天鵝湖海域的海草。

中國海洋大學(xué)供圖

海草床生態(tài)系統示意圖。

中國海洋大學(xué)供圖

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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(zhù)重要作用。

16年來(lái)，中國海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院教授張沛東與團隊成員在黃渤海修復養護海草床2萬(wàn)余畝，并建立起相對完整的溫帶海草床生態(tài)修復技術(shù)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(jìn)了水里。

隨著(zhù)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(kāi)草細細瞧，底下“寶貝”真不少，海螺、蟹、貝……張沛東拿著(zhù)防水紙，觀(guān)察一番，記下海草最新生長(cháng)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(cháng)，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(xué)水產(chǎn)學(xué)院教授張沛東與團隊成員用16年時(shí)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(cháng)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，昔日成百上千只大天鵝翩躚起舞的畫(huà)面已然不見(jiàn)，寒風(fēng)吹過(guò)，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？“老鄉們說(shuō)，因為鰻草少了。”張沛東解釋?zhuān)牪菔菧貛ШＳ驈V泛生長(cháng)的一種海草，是大天鵝越冬的重要食物，對保護當地海洋生態(tài)起著(zhù)重要作用。

上世紀70年代，為保護海洋漁業(yè)資源，當地將天鵝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(zhì)下降，鰻草難以適應環(huán)境變化，大面積退化。后來(lái)，堵口拆除，海草床才開(kāi)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，當時(shí)我國溫帶近岸海域超過(guò)80%的海草床已經(jīng)消失，淺海水域生物多樣性正在下降。于是，他們決定帶領(lǐng)學(xué)生“種草”，共同探索修復海草床生態(tài)系統。

“要想‘種草’，前期得開(kāi)展大量調查試驗，弄清楚海草的生長(cháng)特性，才能采取針對性措施。”張沛東說(shuō)，光這個(gè)過(guò)程，他們用了10年。

在查閱大量文獻的基礎上，他們同步開(kāi)展室內試驗，“鰻草喜歡的溫度、鹽度、光照強度是多少，得通過(guò)一次次對比試驗摸索出來(lái)。”團隊成員李文濤說(shuō)。

室內試驗僅是輔助。“在自然海域，鰻草什么時(shí)候開(kāi)花、結種？種子脫落后，又在什么時(shí)間萌發(fā)？……這些都要通過(guò)海區調查探清。”為此，張沛東與團隊成員學(xué)會(huì )了潛水。“調查最大的難點(diǎn)是對鰻草認識不足，方法難以掌握，比如開(kāi)花與溫度等條件密切相關(guān)，去早了，還沒(méi)開(kāi)花；去晚了，花都開(kāi)完了，常常錯過(guò)最佳取樣期。”他說(shuō)。

怎么克服這些困難？團隊成員扎根海畔，與漁民同吃同住，無(wú)論嚴寒酷暑，都堅持下海取樣。冬季，海邊寒氣刺骨，可此時(shí)正是大天鵝來(lái)越冬的時(shí)候，也是觀(guān)察海草的重要時(shí)期。“夜里潮水低，調查方便，我們常常凌晨出海，先鑿開(kāi)厚厚的冰，再下到冰冷刺骨的海水中取樣。”張沛東笑道，雖然穿了加厚防護服，但還是難抵寒氣。

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

如何用低成本實(shí)現高質(zhì)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(mén)柱上的牌子，寫(xiě)著(zhù)“山東榮成鰻草科技小院”。

屋內，桌上放著(zhù)各種試驗裝置。幾名學(xué)生蹲在地上，正在整理剛從天鵝湖取來(lái)的植株樣本。

看似其貌不揚的科技小院，一頭連著(zhù)蔚藍大海，一頭連著(zhù)高校科研——

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(zhuān)門(mén)提供廠(chǎng)房、辦公場(chǎng)所等，作為中國海洋大學(xué)師生團隊的科研主場(chǎng)地。2022年，合作更進(jìn)一步，中國海洋大學(xué)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，前期畢竟是小規模試驗，不太計較成本。接下來(lái)要進(jìn)行大規模海區驗證，看方案是否可行，能否找到低成本、高質(zhì)量的修復辦法。”張沛東說(shuō)，經(jīng)過(guò)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“醫生”一樣，“診斷”鰻草退化的原因，再有針對性地修復生境。“例如，有的池塘與海相連，多年前養蝦、海參，里面有一些廢棄網(wǎng)具，阻礙了海草生長(cháng)，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。”張沛東說(shuō)。

