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世界海草日|海里小小一株草,地球万万少不了
2024-03-01

2022年5月,联合国通过决议,宣布每年的3月1日为世界海草日。一谈起草原,或许第一个浮现在你脑海的是白云飘、马儿飞驰的大草原,但你知道吗?在海底同样有这样一片片美丽的水中“草原”。这些一望无际的水中“草原”通常被称为海草床或海草草甸(seagrass meadow 或 seagrass bed)。

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沙质海床上的海草(图库版权图片,转载使用可能引发版权纠纷)

01 海草为啥能在水中生活?

海草是妥妥的开花高等植物,它具体属于被子植物门单子叶植物纲,目前全球确定共有72种分属到不同的科属中。在物种演变过程中,它被认为是通过至少3次独立演变事件再次回到海洋中生长繁殖的植物,与陆地植物有共同的祖先。为何它能在水中生活?

(1)与陆地植物相比,海草在进化的过程中丢失了参与气孔发育和合成挥发性物质的基因,这使得海草能够在海洋中生存并抵抗病菌入侵。

(2)海草丢失了抗紫外线基因,而与光捕获有关的基因反而增加。

(3)最重要的是,海草恢复了产生硫酸化多糖的基因,这可以促进细胞壁中的水分和离子保留,使得其能够在高盐高渗透压的海水中维持正常的渗透压。

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从麦加岛拍摄的博伊杜朗岛的海草(图库版权图片,转载使用可能引发版权纠纷)

海草在水下如何繁殖?

海草由根、茎、叶组成,生活在热带、温带的近海域或滨海河口区水域中,可通过有性和无性两种方式进行繁殖,有趣的是,据澳大利亚报道,研究人员在澳大利亚海岸发现了世界上目前已知的最大植物——一株波西多尼亚海草,它覆盖了澳大利亚西海岸约180平方公里的浅海区,已生长超过4500年;并且基因测序数据显示这片“水下草原”是由一株海草铺展开来的。

02 海草不止对海洋有益

海草床分布在6大洲的159个国家,面积超过30万平方公里,是地球上分布最广泛的沿海栖息地之一。它不仅为渔场提供了宝贵的育苗环境,同时还为大量海洋生物,包括鱼类、贝类和受威胁或濒危及珍稀物种(如儒艮、海马和绿海龟等)提供庇护场所和食物。此外,海草不止对海洋本身有益:

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在海草中睡觉的刺鲀(图库版权图片,转载使用可能引发版权纠纷)

▶抵御病菌:有研究报道,从海草组织中分离出多种化合物,它们可以杀死或抑制多种病原体,有效减小了海水中的细菌负荷。这不仅减少珊瑚病害和海产品污染,同时大大减少了鱼类、无脊椎动物、人类接触病原菌的机会。

▶护堤减灾:对海草作为水中生长于近海岸的根茎植物,可以抓紧泥土,起到护堤减灾的作用。特别是在海水上涌时,可以减小海流速度帮助泥沙沉积。

▶调节气候:作为全球重要的碳库,尽管海草床只覆盖了0.1%的海底面积,但储存了全球海洋碳的18%。这使得它与红树林、珊瑚礁在海洋生态系统中并称为地球上三大生产力最高的系统。

▶修复生态:海草床在全球碳、氮、磷循环中具有重要作用,它可以吸收超过自身需求的氮磷营养物,从而调节水体的营养水平。通过呼吸作用和光合作用,参与海洋碳循环,调节水体溶氧和pH水平,进而缓解海水酸化,增强珊瑚礁等生态系统的修复。

03 可是,水下草原很脆弱

据联合国数据,自九十世纪末以来,全球海草面积减少了近30%,在72种海草中至少有22种正在减少。原因有很多,但基本可以归为自然和人为因素。

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苏格兰北艾尔郡的海草(图库版权图片,转载使用可能引发版权纠纷)

流行病

由于海草草甸通常以单一的一个物种为主,使得它们很容易受到流行病的影响。例如,在20实际30年代,一种名为“wasting disease”的流行性疾病使得北大西洋近90%的蔓草死亡;同时期,佛罗里达湾超过4000公顷的海龟草死亡。

