美国切萨比克湾生态修复进展综述及其对长江河口海湾渔业生态修复的启示
2017-12-28张婷婷王思凯
张婷婷,赵 峰,王思凯,庄 平
(中国水产科学研究院东海水产研究所,农业部东海与远洋渔业资源开发利用重点实验室,农业部东海与长江口渔业资源环境科学观测实验站,上海 200090)
美国切萨比克湾生态修复进展综述及其对长江河口海湾渔业生态修复的启示
张婷婷,赵 峰,王思凯,庄 平
(中国水产科学研究院东海水产研究所,农业部东海与远洋渔业资源开发利用重点实验室,农业部东海与长江口渔业资源环境科学观测实验站,上海 200090)
长江口其独特的生境构成了水生生物的重要洄游通道、索饵场和产卵场。由于近几十年来长江口生态环境全面衰退,渔业资源量锐减。为重新恢复长江口水生生态系统的平衡,近十余年连续开展长江口水生生态修复工程,目前的研究对生态修复有提高和长期综合研究的需求。本文以与长江口同样经历渔业资源衰退问题的切萨比克湾河口(美国最大的河口海湾)生态修复项目为例,对其项目概况、实施的有效生态修复措施和方法技术进行了综述。以切萨比克湾河口区渔业资源的生态修复为具有典型参考意义的蓝本案例,通过了解其在修复河口理化环境、恢复关键物种资源量、保护与修复重要栖息地、合理利用土地、建立流域尺度综治体系等方面的显著成效,以期在基于生态退化机制的修复、基于生态结构和功能的完整性修复、基于生态流域尺度上的综合修复上获得经验,为长江口渔业生态修复的进一步深化研究和长期保护提供相关资料及启示。
长江口;渔业资源;生态修复;切萨比克湾
河口区及其附近水域,由于大量淡水和营养物质的输入,形成了独特的生态系统,有极高的初级生产力。河口海湾生态系统生境多样、饵料丰富,有利于生物的繁殖和生长,为种类繁多的生物提供了良好的栖息场所[1]。以太平洋西岸的第一大河口——长江口为例,其生产力高,是我国水生生物多样性最丰富、渔产潜力最高的河口。长江口以其独特的生境构成了水生生物的重要洄游通道、索饵场和产卵场。这里不仅是日本鳗鲡(Anguilla japonica)、中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)、淞 江 鲈 (Trachidermus fasciatus)、鲥(Tenualosa reevesii)等名优水产生物的繁衍栖息地,同时也是中华鲟(Acipenser sinensis)、白鲟(Psephurus gladius)、 江 豚 (Neophocaena asiaeorientalis)、胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)等国家级保护动物的栖息地和洄游通道[2]。然而,随着工业的发展、环境污染、过度捕捞以及各种海岸工程的建设,长江口生态环境逐渐恶化,河口生态系统衰退严重。到本世纪初期,长江口生物物种减少,浮游生物、底栖生物生物量呈下降趋势,饵料基础衰退,重要经济鱼类的资源量锐减,一些国家级保护动物如中华鲟、白鲟、胭脂鱼等几乎濒临灭绝[2]。
为重新恢复长江口水生生态系统的平衡,20世纪90年代起对长江口连续开展了水生生态修复工程。例如,于全国首次在长江河口先后放流了中华鲟、中华绒螯蟹、褶牡蛎(Ostrea plicatula)等水生生物,大大增加了珍稀水生生物种群数量,逐步改善长江口水域水生生物的种类组成和群落结构,增加了生物多样性[3];保护和维护河口独特的生态系统和生境,提升其生态服务功能,在生物资源修复区域选择保护区海域、湿地等(中华鲟保护区、九段沙湿地保护区、东滩自然保护区);利用长江口南北导堤构造面积达74 km2的人工牡蛎礁系统,为长江河口水生动物重建了重要的栖息地[4]。
历经十余年时间修复,长江口渔业资源量有很大的提升,修复效果明显,取得了突破。然而,随着对生态修复需求的进一步增加和长期综合研究的进一步加深,长江口生态修复不仅要着眼于在数量和种类上对渔业资源量进行恢复,同时也要落脚到研究生态退化机制、加强从生态系统结构和功能角度探讨生态修复的完整性、并且扩大修复尺度至生态流域水平进行整体考虑,最终建立长期监测和评价体系。
作为国际上著名的大型水域生态修复工程,切萨比克湾生态修复是美国本土范围乃至世界河口海湾生态修复最为成功的典范,对河口渔业生态修复具有典型参考意义。因此,本文着重综述了美国最大的河口海湾——切萨比克湾,其生态修复工程中关于渔业资源修复的有效措施和方法技术,以期在基于生态退化机制的修复、生态结构和功能的修复、生态流域尺度上的综合修复上获得经验,为长江口渔业生态修复的进一步深化研究和长期保护提供相关资料及启示。
1 切萨比克湾生态环境的演变
