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16年,种下2万多亩“海底草原” 

奈何亦是泪 2024-7-8 11:44 1005人围观 博音快讯

  天鹅湖海域的海草。

中国海洋大学供图

  海草床生态系统示意图。

中国海洋大学供图

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  海草是由陆地植物演化到适应海洋环境的高等植物,对海洋生态保护起着重要作用。

  16年来,中国海洋大学水产学院教授张沛东与团队成员在黄渤海修复养护海草床2万余亩,并建立起相对完整的温带海草床生态修复技术体系。

  背上氧气瓶、戴好潜水镜,张沛东深吸一口气,身子一跃,“扑通”钻进了水里。

  随着身体的下潜,水下的景象映入眼帘:海草随波摇曳,一簇簇、一团团,向远处延展;拨开草细细瞧,底下“宝贝”真不少,海螺、蟹、贝……张沛东拿着防水纸,观察一番,记下海草最新生长状况。

  海草是由陆地植物演化到适应海洋环境的高等植物,一种或几种海草连片生长,共同形成广袤柔软的“海底草原”,即“海草床”。

  在山东威海荣成市天鹅湖,中国海洋大学水产学院教授张沛东与团队成员用16年时间,在海底种植海草,保护海洋生态环境。

  研究从何切入?

  潜心调查,弄清楚海草的生长特性

  2008年冬天,张沛东与同事一同赴天鹅湖海域调研。他们发现,昔日成百上千只大天鹅翩跹起舞的画面已然不见,寒风吹过,只有几十只大天鹅零零散散在觅食。

  大天鹅为啥少了这么多?“老乡们说,因为鳗草少了。”张沛东解释,鳗草是温带海域广泛生长的一种海草,是大天鹅越冬的重要食物,对保护当地海洋生态起着重要作用。

  上世纪70年代,为保护海洋渔业资源,当地将天鹅湖海域与外海相通的流口堵上,导致水体交换能力变差、水质下降,鳗草难以适应环境变化,大面积退化。后来,堵口拆除,海草床才开始自然恢复,但恢复速度极慢。

  不光是天鹅湖海域。多地调研后,他们发现,当时我国温带近岸海域超过80%的海草床已经消失,浅海水域生物多样性正在下降。于是,他们决定带领学生“种草”,共同探索修复海草床生态系统。

  “要想‘种草’,前期得开展大量调查试验,弄清楚海草的生长特性,才能采取针对性措施。”张沛东说,光这个过程,他们用了10年。

  在查阅大量文献的基础上,他们同步开展室内试验,“鳗草喜欢的温度、盐度、光照强度是多少,得通过一次次对比试验摸索出来。”团队成员李文涛说。

  室内试验仅是辅助。“在自然海域,鳗草什么时候开花、结种?种子脱落后,又在什么时间萌发?……这些都要通过海区调查探清。”为此,张沛东与团队成员学会了潜水。“调查最大的难点是对鳗草认识不足,方法难以掌握,比如开花与温度等条件密切相关,去早了,还没开花;去晚了,花都开完了,常常错过最佳取样期。”他说。

  怎么克服这些困难?团队成员扎根海畔,与渔民同吃同住,无论严寒酷暑,都坚持下海取样。冬季,海边寒气刺骨,可此时正是大天鹅来越冬的时候,也是观察海草的重要时期。“夜里潮水低,调查方便,我们常常凌晨出海,先凿开厚厚的冰,再下到冰冷刺骨的海水中取样。”张沛东笑道,虽然穿了加厚防护服,但还是难抵寒气。

  历经10年潜心调查,团队对鳗草的认识逐渐清晰,厘清了生长特性、明确了生长环境,为后续修复工作打下坚实基础。

  如何用低成本实现高质量修复?

  因地制宜,“陆海接力”提高海草成活率

  天鹅湖畔,一座小院坐落于此。门柱上的牌子,写着“山东荣成鳗草科技小院”。

  屋内,桌上放着各种试验装置。几名学生蹲在地上,正在整理刚从天鹅湖取来的植株样本。

  看似其貌不扬的科技小院,一头连着蔚蓝大海,一头连着高校科研——

  2008年,同样致力于海洋生态修复的马山集团有限公司,在距天鹅湖不远处专门提供厂房、办公场所等,作为中国海洋大学师生团队的科研主场地。2022年,合作更进一步,中国海洋大学与马山集团有限公司共同在此成立科技小院。师生们从海里取完样,就能赶到小院,“趁热打铁”做试验。

  “但是,前期毕竟是小规模试验,不太计较成本。接下来要进行大规模海区验证,看方案是否可行,能否找到低成本、高质量的修复办法。”张沛东说,经过一次次试验,团队最终保留3种主要修复手段。

  有的海域由于人为等因素导致鳗草退化,他们就要像“医生”一样,“诊断”鳗草退化的原因,再有针对性地修复生境。“例如,有的池塘与海相连,多年前养虾、海参,里面有一些废弃网具,阻碍了海草生长,我们就要想办法撤掉网具,还鳗草自然恢复空间,这就是生境修复法。”张沛东说。

  但是,靠自然恢复速度太慢,如何借助人工手段加快修复速度?

