為保護(hù)珊瑚礁，科學(xué)家潛到南海海底“植樹造林”！
珊瑚礁是海底世界的一大奇觀，以其美麗和多樣性聞名于世。與陸地上熱帶雨林聚集著許多生物一樣，它也會吸引大量海洋生物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，雖然珊瑚礁僅占海洋面積的0.25%，卻有四分之一的海洋生物依賴其生存。近年來，中國加大了對海洋珊瑚礁的保護(hù)力度，一批批科學(xué)家潛入海底“植樹造林”，在我國南海開展了大規(guī)模的珊瑚礁人工修復(fù)工作，截至目前已成功種植和修復(fù)珊瑚礁約30萬平方米。
那么，珊瑚礁對海洋生態(tài)系統(tǒng)有何重要意義？海底“植樹造林”是怎么進(jìn)行的？未來我國將如何保護(hù)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)？今天我們請中國科學(xué)院南海海洋研究所副研究員劉騁躍來聊聊這個(gè)話題。
中國南海是珊瑚礁主分布區(qū)
東漢文學(xué)家班固在《西都賦》中寫道：“珊瑚碧樹，周阿而生”，“珊瑚”一詞便出自于此?？梢韵胂竽菢拥膱鼍埃涸谏衩氐暮Ｑ笊钐帲⌒〉纳汉飨x成群聚集，經(jīng)過一代代的繁衍，它們分泌出的石灰質(zhì)成為了保護(hù)自己的外殼，再歷經(jīng)千萬年海水的洗禮，最終形成了五彩斑斕的島礁。
珊瑚礁是由珊瑚蟲、珊瑚藻、軟體動物外殼及有孔蟲等鈣質(zhì)生物的石灰質(zhì)骨骼殘?bào)w，經(jīng)世代不斷堆積形成的一種巖石體，以造礁珊瑚的碳酸鈣骨骼為主體。其中，最主要的造礁珊瑚是造礁石珊瑚，它與蟲黃藻共生，能分泌碳酸鈣，具有強(qiáng)大的造礁功能。
科學(xué)家把以珊瑚礁巖體為依托發(fā)育而成的生物群落及其所處生態(tài)環(huán)境形成的統(tǒng)一整體，稱為珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)。它作為熱帶亞熱帶最突出的代表性海洋生態(tài)系統(tǒng)，素有“海洋熱帶雨林”的美譽(yù)，且對維持海洋生態(tài)平衡、漁業(yè)資源再生、生態(tài)旅游觀光、海洋藥物開發(fā)及保護(hù)海岸線等至關(guān)重要，具有突出的生態(tài)學(xué)功能和社會經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
雖然珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)占據(jù)的海洋面積很小，卻孕育著四分之一的海洋生物，唯一的“缺點(diǎn)”就是對生長環(huán)境很“挑剔”。造礁石珊瑚的生長發(fā)育對環(huán)境要求極為嚴(yán)格，適合其生長的溫度范圍為20℃-28℃，超過這個(gè)范圍，與珊瑚共生的蟲黃藻便可能因受到影響而逸出，從而表現(xiàn)為珊瑚白化。一般認(rèn)為，年最低月平均水溫18℃為珊瑚礁分布的界限，低于此溫度就無法形成。此外，造礁石珊瑚生長所需的鹽度范圍為27‰-40‰，對光照強(qiáng)度的要求使其通常生長于水深小于30米，且底質(zhì)穩(wěn)固、具有清澈和低營養(yǎng)水體的海區(qū)。
全球珊瑚礁總面積現(xiàn)有28萬至60萬平方千米，集中分布于印度-太平洋區(qū)系和大西洋-加勒比海區(qū)系兩個(gè)海區(qū)。其中，前者是造礁石珊瑚種類多樣性最高的區(qū)域，大約有1200種。
