐山海草床出现了大面积衰退的迹象，这可能与当地三次风暴潮有关。接着，从2003年到2011年，海草床整体面积略有下降，但a区域的海草床完全消失，这是由于曹妃甸港的建设直接导致海草被掩埋。然而，从2012年到2019年，海草床整体呈现较好状态，海草床面积一度急剧增加，后逐渐趋于稳定，达到了3000多公顷的面积。这主要归因于两个方面的影响：一方面是围填海活动的停止和水体透明度的恢复；另一方面，围填海建设形成了一个相对遮蔽的“人工沙坝”，为海草提供了适宜的生长环境。
唐山海草床时空变化及其影响因素04 我们的修复
鉴于海草床所具备的众多生态功能，以及其所面临的威胁和严重的退化趋势，对海草床进行生态修复显得势在必行。
发达国家虽然早在海草床修复研究方面做了一些探索，但修复效果参差不齐。统计数据显示，1998年美国50%的海草修复项目未能达到规定的成功标准；van Katwijk等人（2016）回顾了1786个修复试验，发现22个月后海草修复试验的总体存活率为37%。因此，海草床的修复研究仍需不断探索前行。
海草的修复主要可分为两种方式，依据海草的繁殖方式划分为有性繁殖和无性繁殖。利用种子进行修复的方法被称为种子修复法，而利用植株进行修复的方法被称为移植修复法。
采用种子修复法时，首先需采集海草种子，经筛选和特殊保存后，促使其迅速萌发，然后进行播种。
我们研发了海草种子盐水筛选技术，利用比重大于1.20的盐水可挑选高活力和高品质的种子。
盐水筛种法对于海草种子的保存，我们摸索出了在0℃和40-50psu条件下保存鳗草种子的方法，与陆地种子的干燥保存方式有着显著不同。
海草人工种子库在播种前，我们通常会对种子进行刺激处理，比如降低海水盐度来促进种子萌发。此外，我们还研究了种子适宜的种植水深、埋藏深度以及合适的底质类型等播种相关工作。
在播种过程中，我们发现传统的播种方法存在问题，同时种子容易随水流被冲走，影响修复效果。因此，我们研发了一种海草泥丸播种法，将海草种子包裹在海泥中，以防止被水流冲走。这项技术应用于多项海草床生态修复项目，取得了较高的播种效率。
海草泥丸播种法对于移植修复法，我们发现植株在海流中易受冲刷，降低了移植海草的存活率。为此，我们创新性研发了海草根状茎绑石法，将海草绑到小石块上，提升了海草的抗风浪能力。该技术也在多项海草床生态修复项目中得到推广应用。
海草根状茎绑石法
在原鳗草分布南界的日照沿海，我们开展了关于高温对鳗草种子和植株的研究。发现高温可能成为海草修复的重要限制因素，因为高温环境下，海草种苗和植株很难存活。因此，在海草分布南界的修复工作中，我们会着重考虑高温对海草的影响因素。
鳗草南界海草修复高温限制示意图此外，我们还进行了海草植株在水深、季节等方面的生长适应性研究。研究发现，移植的鳗草植株可以在3m内的沉水环境完成一年生活史，而在4m深处，光衰减至海水表面光照的6.48%−10.08%，对鳗草存活、生长、繁殖均造成负面影响。
海草植株水深实验在海底种海草，好比在陆地上植树造林，但要与天斗、与海斗，困难重重，但是我们研究团队始终有一个海草梦：让海草床保护与修复逐渐成为一种全民参与的环保公益行动，让海草床更健康、海更清洁、资源更丰富。2023年3月1日是联合国确定的首个世界海草日。相信在不久的将来，如同“植树造林”一样，人人都可以参与海草保护与修复的过程！
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撰文、供图/徐少春
编辑/赵博雅
排版/庞婧怡、赵博雅
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