  海草作为高等植物,繁殖方式与海洋中常见的藻类不同。“它既可以有性繁殖,通过播种种子的方法修复,又可以无性繁殖,通过移植植株的方法修复。”张沛东介绍。

  播种法怎么播?在科技小院车间,可以看到鳗草种子保存池内浸泡着密密麻麻的种子,似一颗颗绿色麦仁。“鳗草种子在自然环境中留存率低,这些都是我们从不同海区人工采集来的。”张沛东从水中拎起一包种子,“种子整理后,可以通过人工播种的方式,投放到自然水域。”

  相比陆地播种,海底作业难度大大提升。“海草种子很轻,撒进海里,会受水流冲击漂到岸边或者深水区,或者被动物吃掉,就没法萌发。”张沛东说,他们自创了麻袋装种、纱布包种和泥块裹种等播种方法,大大提高了种子成活率。

  移植法怎么移?“如果从海底采集一株鳗草,再移植到需要修复的海床位置,一旦成功定植可能就会自然克隆出新的草床斑块,但这种方法带有一定未知性。”张沛东说,他们想到了“陆海接力”的办法——采集海草种子,人工育苗后再移植。

  “人工育苗也有一大难点,就是种子萌发期太长。温带海草大部分都是顽拗型种子,种皮坚硬,成熟脱落后会进入很长的休眠期,从采集到萌发可能需要80多天。”李文涛说。

  能否让种子在短时间内萌发?种子萌发池里,有一些长形花盆,盆中的泥土里,鳗草种子正在静静萌发。“促萌时用淡水,随着种子成长,水的盐度要一点点升高,成苗后让它慢慢适应海水盐度,再移栽到海底。”李文涛介绍,在种子萌发池中,自然环境中80多天才能萌发的鳗草种子,最快10天左右就能萌发。

  边摸索边尝试,他们建立起相对完整的温带海草床生态修复技术体系。有了修复技术,是否意味着可以大面积验证使用?张沛东摇了摇头:“修复要尊重科学、因地制宜。”

  2022年,中国海洋大学师生团队牵头编制的行业标准《海草床建设技术规范》获农业农村部批准发布。这套技术规范专门提出了海草床生态修复选址应关注的主要因素和遵循的各项条件,描述了植株移植等建设方法,成为我国首个海草床生态修复技术行业标准,为规范并保障我国海草床生态修复工程提供了技术依据。

  “种草”有什么新突破?

  修复与利用“两条腿”走路

  科技小院里有条白色小船,长约两尺,形似汽艇。仔细看,边角处有8个小孔。

  这是张沛东指导学生彭立业研发的“无人播种船”。“以前,我们要去海里播撒种子,效率低,播撒不均匀,种子也容易粘连,利用率、成活率不高。”彭立业说,与老师一交流,他想到了陆地上的飞播,“在沙漠,人们会开飞机播种树苗,我们能不能研发一种到海里播种的机械?”

  得到肯定后,彭立业开始研制无人播种船。“给种子包裹一层材料,避免粘连,同时增加重量,防止被冲走;设计小船时,参考自动投饵,通过8个气孔将种子喷出。”彭立业说,“使用时,人无需下海,站在岸边,遥控机器就能均匀播种。”

  为了提高“种草”效率,团队老师时常鼓励年轻人要“大胆探索、勇于创新”。除了无人播种机,师生们还研制了具有自主知识产权的植株直插机、种子直播机、播种泥块制备机、夹苗机、苗绳移植机等海草床辅助修复设施,工作效率提升数倍。

  在张沛东看来,目前海草床的修复不仅是技术、学科的融合,还要跟产业融合,实现保护修复与开发利用“两条腿”走路——

  “未来,要试着把海草床的生态修复与固碳增汇、绿色生态牧场、高价值生态产品、渔旅文化等有机结合,实现生态效益与经济效益双赢。”张沛东说,除了固碳增汇,他们已经在一些修复海域尝试养殖海参和牡蛎。

  截至目前,中国海洋大学师生团队已参与国内10多个海底生态修复项目,在黄渤海累计修复养护海草床2万余亩;天鹅湖海域四成以上的海草床已被修复,每年前来越冬的大天鹅最多时可达8000多只。

  海底“种草”不易,许多人问张沛东:“16年,你们靠什么坚持下来?”

  张沛东说:“一株株小草扎根、长大,为大海带来生机与希望,这不就是我们坚持的理由吗?”


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