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16年,種下2萬多畝“海底草原”

2024-07-08 09:14:17   

天鵝湖海域的海草。中國海洋大學供圖

海草床生態(tài)系統(tǒng)示意圖。中國海洋大學供圖

海草是由陸地植物演化到適應海洋環(huán)境的高等植物,對海洋生態(tài)保護起著重要作用。

16年來,中國海洋大學水產學院教授張沛東與團隊成員在黃渤海修復養(yǎng)護海草床2萬余畝,并建立起相對完整的溫帶海草床生態(tài)修復技術體系。

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、一團團,向遠處延展;撥開草細細瞧,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,中國海洋大學水產學院教授張沛東與團隊成員用16年時間,在海底種植海草,保護海洋生態(tài)環(huán)境。

研究從何切入?

潛心調查,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,對保護當?shù)睾Q笊鷳B(tài)起著重要作用。

上世紀70年代,為保護海洋漁業(yè)資源,當?shù)貙⑻禊Z湖海域與外海相通的流口堵上,導致水體交換能力變差、水質下降,鰻草難以適應環(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,但恢復速度極慢。

不光是天鵝湖海域。多地調研后,他們發(fā)現(xiàn),當時我國溫帶近岸海域超過80%的海草床已經消失,淺海水域生物多樣性正在下降。于是,他們決定帶領學生“種草”,共同探索修復海草床生態(tài)系統(tǒng)。

“要想‘種草’,前期得開展大量調查試驗,弄清楚海草的生長特性,才能采取針對性措施?!睆埮鏂|說,光這個過程,他們用了10年。

在查閱大量文獻的基礎上,他們同步開展室內試驗,“鰻草喜歡的溫度、鹽度、光照強度是多少,得通過一次次對比試驗摸索出來?!眻F隊成員李文濤說。

室內試驗僅是輔助。“在自然海域,鰻草什么時候開花、結種?種子脫落后,又在什么時間萌發(fā)?……這些都要通過海區(qū)調查探清?!睘榇耍瑥埮鏂|與團隊成員學會了潛水?!罢{查最大的難點是對鰻草認識不足,方法難以掌握,比如開花與溫度等條件密切相關,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?團隊成員扎根海畔,與漁民同吃同住,無論嚴寒酷暑,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停{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,雖然穿了加厚防護服,但還是難抵寒氣。

歷經10年潛心調查,團隊對鰻草的認識逐漸清晰,厘清了生長特性、明確了生長環(huán)境,為后續(xù)修復工作打下堅實基礎。

如何用低成本實現(xiàn)高質量修復?

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,桌上放著各種試驗裝置。幾名學生蹲在地上,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,一頭連著蔚藍大海,一頭連著高??蒲小?/p>

2008年,同樣致力于海洋生態(tài)修復的馬山集團有限公司,在距天鵝湖不遠處專門提供廠房、辦公場所等,作為中國海洋大學師生團隊的科研主場地。2022年,合作更進一步,中國海洋大學與馬山集團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、高質量的修復辦法。”張沛東說,經過一次次試驗,團隊最終保留3種主要修復手段。

有的海域由于人為等因素導致鰻草退化,他們就要像“醫(yī)生”一樣,“診斷”鰻草退化的原因,再有針對性地修復生境?!袄纾械某靥僚c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,還鰻草自然恢復空間,這就是生境修復法?!睆埮鏂|說。

但是,靠自然恢復速度太慢,如何借助人工手段加快修復速度?

海草作為高等植物,繁殖方式與海洋中常見的藻類不同?!八瓤梢杂行苑敝?,通過播種種子的方法修復,又可以無性繁殖,通過移植植株的方法修復?!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浸泡著密密麻麻的種子,似一顆顆綠色麥仁?!蚌牪莘N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)?!睆埮鏂|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?!睆埮鏂|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,成熟脫落后會進入很長的休眠期,從采集到萌發(fā)可能需要80多天?!崩钗臐f。

能否讓種子在短時間內萌發(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)。“促萌時用淡水,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)修復技術體系。有了修復技術,是否意味著可以大面積驗證使用?張沛東搖了搖頭:“修復要尊重科學、因地制宜?!?/p>

2022年,中國海洋大學師生團隊牽頭編制的行業(yè)標準《海草床建設技術規(guī)范》獲農業(yè)農村部批準發(fā)布。這套技術規(guī)范專門提出了海草床生態(tài)修復選址應關注的主要因素和遵循的各項條件,描述了植株移植等建設方法,成為我國首個海草床生態(tài)修復技術行業(yè)標準,為規(guī)范并保障我國海草床生態(tài)修復工程提供了技術依據(jù)。

“種草”有什么新突破?

修復與利用“兩條腿”走路

科技小院里有條白色小船,長約兩尺,形似汽艇。仔細看,邊角處有8個小孔。

這是張沛東指導學生彭立業(yè)研發(fā)的“無人播種船”?!耙郧埃覀円ズ@锊ト龇N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,人們會開飛機播種樹苗,我們能不能研發(fā)一種到海里播種的機械?”

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,遙控機器就能均勻播種?!?/p>

為了提高“種草”效率,團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,師生們還研制了具有自主知識產權的植株直插機、種子直播機、播種泥塊制備機、夾苗機、苗繩移植機等海草床輔助修復設施,工作效率提升數(shù)倍。

在張沛東看來,目前海草床的修復不僅是技術、學科的融合,還要跟產業(yè)融合,實現(xiàn)保護修復與開發(fā)利用“兩條腿”走路——

“未來,要試著把海草床的生態(tài)修復與固碳增匯、綠色生態(tài)牧場、高價值生態(tài)產品、漁旅文化等有機結合,實現(xiàn)生態(tài)效益與經濟效益雙贏?!睆埮鏂|說,除了固碳增匯,他們已經在一些修復海域嘗試養(yǎng)殖海參和牡蠣。

截至目前,中國海洋大學師生團隊已參與國內10多個海底生態(tài)修復項目,在黃渤海累計修復養(yǎng)護海草床2萬余畝;天鵝湖海域四成以上的海草床已被修復,每年前來越冬的大天鵝最多時可達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,為大海帶來生機與希望,這不就是我們堅持的理由嗎?”

來源:人民網(wǎng)
編輯:牛姣
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