我國南海珊瑚礁正是印度-太平洋區(qū)系的重要組成部分，總面積約38461平方千米,主要分布在華南大陸沿岸、臺灣島和海南島沿岸，以及南海的東沙群島、西沙群島、中沙群島、南沙群島。目前，中國共記錄造礁石珊瑚445種，其中西沙群島分布的造礁石珊瑚種類占到總數(shù)的50%以上，共有251種；而南沙群島分布的造礁石珊瑚種類占到總數(shù)的85%以上，共有386種。
環(huán)境與人為因素嚴(yán)重危及珊瑚
作為具有豐富生物多樣性與高生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)，珊瑚礁不僅能為人類提供大量的食物、原材料，還能通過削弱海浪能量的方式防止海岸受到侵蝕，同時(shí)也為人類提供了寶貴的旅游資源。
從20世紀(jì)80年代開始，珊瑚礁的重要性及其面臨的危機(jī)逐步引起了國際社會的廣泛關(guān)注，1997年至1998年海水溫度異常升高引起的珊瑚礁大面積白化事件更是給全世界敲響了警鐘。此后，許多國家加強(qiáng)了對珊瑚礁的保護(hù)，并在珊瑚礁保護(hù)修復(fù)方面進(jìn)行了探索嘗試，如立法保護(hù)、劃建保護(hù)區(qū)、人工修復(fù)等。
▲珊瑚礁修復(fù)效果（A珊瑚移植1天，B珊瑚移植6個(gè)月，C珊瑚移植1年，D珊瑚移植1年半）
隨著全球氣候變化與人類活動的影響，我國大陸海域造礁石珊瑚在過去的30年里經(jīng)歷了快速退化過程，將近80%的活珊瑚被破壞。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，海南島近些年有80%-95%的珊瑚礁退化，其中，三亞鹿回頭珊瑚資源覆蓋率從1990年的30%-40%下降到2002年的23%左右，2002年至2003年該海域長棘海星的爆發(fā)又使珊瑚覆蓋率急劇下降到15%，因?yàn)殚L棘海星可以直接攝食造礁石珊瑚導(dǎo)致其退化。
雖然中國南海海域的珊瑚礁不在近岸，但受近些年破壞性漁業(yè)捕撈、海岸建設(shè)、珊瑚疾病爆發(fā)、長棘海星爆發(fā)等因素影響，該區(qū)域珊瑚礁也出現(xiàn)了嚴(yán)重退化現(xiàn)象。在過去10年至15年，南海各島礁的珊瑚平均覆蓋率從超過60%下滑到20%左右，下滑速度甚至遠(yuǎn)大于近岸珊瑚礁的退化速度。其中，東沙群島在1994年時(shí)北部造礁石珊瑚覆蓋率為80%-95%、南部覆蓋率為15%-20%，后因破壞性捕魚行為導(dǎo)致造礁石珊瑚覆蓋率在1998年時(shí)下降了60%-99%，2008年該區(qū)域潟湖內(nèi)的造礁石珊瑚因白化事件大面積衰退，珊瑚覆蓋率降至不足10%。西沙群島海域的珊瑚礁也因軍事活動、珊瑚開采、破壞性捕魚作業(yè)等的干擾而出現(xiàn)退化。
科學(xué)家海底挽救珊瑚出奇招
珊瑚礁資源因人類活動、環(huán)境變化等因素而出現(xiàn)的快速衰退現(xiàn)象，會直接影響到海岸生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、漁業(yè)的持續(xù)、海岸帶的水土保持和旅游業(yè)的發(fā)展。因此，為防止珊瑚礁資源進(jìn)一步退化，中國科學(xué)家實(shí)施了多種針對性保護(hù)措施，其中，修復(fù)措施對受損珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)起到了關(guān)鍵作用。
