出品：科普中国

监制：中国科普博览

编者按：为揭开科技工作的神秘面纱，科普中国前沿科技项目推出“我和我的研究”系列文章，邀请科学家亲自执笔，推荐科研经历，塑造科学世界。让大家跟随站在科技最前沿的探索者们，开启一段段充满热情、挑战与惊喜的旅程。

“像一棵海草，海草，随波飘摇”，随波逐流的一棵棵海草好似“海女孩”的一缕缕秀发随风飘扬。

海草

（图片来源：veer图库）

海草是唯一一类可以适应海洋沉水生活的单子叶被子植物，广泛分布于全球热带和温带沿岸水域。

茂密的海草床具备净化水质、保护海岸、保持海洋生物多样性与储存有机碳等很多生态服务功能，在气候调节和改变人类福祉等方面发挥了重点用途。

近年来伴随气候变化和海洋开发借助强度日益增大，环境改变和人类活动所导致的巨大重压导致海草床生态系统在全球范围内飞速衰退，蔚蓝的海洋患上了“掉头发”症，亟需探寻一味“良药”来遏制这一现象，保护和恢复海草床生态系统。

海草床生态修复是弥补海草床生态系统生物多样性减少和生态系统服务功能损失的必要方法，被视作一种可以有效应付气候变化，保护生物多样性的基于自然的解决方法。

为了补偿或减轻海草床退化所带来的损失，世界不同区域已经积极拓展了很多的生态保护与修复行动，为海草床的恢复与重建积累了宝贵经验，其中一些案例获得了好的反馈和结果，大规模的海草床修复计划在改变局部生态健康和提升生态系统功能水平中起到了要紧用途。

导致海草床退化是什么原因较多，比如水质恶化、物理损伤、物种角逐等等，在拓展人为干涉行动之前第一要探寻致使海草床退化的真的“病因”，才能针对性地拓展保护管理手段。

探寻病因，生境改良

20世纪50-80年代，美国佛罗里达州坦帕湾（Tampa Bay）水体富营养化加剧，致使浮游植物和大型藻类频繁爆发，水体透明度和溶解氧水平减少，海草因“饥饿”和缺氧而死亡，海草床分布面积降低了约8900公顷。

为改变坦帕湾恶劣的环境条件、恢复其生态功能，当地采取严格污水排放标准、加大废水收购再借助、控制农业施肥和磷矿开采等一系列管理手段控制陆源营养盐排放。

经过近30年的努力，至2012年第三评估时坦帕湾的总氮负荷显著降低，水体总氮、总磷和叶绿素a浓度均显著降低，海草床覆盖面积增加了约5258公顷。

坦帕湾大型藻类爆发

（图片来源：参考文献2）

同时，海草床的恢复进一步促进了对氮、磷营养盐的吸收，减少了水体浊度，从而形成良性循环，海草床恢复速度可达到每年约300公顷，至2018年面积已恢复到16451公顷，超越了预期设定的恢复目的15378公顷。

这表明通过合理有效的管理手段去除致使海草床退化的威胁原因，改良海草床生境，可以使海草床得到有效恢复，同时也从侧面体现出诊断海草床退化缘由的重要程度。

假如没对海草床退化缘由进行调分数查询析，不经去除或减弱干扰原因就贸然拓展修复活动，最后可能致使修复成效甚微甚至失败。比如在澳大利亚南部拓展的块状川蔓草（Ruppia tuberosa）的修复案例中，因为未解决由于春天水位减少致使的干旱问题，修复后的海草斑块没办法完成正常的生活史过程，种子库没办法得到持续的补充而最后枯竭。

因地制宜，对症下药

查明“病因”之后，还要依据环境特点选择适合的修复技术。**种子修复法渐渐被觉得是大规模海草床生态修复的要紧技术方法。**海草可以产生不同大小、寿命和传播能力的种子，与植株移植相比，海草种子易于采集、储存和运输，而且采集种子对供体草床产生的破坏较小，同时还可以较好地保持遗传多样性。

除此之外，种子法相比于移植法较容易形成规模效应，增加修复规模能够帮助在时间和空间上分散风险，以应付环境条件的波动，从而提升修复成功率。

科研职员自1999年开始在美国弗吉尼亚州东部4处海湾内进行大规模播种修复，对鳗草种子的采集、筛选和保存，播种时间、密度、深度和办法等均进行了深入的研究，拟定了高效的种子采集、加工和播种策略。

因为环境条件适合与人类活动干扰较少，鳗草飞速地成长和扩散，形成了茂密连续的海草床，至2010年海草床面积已恢复至1714公顷（播种3780万粒种子），约为播种面积的14倍。

稳定的海草床打造之后，种子可以达成自己供给，无需再从外源草床采集，至2018年鳗草海草床面积已恢复至3612公顷，累计播种7450万粒种子。海草床的恢复打造了积极的正反馈机制，使得海湾内水体浊度减少，沉积物中碳、氮储量增加，鱼类和无脊椎动物数目和丰度增加，海草床生态服务功能渐渐恢复和改变。

在历程了多年的移植失败之后，瓦登海（Wadden Sea）区域的海草修复工作也渐渐由移植修复转变为播种修复，期望通过大规模修复来分散风险，提升修复成功率。澳大利亚西部科克本湾（Cockburn Sound）自2018年开始尝试借助种子修复退化的澳洲波喜荡草（Posidonia australis）海草床，期望通过不断改进的修复策略，在减少修复本钱的同时提升当地社区居民的参与程度。

