人工增殖放流,是用人工补充方法直接向海洋、滩涂、江河等天然水域投放或移入渔业生物的卵、幼体或成体,以恢复或增加自然种群数量,改善和优化水域的群落结构。广义的讲还包括改善水域的生态环境,向特定水域投放某些装置以及野生种群的繁殖保护等间接增加水域自然种群资源量的措施,是补充渔业资源种群与数量,改善与修复因捕捞过度或水利工程建设等遭受破坏的生态环境,保持生物多样性的一项有效手段。我国从上世纪七八十年代就开始有小规模的增殖放流,近年来增殖放流的规模不断扩大。

今年9月,山东荣成天鹅湖进行了一次规模化增殖活动,此次增殖的对象不是我们习惯的鱼、虾、蟹,而是一种被当地人俗称为“海苔”的海草——大叶藻,这也是我国首次规模化的大叶藻增殖作业,共移植株高20 cm以上大叶藻5万余株,底播大叶藻种子13万粒。此次增殖活动受到了社会各届的广泛关注,省市行政主管部门、媒体和社会监督员对活动进行了现场验收与监督。

大叶藻规模化增殖作业现场

初识鳗草

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。 中国现有海草22种,约占全球海草种类数的30%,其中本次增殖的大叶藻,学名鳗草,就是我国温带海域典型的优势海草种类。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。海草床具有强大的碳捕获和封存能力,其贮存碳的效率比森林高90 倍,对碳的封存能力是开阔海洋平均碳封存率的180倍;海草床对渔业资源具有极其重要的养护作用,可为众多海洋动物提供产卵、育幼、摄食、栖息和庇护场所。形象地说,海草床对于生活其中的海洋动物的重要性,相当于草原对于牛羊的地位与作用。同时,海草床还有非常强的水质净化和调控功能,是保护海岸的天然屏障等等。无论是海洋牧场和蓝色粮仓建设,还是海洋环境保护,海草床都是绕不过去的关键环节,是非常重要的基础性要素,是海洋生态文明建设的重要抓手。

海草房

走在荣成的海边乡村,会发现许多有着高耸屋顶、造型古朴的老房子,房顶上铺的并不是瓦片,而是接近半米厚的海草,这就是胶东半岛的典型民居——海草房。之所以用海草来作房顶,一是因为海草屋顶有很好的防水、保温功能,住在这样的房子里冬暖夏凉;二是海草屋顶比较耐久,可以长时间免维护;三是因为以前海草资源比较丰富材料易得而经济,海草房就是大叶藻等海草种类曾广泛分布于胶东半岛近海的直接证据。据《中国海湾志》记载,莱州湾芙蓉岛附近1982年时还有大叶藻海草床1300公顷,而荣成天鹅湖海域2010年仍分布有面积超过1.9平方公里的海草床,而现在,莱州湾海草床已经基本消失,天鹅湖海草床面积也减至0.95平方公里,下降近50%。

天鹅湖面积4.8平方公里,是现今我国北方为数不多且保存较为完好的沙坝泻湖体系之一。这里山清水秀,属暖温带季风型湿润气候区,是中国空气质量和海水质量最好的地区之一,也是世界著名的天鹅越冬栖息地。近年来,每年有近万只天鹅来此越冬,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。由于大天鹅通常情况下只采食海草的嫩叶和根茎,随着近年来越冬大天鹅数量的增多,导致了鳗草资源衰退严重。因此,在湖区开展大叶藻增殖,保护和恢复海草床的需求日益迫切。

从零开始

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。这也是张沛东团队开始关注海草床退化问题及生态修复课题时面对的第一道难关。