极端气候

2020年1月,西班牙地中海沿岸遭受了近年最严重的气候事件之一——格洛丽亚风暴的袭击,造成了草甸海草的嫩枝脱落和死亡,及沉积物漂移泥土松动,据研究人员称,受影响的草甸可能需要几十年甚至上百年的时间才能恢复。

人类活动

沿海开发(围填海、港口建设、挖沙等)、航道疏浚、不当的抛锚和划船行为都会对海草产生无法逆转的损害;过度捕捞、水产养殖、物种入侵(私自放生等)等其他活动间接影响甚至破坏平衡的食物网,使得食草动物减少,导致水中藻类疯长,进而减少水中的光照量,导致海草减少。此外,农业工业径流、生活污水的排放都会对水体和海洋基质产生影响,进而引起海草床退化。

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红海光滑的带状海草(图库版权图片,转载使用可能引发版权纠纷)

作为海洋生态系统的哨兵,海草是水质变化、沉积物负荷和其他输入物的敏感复合体,它生长状态的兴衰预示着环境的变化。当水体富营养化、水质下降时,海草草甸会让位于大型藻类和微型藻类,而逐渐退化。它们的消失会威胁到数以万计以它们为栖息地的物种。同时,海草的消失也会影响沿海初级生产、碳储存和营养循环,以及减少对海洋近海和远海区域生态系统的能量补贴,进而降低这些生态系统的次生生产力。

试想,若海草消失,储存上亿年的碳源将重新回到地球碳循环中,那时对全球气候变化产生的影响将是巨大的。更重要的是,如果目前海草消失的速度持续或加快,对生态系统的造成的损失将会持续增加,造成更严重的经济损失。

04 保护海草,人人有责

海草对生存条件要求较高,想要人工修复海草床难上加难。传统采用直接播种的方式,但是海草种子在海底容易受到水流冲击,滞留于海底表面而被其他动物吃掉,即使种子可以正常发芽,但由于自身比重变轻,常被海浪卷起并扑打到岸边乃至死亡。

采用移栽种植方式,将采集的海草种子在陆地种植培育后再移栽,或从其他健康草甸移植成年海草,虽然一些地区已取得一定成效,但是也耗费了巨大的人力财力,且速度较慢;另外,由于这些移植项目毕竟只涉及到少数的海草物种和区域,从空间角度来看,并未能阻止海草消退的步伐。

通过对海草移植方法总结及管理方法的改进,部分地区采用了“设计以科学为基础的管理和保护办法,支持政策和协商一致的规则,减少压力因素积累的效应,适应对海草的广泛影响,以保护它们免受进一步的影响”的全系统管理战略,并初显效果。例如,通过减少营养点源长达20年的努力,佛罗里达州坦帕湾的总氮负荷减少了50%,水体透明度增加了将近50%,这使得海草面积相比于1982年恢复了原总面积的25%。

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佛罗里达群岛国家海洋保护区的海草床(图库版权图片,转载使用可能引发版权纠纷)

无独有偶,在葡萄牙的一个高度富营养化的河口,通过改变河口水力学和控制破坏性的捕捞活动,使得水体氮负荷减小,进而使得海草面积从0.02平方公里(1997年)增加到1.6平方公里(2002年)。

当然,在恢复海草床的同时,最重要的保护措施就是消除导致海草退化的因素。如努力避免来自农业、水产养殖和城市过量营养物质和有机物的输入;设法避免船锚和渔具造成的机械损伤;控制渔业的过度捕捞活动,维持海洋食物网的平衡等。

鉴于海草对人类、海洋系统以及应对全球气候变化的重要作用,2022年5月,联合国会议通过决议,确立每年的3月1号为世界海草日,以加强人们对海草的认识和保护意识,促进和推动海草的养护活动。在此,各个国家也积极制定并采取相应的保护恢复策略。希望我们每个人在支持国家和当地政府政策的同时,也可以从自身做起,采取一些简单措施来保护海草的生存环境,例如不乱丢垃圾、不私自放生、节约使用能源资源、减少农药杀虫剂的使用剂量等,一起爱护守护我们地球家园的每一位成员。

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作者:阿筱凡 中国科学院植物研究所硕士

审核:王康 国家植物园科普馆馆长、教授级高级工程师

出品:科普中国

监制:中国科学技术出版社有限公司、中科数创(北京)数字传媒有限公司

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