現(xiàn)任中國科學(xué)院南海海洋研究所海南熱帶海洋生物實(shí)驗(yàn)站站長的黃暉研究員早在上世紀(jì)90年代便開始帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行珊瑚礁生態(tài)修復(fù)的研究和試驗(yàn)工作，其研究團(tuán)隊(duì)獲得國家發(fā)明專利數(shù)十項(xiàng)，并主持撰寫了我國首個(gè)珊瑚礁生態(tài)修復(fù)的國家標(biāo)準(zhǔn)。研究團(tuán)隊(duì)在廣東廣州和海南三亞、萬寧，以及西沙群島、南沙群島開展珊瑚礁修復(fù)，移植珊瑚在10萬株以上，修復(fù)退化珊瑚礁面積超30萬平方米。
基于我國目前取得的珊瑚礁修復(fù)研究結(jié)果，主流的有效修復(fù)技術(shù)包括3種：造礁石珊瑚的有性繁殖、斷枝培育和底播移植。
有性繁殖技術(shù)
▲鹿角屬珊瑚正在排出精卵團(tuán)
這種技術(shù)主要是利用珊瑚的繁殖生物學(xué)特性，在其繁殖期通過促進(jìn)珊瑚生殖配子結(jié)合形成受精卵，提高受精率；隨后對其培育至浮浪幼蟲階段，通過放入附著基或附著誘導(dǎo)物促使珊瑚浮浪幼蟲附著變態(tài)形成珊瑚幼體；再通過對珊瑚幼體的人工培育，提高幼體存活率，使其生長至合適的大小。通過這種人工技術(shù)的輔助，可以降低珊瑚繁殖過程中限制因素的影響，大大提高珊瑚受精卵發(fā)育至幼體的比例。
斷枝培育技術(shù)
▲斷枝培育的鹿角屬珊瑚
斷枝培育技術(shù)就是通過造礁石珊瑚的無性增殖特點(diǎn)，利用人工培育條件或野外培育技術(shù)促進(jìn)造礁石珊瑚斷枝的增長，達(dá)到移植所需大小。珊瑚斷枝培育方法主要分為珊瑚樹斷枝培育法、浮床斷枝培育法、纜繩斷枝培育法。在選擇具體方法時(shí)，需要綜合考慮修復(fù)區(qū)域的原生造礁石珊瑚種類、底質(zhì)類型、臺風(fēng)和海浪發(fā)生頻次等情況。人工條件下的無性培育技術(shù)關(guān)鍵在于嚴(yán)格控制培育環(huán)境以適合珊瑚生長，其中包括光照、溫度、鹽度、海水pH值與酸堿度、離子濃度等多個(gè)方面，甚至還包括生物因素的控制，成本十分昂貴。而野外培育雖然成本較低，但對環(huán)境條件的控制不足，無法去除惡劣環(huán)境條件與生物因素的影響，可能造成培育失敗。
底播移植技術(shù)
▲鉚釘技術(shù)移植的鹿角屬珊瑚
底播移植技術(shù)是將野外采集或培育的珊瑚斷枝固定在需修復(fù)的珊瑚礁底質(zhì)上，針對不同的珊瑚礁底質(zhì)采用相適應(yīng)的底播移植方法。其目的是使珊瑚斷枝穩(wěn)固在底質(zhì)或礁體上，避免被海浪打翻或造成脫落。目前采用的主要底播移植技術(shù)有鉚釘珊瑚移植技術(shù)、生物黏合劑珊瑚移植技術(shù)和生態(tài)礁珊瑚移植技術(shù)。具體來說，鉚釘珊瑚移植一般應(yīng)用在珊瑚礁底質(zhì)的區(qū)域；生物黏合劑珊瑚移植技術(shù)一般應(yīng)用在堅(jiān)硬的巖石底質(zhì)區(qū)域；生態(tài)礁珊瑚移植則大多應(yīng)用在泥沙等無法直接進(jìn)行珊瑚固定的底質(zhì)區(qū)域。
未來珊瑚物種保護(hù)的技術(shù)方向
經(jīng)過20多年的野外實(shí)踐和室內(nèi)研究，中國科學(xué)院南海海洋研究所珊瑚生物學(xué)與珊瑚礁生態(tài)學(xué)學(xué)科團(tuán)隊(duì)在珊瑚礁生態(tài)修復(fù)方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)通過人工育苗、珊瑚底播移植、珊瑚礁重建和生境恢復(fù)等方法，在廣東和海南開展了系列受損珊瑚礁修復(fù)項(xiàng)目。其中，在海南修復(fù)海域包括南沙群島、西沙群島，以及三亞的亞龍灣、西島、東鑼?shí)u、鳳凰島、小洲島、鹿回頭、蜈支洲島，萬寧的日月灣和大洲島等，修復(fù)面積超過30萬平方米。
