构建海洋生物的水中花园,从浪花里舞蹈的海草说起

今日入伏,

气温也会呈升高态势。

炎炎夏日,不少人会选择去海边消暑,

走在海滩上,我们会看到不少

海浪遗落下的海草。

这些海草就是普通的

生长在海里的草吗?

它们有什么价值?

看完这篇科普文,

相信你会有明白,

歌词里随波飘摇的海草,

原来一直被我们忽视了。

保护海草是抗御气候灾害、增强应对气候变化能力的关键一步。近年来,关于海洋荒漠化的报道层出不穷,国内外海洋科技工作者一直倡导并致力于海草床的修复。2020年6月4日,联合国环境规划署和全球资源信息数据库联合发布了题为《出乎意料:海草对环境和人类的价值》的报告,报告中回顾了海草的变化趋势,评估了海草对环境和人类的价值,提出了12项建议行动,再次倡导和推动我们重视海草。把保护海洋生态环境落实到行动中,也是在新冠疫情中探索人与自然关系的另一个视角。

——刘雅丹(中国农业国际交流协会副秘书长、研究员、全国首席科学传播专家)

01海草对环境的贡献

海草(seagrass)是地球上唯一一类可以完全生活在海水中的高等被子植物,它们可以像陆地植物一样生根、开花、结种子。全球已知海草的种类有70余种,隶属6科13属;中国现有海草22种,隶属4科10属。科学家们研究证实,地球上的植物起源于海洋,海草曾经在陆地上生存过,但是在演化过程中成为了再次下海的植物,其在植物进化上的地位和鲸、海豚一样重要。

大面积分布的连片海草称为海草床。

海草床是海岸的防护线:海草床可以明显减小海流和波浪的冲击力,调节该海域的流场特性,这种对海流和波浪的抑制作用,可以促进海底底质的沉积,具有稳定底质和海岸的作用,避免海岸受到海浪的侵蚀。近年来恶劣天气增多,海草对海岸的保护作用及缓解自然灾害对人类伤害的效果更加凸显。

海草床是海洋动物赖以生存的栖息地。海草床与红树林、珊瑚礁共同组成三大典型的海洋生态系统,海草床是成千上万动植物赖以生存的重要家园,是巨大的海洋生物基因库。

海草床为附生生物群落提供附着基。海草的叶片上生长着大量附生生物,包括各种海藻和小动物,附着生物不仅在海草叶体表面获得生存空间,还从海草叶上获取生长所需的营养物质。

海草床为海洋动物提供食物。某些海洋食草动物直接摄食海草的叶、附生生物以及大型藻类,一些滤食性动物会食用水体中的浮游植物,而那些食碎屑者则摄食海草残叶。

海草床为海洋动物提供庇护所和栖息场所。由海草植被结构形成的海草床水域特殊的理化环境,如较低的水流、粒径细小且稳定的泥沙底质,以及植被所形成的阴影等,也会吸引一些海洋动物聚集。例如,鳗草是温带海域泥沙底质中常见的一种海草,有些海区鳗草的植株高度可达两米以上,形成广阔的海草床,是海参、贝类、鱼类等良好的栖息地。海草床还可以吸引大天鹅、“美人鱼”儒艮的青睐。

02区分海草和海藻

海草和海藻都是在海里生长的植物,说到海草,人们通常会将这两种植物混淆。在这里我做下科普。简单地说,海藻是孢子植物,通常固着于海底或某种固体结构上,是基础细胞所构成的单株或一长串的简单的水生植物,大量出现时分不出茎或叶。而海草是被子植物,是高等植物中的开花植物,是一类生活在温带海域沿岸浅水中的单子叶草本植物,通常具有发达的根系和地下茎。

海藻是海洋生物中的一个大家族。小至从显微镜下才能看得见的单细胞硅藻、甲藻,大到高达几百米的巨藻,共有8000多种。褐藻是海洋中特有的藻类,其特点就是体型巨大,巨藻、墨角藻、囊叶藻、海带、马尾藻就是褐藻的代表性植物。

和海草床一样,海藻场也有许多生态功能。藻场是许多鱼类、贝类的产卵场和稚鱼育成场。藻场能为水生生物供给天然饵料,有的水生生物终生在藻场生活,有的成长后逐渐移向深海或外海。海藻在光合作用中产生氧气,这些溶解氧不仅为其他生物的成长提供氧气,还能调节中底层水的贫氧状态和底土的无氧状态,使原本恶化的底质、水质得以改善,从而修复生态环境。藻场还能缓解赤潮发生。

