作者:刘邦华 廖洋 郭曼欣 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/12/11 14:30:04
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路漫漫其修远兮
张沛东团队和他的“天鹅湖种草记”

水上作业(摄影:刘邦华)


查看不同条件下鳗草的生长状况(摄影:刘邦华)

金秋九月,山东省荣成市天鹅湖进行了一次规模化的增殖活动,此次增殖的对象是一种被当地人俗称为“海苔”的海草——大叶藻(鳗草),这也是我国首次规模化的大叶藻增殖作业。研究团队共移植株高20 cm以上的大叶藻5万余株,底播大叶藻种子13万粒,这些种子在天鹅湖底,静待来年的萌发……

海草床资源不断衰退,开展大叶藻增殖势在必行

海草是地球上唯一一类可完全生活在海水中的被子植物,在植物进化史上拥有重要的地位。海草床与红树林、珊瑚礁并称为三大典型的近海海洋生态系统,具有极高的生态服务功能,是海洋生态文明建设的重要抓手。

然而,受自然和人为因素影响,我国沿海的海草床资源面临着不断衰退的严峻形势。据《中国海湾志》记载,荣成天鹅湖海域2010年仍分布有面积超过1.9平方公里的海草床,现在却已减至0.95平方公里,下降了近50%。

天鹅湖面积4.8平方公里,生长于湖区的大叶藻是大天鹅越冬初期和中期的主要食物来源,随着近年来越冬大天鹅数量的增多,大叶藻资源衰退日益严重。因此,在湖区开展大叶藻增殖,保护和恢复海草床的需求非常迫切。

突破研究海草床退化问题、生态修复课题第一道难关

2006年,张沛东从中国海洋大学捕捞学专业博士毕业并留校任教,开始把研究注意力投向大叶藻。关于大叶藻的研究,国内曾有学者进行过,但仅限于对其生态功能进行理论上的探讨,国外的相关研究也仅具备参考意义。因此,当张沛东团队把大叶藻海草床修复确定为研究方向时,面临着极大的难关。

要想保护和恢复天鹅湖的海草床资源,首先要搞清楚海草床的关键生态过程——生长、繁殖及与环境因子的相互关系,阐明其退化的机理并找到人工干预的途径与方法,建立相关技术体系,并提出恢复生态工程的技术方案。

2008年,张沛东以国家自然科学基金“典型海域大叶藻受损生物群落修复的研究”项目为起点,从最基础的调查开始了对大叶藻的研究。2010年项目结题时,团队基本摸清了关于“大叶藻”的生长过程,厘清了大叶藻的生活史,明确了荣成天鹅湖大叶藻草场生态环境及退化机理等,为海草床修复打下了坚实的基础。

十年合作,与马山集团的不解之缘

山东省众多海水养殖场所在的区域往往也是海草床资源丰富的地区,是研究海草床退化机理及开展修复试验的理想区域。想要顺利开展工作,必须得到当地养殖企业和地方主管部门的支持,走“产学研”紧密结合的路子。

荣成马山集团是山东荣成一家大型综合性企业,马山人世代生活在天鹅湖边,对这片海有着深厚感情,他们与寻找理想海草床研究实验海区的张沛东一拍即合,开始了近10年的长期合作。张沛东说,不论多好的研究成果都需要有一个良好的验证和转化平台,马山集团于他们团队而言就是这样一个平台。

经过长期努力,团队在海草床修复领域取得了一系列的成果:系统评价了山东半岛典型海草床的关键生态过程、建立了大叶藻高效促萌技术与途径……并以这些技术为基础制定了恢复生态工程技术方案,为缓解近岸生态压力提供了新的思路与途径。

研究团队在天鹅湖的修复工作也初见成效,海草床退化趋势得到初步遏制,修复工作逐步展开,多年不见的海参等海洋生物重现湖区。

两条海草床修复技术路线,生态工程恢复技术方案完整形成

张沛东团队海草床修复工作的起点是成苗移植,每年夏天团队入驻马山后,最重要的工作分为三个方向:一是种子采集,二是围绕鳗草生长环境进行相关室内实验分析,三是采集成苗进行人工扩繁,这也是海草床修复最直接的途径。到9月份,扩繁后的鳗草苗要根据移植海底底质中泥含量的高低移植回海底,最终完成整个移植过程。

鳗草植株人工培育理论尚未建立,对其修复仍依赖于天然供体,因此移植修复策略的核心是用尽量少的供体植株达到最优的恢复效果,苗种增殖的关键是大幅提高苗种人工培育的扩繁效率。

团队研究的另外一个修复技术路线是播种。7、8月间,鳗草种子的成熟期只有短短十五天,团队成员要在每天落潮时下海收集鳗草的生殖枝,回来后再将鳗草种子从生殖枝上采下来。受到潮汐作用和生物取食的影响,天鹅湖潮下带大叶藻草床种子留存率小于1%,留存下的种子中幼苗的建成率又小于1%。

因此大叶藻种子播种的增殖关键,是大幅提高鳗草种子的种子留存率和幼苗建成率,从而显著提高种子的利用效率。团队通过研究实验,建立了低成本、高效的鳗草种子播种技术,相比国际同类技术,种子留存率提高了13倍,萌发率提高了2倍,形成了具有普遍适应性的鳗草幼体恢复模式及标准规范,并在莱州湾等海草床恢复工程实践中推广应用。

10月底,张沛东团队回到天鹅湖对9月中旬移植的鳗草种苗成活率进行跟踪调查。经过初步统计,此次移植的鳗草成活率稳定在60%到80%之间,达到了预期目标。移植与播种,两条成熟的海草床修复技术路线,形成了完整的生态工程恢复技术方案。

修复技术取得突破,风雨兼程辛酸唯自知

刚起步时,张沛东最大的苦恼是“不知道如何去开展”,他的研究生许军阁是做实验时“心里没底”,研究生吴晓晓面对的则是心理上和情绪上的落差,整天与“泥、水、草”打交道,风吹日晒,这对爱美的女生来说是巨大“折磨”。

然而一路走来,历经十载,团队成员们也深刻体会到,吃得了苦才能体会到取得成功时的甜,克服了困难才能找到自己要走的路。

今后,张沛东将把主要工作集中在三个方向:一是开展鳗草播种、移植机械化,提高作业效率;二是推进苗种培育和人工扩繁规模化,将首次鳗草规模化增殖取得的经验进行推广应用;三是以“绿水青山就是金山银山”的理念为指引,开展鳗草功能性验证工作,为高附加值产品研发奠定基础。

保护海洋生态,建设美丽家园,他们一直在行动!

 
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