從國家層面來看，近年來政府高度重視珊瑚保護(hù)工作，先后通過加入并履行國際公約、加強(qiáng)立法和規(guī)劃、建立保護(hù)區(qū)、開展科研監(jiān)測和生態(tài)修復(fù)、加強(qiáng)宣傳教育和國際合作等，深入推進(jìn)珊瑚物種保護(hù)，取得了一定的成效。
履行國際公約加強(qiáng)立法
為切實(shí)保護(hù)瀕危物種，中國加入了《瀕危野生動植物種國際貿(mào)易公約》(CITES)和《生物多樣性公約》，將列入CITES的珊瑚物種對應(yīng)國家二級重點(diǎn)保護(hù)動物級別進(jìn)行管理，并于2018年將這些珊瑚物種核準(zhǔn)為國家二級重點(diǎn)保護(hù)動物。我國還出臺了多項(xiàng)有關(guān)珊瑚保護(hù)的法律法規(guī)，如《中華人民共和國漁業(yè)法》《中華人民共和國野生動物保護(hù)法》《中華人民共和國海洋環(huán)境保護(hù)法》等。
為珊瑚棲息地建立保護(hù)區(qū)
我國建立了6個(gè)珊瑚保護(hù)區(qū)，分別是海南三亞、廣東徐聞和廣西潿洲島3個(gè)國家級自然保護(hù)區(qū)；福建東山省級自然保護(hù)區(qū)；珠海廟灣和儋州磷槍石島2個(gè)市縣級保護(hù)區(qū)。此外，雷州珍稀海洋生物國家級自然保護(hù)區(qū)、廣東南澎列島國家級自然保護(hù)區(qū)、海南萬寧大洲島國家級海洋生態(tài)自然保護(hù)區(qū)、西南中沙省級水產(chǎn)資源自然保護(hù)區(qū)、廣東大亞灣水產(chǎn)資源省級自然保護(hù)區(qū)也將珊瑚列為重要保護(hù)對象。以上保護(hù)區(qū)的成立，對于我國珊瑚物種及其棲息地的保護(hù)起到了巨大的推動作用。
開展科研監(jiān)測和生態(tài)修復(fù)
為了明晰中國珊瑚物種資源狀況，加強(qiáng)保護(hù)管理，我國從2004年起跟國際接軌，采用國際標(biāo)準(zhǔn)或通用方法開展珊瑚物種棲息地監(jiān)測工作，在福建、廣東、廣西和海南等相關(guān)海域進(jìn)行了珊瑚礁生態(tài)監(jiān)測調(diào)查、珊瑚礁普查以及調(diào)查評估等，為后續(xù)開展珊瑚礁生態(tài)修復(fù)積累了大量數(shù)據(jù)。
未來，我國科學(xué)家將聚焦珊瑚斷枝高效、快速、規(guī)?；嘤夹g(shù)，以及珊瑚礁景觀生境構(gòu)建技術(shù)、造礁石珊瑚強(qiáng)化技術(shù)等，為珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)、合理、高效恢復(fù)提供理論依據(jù)。
總的來看，當(dāng)今世界珊瑚保護(hù)都面臨著同樣的問題，如非法貿(mào)易、非法礁盤漁業(yè)與過度捕撈、海岸工程、旅游壓力、異常升溫導(dǎo)致珊瑚白化、珊瑚“天敵”長棘海星爆發(fā)等。雖然珊瑚礁只是海洋生態(tài)鏈的一環(huán)，但是牽一發(fā)而動全身，為了維護(hù)整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡、保護(hù)海洋生物的多樣性，對于珊瑚礁的保護(hù)不能放棄、仍需繼續(xù)。保護(hù)珊瑚礁，就是保護(hù)海洋家園，這是全人類都需要認(rèn)真對待的一門必修課。
（供圖：視覺中國）
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