澳洲波喜荡草种子采集

（图片来源：参考文献5）

全民参与，众志成城

在修复材料的采集和部署过程中所产生的高人工本钱是拓展海草修复工作的一个长期限制，尽管现在已研发了多种机械化装备，如种子采集机、播种机、移植机等，但这类机械化装备用条件较高，受修复地区复杂水文和地理条件的限制，目前海草床修复工作机械化作业步骤很难拓展，大规模海草修复仍需依赖密集的劳动力，通过让公众或志愿者参与到海草修复过程中来，可以大大减少劳动力本钱。

为修复澳大利亚新南威尔士州斯蒂芬斯港区域的海草床，科研职员将“Citizen science”定义运用到海草修复之中，通过发起一项“Operation Posidonia”活动，鼓励社区居民采集被风浪冲到岸边的海草碎片，采集的碎片经过筛选、暂养后由专业职员重新移植到待修复海域。

茂密的海草

（图片来源：veer图库）

在活动拓展的前14个月里，当地志愿者采集了1200多个海草碎片，经过监测移植成活率可达50%以上，有效地降低了从天然草床采集植株的需要，同时也使当地社区居民参与到海草修复计划中来，提升了大家对海草重要程度的认识。

除去采集海草碎片以外，社区居民还可以参与海草种子的采集、加工和播种、海草植株的移植、职员装备的运输、活动的宣传等等，在美国弗吉尼亚州播种修复案例中，志愿者们采集了1000多万粒海草种子，在整个修复工作中发挥了要紧用途。

公众常见缺少对海草重要程度的认识，被觉得是全球海草保护的重点挑战之一，这表明有必要拓展适合的科学传播活动，以配合和促进海草床保护与修复行动。

“科学家+志愿者”海草修复模式是一种新的思路，该模式将海草修复概念为一种每人可参与的公益环保活动，发动社会公众参与海草修复工作，使海草修复相比于科学研究工作具备更高的普及性，可以有效解决劳动力不足的问题，减少修复本钱。

如下图所示，科学家即指科研职员，主要在科学普及、技术研发、设施支撑和技术培训等方面发挥角色用途，主要任务为减少海草修复技术门槛，提升公众参与海草修复的可行性。志愿者涵盖范围较广，可以包括公益组织、社区居民等海量的社会力量，主要弥补科研职员在资金、宣传、职员组织等方面的弱点，使社会公众愈加广泛、深入地参与到海草修复活动之中。

“科学家+志愿者”海草修复模式定义图

（图片来源：作者自制）

该模式的难题在于怎么样吸引更多的志愿者参与到海草修复计划中来，第一需要使公众知道环境危机的程度和后果（如生态、社会、经济、文化方面），随后可以与学校、社区、公益组织合作，按期举行宣传活动和培训，借助社交媒体、大众媒体通过公益广告、视频短片、自媒体推广文案等形式进行科学普及、志愿者招募及活动宣传，进而组建专门从事海草修复的公益组织及公益团队。

国内的海草床生态修复

国内海草资源丰富，现有海草类型16种，分布面积近3万公顷，但海草研究起步较晚，相较于红树林、珊瑚礁等沿海生态系统，海草床保护与修复工作相对滞后，海草资源已发生衰退，与20世纪80年代以前相比，国内近岸海域超越80%的海草床已经消失。

海草床生态系统的衰退引起了大家对海草床保护与修复的关注和探索。科研职员针对不一样的海草床退化缘由和不一样的海草类型，在河北、山东、广西和海南等地对海草床修复理论和技术进行了很多探索，提出了多项海草床生态修复新技术，打造起相对健全的技术体系。

但因为种种缘由，有关研究基本处于实验的规模，少有大规模修复实例，修复成效也参差不齐，在国内1950-2014年拓展的1011个海岸修复项目中，海草床修复项目仅有11例，修复总面积不足30公顷。

十八大以来，伴随国家对海洋生态环境保护的看重，海草床生态修复得到了国家策略的支持，国内也陆续拓展了多项大规模海草床生态保护与修复项目。比如河北唐山曹妃甸区海洋生态保护与修复项目（总修复面积636公顷），黄河三角洲国家级自然保护区南部海洋生态修复海草床、监理及监评测估项目（总修复面积50公顷）等。

中船环境集团的工人在唐山曹妃甸区海洋生态保护与修复项目鳗草苗采集海域采集鳗草苗（无人机照片）

（图片来源：新华社）

国内也加大了国家层面生态修复标准体系建设，发布了国内首个海草床生态系统修复技术国家标准——《海洋生态修复技术指南第4部分：海草床生态修复》，首个海草床生态修复技术行业准则——《海草床建设技术规范》，为规范并保障国内海草床生态修复工程提供了技术依据。

同时也有愈加多的公益力量加入到海草床保护与修复的行列中来，由联合国开发计划署资助的“广西合浦儒艮国家级自然保护区海草床保护行动项目”、由永续全球环境研究所和北京企业家环保基金会资助的“为海行动”、自然资源部联合公益组织一同发起的“蔚海行动”等项目也在努力提高社会公众的海草床保护意识，探索基于公众参与的海草床保护修复可持续性进步路径。

《海草床生态修复碳汇计量与监测办法》的发布与全国首笔公开的海草床蓝碳意向认购的成功签约也标志着借助蓝碳买卖市场机制推进海草床生态修复项目的可行性。

为了预防“掉头发”症的进一步的恶化，通过剖析国际海草床修复案例，将来大家需要进一步持续地监测海草床动态变化，准确学会海草床生态系统退化近况；尝试拓展海草人工培育、研发机械化修复装备、提升修复成功率与修复效率；加大政府决策者、非公益组织等各方力量的常识共享和公众参与力度，相信在长久的努力之下，蔚蓝的海洋定会第三生成浓密的“秀发”！

参考文献

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