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(jiàn)的藻類(lèi)不同。“它既可以有性繁殖，通過(guò)播種種子的方法修復，又可以無(wú)性繁殖，通過(guò)移植植株的方法修復。”張沛東介紹。

播種法怎么播？在科技小院車(chē)間，可以看到鰻草種子保存池內浸泡著(zhù)密密麻麻的種子，似一顆顆綠色麥仁。“鰻草種子在自然環(huán)境中留存率低，這些都是我們從不同海區人工采集來(lái)的。”張沛東從水中拎起一包種子，“種子整理后，可以通過(guò)人工播種的方式，投放到自然水域。”

相比陸地播種，海底作業(yè)難度大大提升。“海草種子很輕，撒進(jìn)海里，會(huì )受水流沖擊漂到岸邊或者深水區，或者被動(dòng)物吃掉，就沒(méi)法萌發(fā)。”張沛東說(shuō)，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(huì )自然克隆出新的草床斑塊，但這種方法帶有一定未知性。”張沛東說(shuō)，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(diǎn)，就是種子萌發(fā)期太長(cháng)。溫帶海草大部分都是頑拗型種子，種皮堅硬，成熟脫落后會(huì )進(jìn)入很長(cháng)的休眠期，從采集到萌發(fā)可能需要80多天。”李文濤說(shuō)。

能否讓種子在短時(shí)間內萌發(fā)？種子萌發(fā)池里，有一些長(cháng)形花盆，盆中的泥土里，鰻草種子正在靜靜萌發(fā)。“促萌時(shí)用淡水，隨著(zhù)種子成長(cháng)，水的鹽度要一點(diǎn)點(diǎn)升高，成苗后讓它慢慢適應海水鹽度，再移栽到海底。”李文濤介紹，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(shù)體系。有了修復技術(shù)，是否意味著(zhù)可以大面積驗證使用？張沛東搖了搖頭：“修復要尊重科學(xué)、因地制宜。”

2022年，中國海洋大學(xué)師生團隊牽頭編制的行業(yè)標準《海草床建設技術(shù)規范》獲農業(yè)農村部批準發(fā)布。這套技術(shù)規范專(zhuān)門(mén)提出了海草床生態(tài)修復選址應關(guān)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(gè)海草床生態(tài)修復技術(shù)行業(yè)標準，為規范并保障我國海草床生態(tài)修復工程提供了技術(shù)依據。

“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(cháng)約兩尺，形似汽艇。仔細看，邊角處有8個(gè)小孔。

這是張沛東指導學(xué)生彭立業(yè)研發(fā)的“無(wú)人播種船”。“以前，我們要去海里播撒種子，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(shuō)，與老師一交流，他想到了陸地上的飛播，“在沙漠，人們會(huì )開(kāi)飛機播種樹(shù)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(kāi)始研制無(wú)人播種船。“給種子包裹一層材料，避免粘連，同時(shí)增加重量，防止被沖走；設計小船時(shí)，參考自動(dòng)投餌，通過(guò)8個(gè)氣孔將種子噴出。”彭立業(yè)說(shuō)，“使用時(shí)，人無(wú)需下海，站在岸邊，遙控機器就能均勻播種。”

為了提高“種草”效率，團隊老師時(shí)常鼓勵年輕人要“大膽探索、勇于創(chuàng )新”。除了無(wú)人播種機，師生們還研制了具有自主知識產(chǎn)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，工作效率提升數倍。

在張沛東看來(lái)，目前海草床的修復不僅是技術(shù)、學(xué)科的融合，還要跟產(chǎn)業(yè)融合，實(shí)現保護修復與開(kāi)發(fā)利用“兩條腿”走路——

“未來(lái)，要試著(zhù)把海草床的生態(tài)修復與固碳增匯、綠色生態(tài)牧場(chǎng)、高價(jià)值生態(tài)產(chǎn)品、漁旅文化等有機結合，實(shí)現生態(tài)效益與經(jīng)濟效益雙贏(yíng)。”張沛東說(shuō)，除了固碳增匯，他們已經(jīng)在一些修復海域嘗試養殖海參和牡蠣。

截至目前，中國海洋大學(xué)師生團隊已參與國內10多個(gè)海底生態(tài)修復項目，在黃渤海累計修復養護海草床2萬(wàn)余畝；天鵝湖海域四成以上的海草床已被修復，每年前來(lái)越冬的大天鵝最多時(shí)可達8000多只。

海底“種草”不易，許多人問(wèn)張沛東：“16年，你們靠什么堅持下來(lái)？”

張沛東說(shuō)：“一株株小草扎根、長(cháng)大，為大海帶來(lái)生機與希望，這不就是我們堅持的理由嗎？”