冬日调查

鳗草的生长环境是沿海低潮线以下的浅水生境,也就是说其生长、繁殖都是在水中完成的,因此要想研究它,并不像研究陆生植物那样容易。2006年张沛东从bet36备用捕捞学专业博士毕业并留校任教,主要从事生物栖息地的修复与保护方面的教学与研究工作,开始把研究注意力投向大叶藻。上世纪八十年代,国内曾有学者进行过关于大叶藻的研究,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,鉴于海草床不断退化的现状,当张沛东团队把大叶藻海草床修复确定为自己的研究方向时,面对就是这样“两眼一摸黑”的局面。要想修复受损的大叶藻海草床,就要先搞清楚它的生活史:怎样繁殖?如何生长?什么样的生态环境下大叶藻生长好?又是什么原因导致了它的退化?只有搞清楚了这些问题,才能有针对性地开展大叶藻海草床的修复工作。2008年,张沛东拿到了国家自然科学基金“典型海域大叶藻受损生物群落修复的研究”项目,在项目的支持下,张沛东和他的团队从最基础的调查开始了对大叶藻的研究。说是“团队”,其时只有两三个人,人手有限、时间又紧,调查是在条件非常艰苦的情况下逐步展开的。冬天,天鹅湖上结着厚厚的海冰,调查队员需要把冰凿开,下到冰冷刺骨的海水中对大叶藻的越冬生活情况进行摸底,队员们都随身带着一小瓶白酒,下水前喝上一口,用短暂的温热来对抗严寒,有的队员在调查过程中摔伤,还有的被当地村民家的狗追着咬……就是在这样艰苦的条件下,经过三年的努力,2010年项目结题时,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。

种苗移植

结缘马山

6月开始,胶东半岛地区进入最热的季节,也是海草床修复工作的关键时期。每到这个时候,张沛东都会带领他们的团队,入驻荣成马山集团,开展为期近4个月的紧张工作。

山东沿海海水养殖业发展程度比较高,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。因此,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由近海捕捞船队发起来的集养、捕、育、游一体的大型综合性企业,马山人世代生活在天鹅湖海边,对这片海有着深厚的难以割舍的情感。当他们遇到为寻找理想的海草床研究试验海区而苦恼的张沛东老师时,双方一拍即合,从此开始了近10年的长期合作。对于和马山集团之间的合作,张沛东老师说,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,马山集团对于他们的团队来说就是这样一个平台。近10年的时间里,马山集团为他们团队在海草床修复研究与试验方面提供了全方位的支持,从办公场所到实验室,从育苗厂房到出海船只,甚至具体到驻厂期间的日常生活,集团方面都给予了一如既往的充分支持,可以说,没有马山集团的配合,海草床修复课题的顺利开展是不可想象的。经过长期的努力工作,张沛东老师的团队在海草床修复领域也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,明确了海草床的生物栖息地功能、有性生殖过程及植株生长与关键因子的相互作用关系;建立了大叶藻高效促萌技术与途径,阐明了种子萌发机理,实现了种子休眠和快速萌发的人工诱导;建立了低成本、高效的大叶藻种子播种技术,幼苗建成率由自然环境下的1%提高到30%以上;同时建立了完整的大叶藻植株移植技术,提出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。而经过多年的努力,他们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……更重要的是,湖区的人们对他们的工作从开始的抵制,到后来的理解,再到现在的积极配合,海洋生态保护的理念逐渐深入人心,对于张沛东老师和他的团队来说,这是除了海草床修复方面的进展之外,最令人欣慰的成果。

夜间采样

初战告捷

10月底,张沛东团队的成员回到天鹅湖,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,移植效果理想,达到了预期目标。

采集到的鳗草种子
将鳗草种子分包准备播种

成苗移植是张沛东老师团队海草床修复工作的起点。区别于海洋大型藻类,鳗草有根、茎、叶三部分,是有花植物,其生殖方式和陆生植物一样,是有性生殖。每年8月种子成熟,每株约释放50到250粒种子。除此之外,鳗草还可以像麦苗一样,通过“分蘖”,由一株变成数株,这也是种苗移栽的理论基础。每年夏天团队成员入驻马山后,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,第三就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。与大型海洋经济藻类不同,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,因此苗种增殖的关键是大幅提高苗种人工培育的扩繁效率。每年6月,是鳗草苗种采集的季节,张沛东老师和他的团队入驻马山,开始夜以继日地进行苗种采集,受潮汐的影响,采集只能在低潮位时进行,因此每天工作的时间都非常紧张。采集到的苗种需在屋顶透光的育苗车间进行为期近三个月的人工扩繁,负责扩繁的队员需要在40多摄氏度的室温下,穿着厚厚防水裤,通过反复调节水体营养盐含量,找到效率最高的扩繁途径……9月中旬,扩繁后的鳗草苗要根据移植海底底质中泥含量的高低,视情况采用直播法或者枚订法,移植回海底,最终完成整个移植过程。