海草为海水养殖绿色发展做出贡献。首先,海草中含有大量食用海藻酸、淀粉、镁、锰、铁、钴、大量碘等生物体所需的常量、微量元素,以鳗草为原材料的复合肥料已经成为海胆、海参养殖中重要的饵料;海草床具有强大的净化水质能力,对海水养殖的尾水处理起重要作用。除了水产养殖,科技人员近期正在研究将海草用于家畜养殖中,以提高家畜的抗病能力、生长速度和肉质等。

海草床资源可以带动相关加工业的发展。海草干草,尤其是鳗草属和虾形草属的海草干草,具有抗腐蚀和保温耐用的特点,可加工为隔音及保温材料。在我国北方地区,沿海的渔民常用海草建造屋顶,以保温和防雨。另外,用海草编织的工艺品,如海草画、海草篮、海草包等是出口创汇的重要产品。

海草和海藻具有食用价值和药用价值。海草和海藻并不都是给鱼虾们吃,它们具有直接的经济价值。海草也是一种蔬菜,对人体来说是很有营养的。它们富含碳水化合物、糖、粗蛋白、钙、粗纤维,铁的含量也很高。在药用价值方面,海藻加工的保健品、药品等越来越受欢迎,从海草中提取的有效成分,被制成美容护肤品,被广大消费者所喜爱。

海草床资源可以带动相关高科技产业的发展。美国科学家正在研究海草上的真菌和微生物,寻找含有对抗癌症和其他疾病的有效成分。

然而,海草床正在逐渐地消失,主要原因是什么?

人为污染是海草床衰落的最重要因素,主要是陆地和海上排放的污染。陆地的工业与生活污水、海上的船舶污染物排放及投饵过度等,都会引发海水富营养化并带来悬浮物,这些都会大大降低海草床的光射入,削弱海草光合作用的能力,严重阻碍了海草的生长,继而导致整个海草种群的衰落。同时,一些不当行为,如桩吊养贝类、围网养殖、炸鱼、毒鱼和电鱼、拖网捕鱼、开挖航道等活动,都会对海草床的生态环境产生威胁。

全球气候变化也是造成海草床衰退的原因之一,科学家们正在寻找相关证据。

联合国环境规划署提出的12条倡议分别从科研、高新技术应用、公众科普、国际社会合作及管理措施的制定与实施等方面提出了顶层设计,而我在这里要说的,是我国正在推行的一项修复海草床的行之有效的措施——海洋牧场。

海洋牧场是我国正在兴起的一种新型海洋渔业生产方式。顾名思义,和草原放牧牛羊类似,海洋牧场是在海洋中放牧鱼贝类等海洋生物。

海洋牧场的建设主要包括生境构建、资源养护、管护维护等方面。生境构建的主要目的是为海洋生物提供适宜的环境,通俗地说就是为它们“搭房子”和“建花园”,让水生生物有舒服的生活环境。

海草床在海洋牧场中的功能包括:提供食物、营造栖息地(包括产卵场、育幼场和庇护场所)、固碳(气候调节)等等。这两种生境在海洋牧场中起着举足轻重的作用。因此,在海里种草,就是海洋牧场建设的一个重要环节。

那海洋牧场中怎么种草呢?一种是移植法:首先要明确附近海域生长的优势海草是哪些种类,播种时间通常选择在实施海域的低潮期或平潮期。然后从海草生长旺盛区域中移植出少部分的成体海草植株,类似于常见的带土栽培技术,即把海草成块铲起,装入托盘或类似于花盆的容器内,在目标海区挖同等大小的坑,将整个“草皮”埋入坑内。

另一种方式是海草种子播种法:在北方温带海域,最佳播种时机一般是在秋季,利用包裹种子的硅胶介质的“机械播种器”及抽水泵,固定在喷洒种子的播种船上,进行播种。还有学者提出可以利用室内已培育好的海草苗,就像种植水稻一样一棵棵移植到需要修复的海草床。

最后补充一点,海中花园的建设不单是种海草、种海藻、种珊瑚,还有许多现代科技手段会让海里花园更漂亮。海草床修复好了,海洋生态改善了,不但供我们食用的水产品多了,而且人们的休闲娱乐方式也得到了丰富:人们可以到海里钓鱼,可以去体验渔民的工作,或欣赏各类可爱的动物和五彩缤纷的水中植物,人类与自然的关系进一步密切,这该是多么美好的事啊!