将鳗草种苗进行捆扎准备移植

采用种苗移植方法修复海草床技术上难度较小,效果也比较直接,但需要利用原有的海草床资源。为了最大限度提高修复效率,张沛东团队研究的另外一个修复技术路线是播种,就是充分利用鳗草的种子资源。研究发现,天鹅湖潮下带大叶藻草床平均种子产量为37995粒/平方米,但受到潮汐作用和生物取食的影响,次年1月种子密度仅为200粒/平方米,种子留存率<1%,在留存下的种子中,幼苗的建成率又<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。要想播种必须先把种子从海里收集起来。每年7、8月间,是鳗草种子采集的关键时期。鳗草种子成熟期只有短短的十五天,在这期间,要在每天落潮时下海收集鳗草的生殖枝,回来后再将小米粒大小的鳗草种子一颗颗从生殖枝上采下来。在此基础上,通过不断研究,阐明了鳗草种子萌发机理,实现了种子休眠和快速萌发的人工诱导,发现了高效播前促萌途径;有了种子还要解决怎么种的问题,张沛东老师团队通过研究实验,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,并在荣成湾、莱州湾等海草床恢复工程实践中推广应用。 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。

在9月的增殖作业中,采用网袋和泥块两种技术共播种13万粒,这些种子正在天鹅湖底,静待来年的萌发!

张沛东(中 )和他的学生们

十年坚守

从开始着手研究海草床修复到现在,已经过去了整整十年多的时间。张沛东老师和他的团队从一开始对鳗草所知了了,到后来在鳗草研究上取得一个又一个进步,在修复技术上取得一个又一个突破,这条路走来并不容易。对于张老师的研究生许军阁和吴晓晓等女同学而言,生活上印象最深刻的就是与老鼠作斗争的经历。团队工作生活的地方是一个育苗场,生产作业不忙时场里没多少人。当她们在宿舍发现老鼠后,买来了粘鼠板,结果老鼠太大,拖着粘鼠板在屋里拼命跑,几位女同学手忙脚乱,最后还是许军阁鼓起勇气用棍子才把老鼠消灭,这样的经历多了,她们已经习惯了,甚至当作故事讲给我听。条件上的艰苦可以克服,最难的是心理上的挑战。刚开始时张沛东最大的苦恼是“不知道如何去开展”,他的研究生许军阁则是作实验时“心里没底”,因为你面对的实验对象是植物,不是动物,不会对你的实验方案的调整作出直接反应,等你发现出来的结果不对的时候甚至有可能搞不清楚是哪里出现了问题。研究生吴晓晓面对的则是心理上和情绪上的落差,在她最初的印象里,读了研究生就意味着穿着雪白的实验服,坐在宽敞明亮的实验室里,操作着先进的仪器设备,研究着高大上的科学问题,但现实确是整天与“泥、水、草”打交道,忙起来天天一身水半身泥,对于爱美的女生来说,这简直可以说是最大的“折磨”了。然而,张老师和他的团队成员都知道,选择了一个方向、一件事情,就要坚持走下去,做下去,并尽力做到最好,更何况还有老师的鼓励与身体力行,有同学的陪伴与一起努力,有公司的支持与当地百姓的热情,考虑到他们的艰苦又远离亲人,逢过节,叔叔阿姨们会把他们请到家里,吃上一顿手工包的饺子……

在张沛东老师的电脑里,保存着这么多年他们团队一路走来的照片。十年的时间,不怕条件苦,不怕困难多,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,这是张沛东老师和他的团队成员们最深刻的体会与收获。

冬日天鹅湖(源自网络)

未来可期

对于今后工作的开展,张沛东老师表示将把主要精力集中在三个方向: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。

又到一年的冬天,美丽的大天鹅将从遥远的北方回到它们在这里的家园,天鹅湖又将呈现蓝天碧海,天鹅翔集的曼妙景象,这是对我们所有付出最好的回报!

保护海洋生态,建设美丽家园,我们一直在行动!

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