切萨比克湾(Chesapeake Bay)是美国面积最大的河口海湾,位于美国东海岸中部的马里兰州和弗吉尼亚洲。整个海湾流域包括150多条支流,海湾和支流岸线累计达1.3×104km。流域内拥有1 992 km2湿地和大量的河流小溪,孕育了丰富的生物多样性,有水生动物和植物等3 000多种,是美国生物多样性最高的河口海湾[5]。切萨比克湾河口盛产牡蛎、螃蟹和其它经济鱼类,例如美国蓝蟹(Callinectes sapidus)一半的产量来自于此,为人类提供了丰富的优质水产资源。伴随人口增长、城市、工业、农场以及道路发展,由于过度捕捞、栖息生境遭到破坏和水质恶化等的影响,20世纪七八十年代,切萨比克湾生态环境严重退化、主要经济鱼类资源急剧下降,尤其是条纹鲈(Morone saxatilis)、鲱(Clupea pallasi)、蓝蟹和美洲牡蛎(Crassostrea virginica)。据统计,1990年切萨比克湾蓝蟹捕获量是4.65×104t,到2000年,蓝蟹捕获量下降为2.34×104t;1950年牡蛎捕捞量占到总渔获物的44%,到2004年减少了90%,渔获物中几乎难见牡蛎[6]。为此,美国联邦政府于1983年签署《切萨比克湾协议》(The Chesapeake Bay Agreement of 1983),正式启动切萨比克湾生态修复项目,该协议在1987年(The Chesapeake Bay Agreement of 1987)和 2000年[7]进行了修正,最终确立切萨比克湾生态恢复的目的为“帮助恢复一个已经退化损伤的生态系统项目”,并且其首要目标即“恢复、增殖和保护鱼类、贝类和其它生物资源以及它们的栖息地和生态关系,以便保持所有的渔业资源,并为其提供一个平衡生态系统”。经过几十年的治理,切萨比克湾的生态系统已经大为改善,生态修复取得了显著成效:野生动物的栖息繁衍地得到恢复;渔业资源得以保护和养护;富营养化及污染状况大为改善并得到有效防治;土地利用得以依法规划和开发[8]。
2 切萨比克湾生态修复的成功做法
切萨比克湾生态修复工程是美国最大的生态系统修复工程之一,保护和恢复渔业资源是切萨比克湾生态修复的首要目标。由于切萨比克流域自上游至下游,其城市化水平、地质学、化学、生物学上的异质性呈水平梯度分布,并且河口海湾水体中光、溶解氧、盐度及可利用的营养呈垂直梯度分布差异[9]。渔业生物物种及其资源量的分布和大小受到这些水平和垂直尺度上理化、人为、生物因素的综合影响。因此,为实现切萨比克流域可持续利用和保护,必须通过科学的管理手段,了解渔业资源现状及其对环境变化的反应机制,集成考虑生态系统结构和功能的综合治理方法,从流域尺度制定治理目标、实施治理措施[10]。
2.1 掌握退化机制,修复河口理化环境
随着切萨比克流域人口和集约化农业的发展,整个海湾点源和非点源营养输入持续增加,水体呈现严重富营养化,切萨比克湾已是大西洋中部地区最缺氧的河口,可以说,氮和磷富营养化是导致切萨比克湾河口近三十年来生态退化的主要原因之一[11]。氮磷营养源主要来自流域内经径流带入海湾的粪便、化肥以及污水处理厂的排放。据记载,1987年之前,每年有超过149.68×104t氮和 9 071 t磷流入切萨比克湾[12]。这些营养物质引发藻类疯长形成藻华,自1997年以来,整个海湾已经爆发了多次严重的有害藻类水华[13]。有害藻类水华的爆发导致深海的食物网发生剧烈变化:大规模的藻华覆盖水面,阻挡阳光进入水下,导致大量沉水植物死亡。当海藻死亡并沉到海湾底部时,其分解又消耗大量溶解氧,导致鱼类和贝类缺氧并大量死亡[14]。对于进行垂直迁移的浮游动物来说,由于海湾深水区缺氧加剧,导致其可以逃避捕食的深水避难所已经荡然无存;底部食碎屑者被迫转移到有氧的、更浅的水域[15]。对营养物质实施减排措施是进行生态修复最直接的方法,主要包括建立全水域水质监测站点网络(162个站点)、对点源、非点源(如地下水出流和大气沉降)控制;不断地提高污染防治措施,以便争取点源化学污染物零排放;将土地的害虫综合治理和最佳农药喷洒量结合管理。例如,在2005~2008年,通过对483座污水处理厂进行升级改造,提高脱氮除磷能力,禁止含磷污水排放,向海湾排放的氮减少69%,磷减少87%。
水域沉积泥沙量大、水体浊度高是导致切萨比克湾河口缺氧及退化的另一个重要影响因素。森林、湿地大面积损失使径流量增大和径流速度增加,导致更多的沉积物和污染物被直接冲刷进入海湾,形成大量浑浊的沉积物云团。这些沉积物云团使河流浊度升高,阻挡阳光,抑制沉水植物增长。当沉淀物云团沉淀下来时,又导致了底栖生物物种(如牡蛎和蛤蜊)缺氧窒息[16]。随着营养物、重金属和污染物的大量输入,海湾河口近岸和深水区的沉积物已经变得更加富营养化及污染有毒化。针对沉积物营养化和污染采取的治理方法有[17]:(1)减少营养和污染物的排放;(2)通过永久性掩埋技术,使水体中沉积物加速永久性存储或者减少生物所需的有效营养源;(3)在小范围水域中,通过物理屏障(淤泥和粘土)对底泥沉积物进行密封,或通过化学性阻挡层(明矾)淀积水顶部或刚输入水表的沉积物,有效地减少养分和污染物质再循环。
经过几十年的治理,切萨比克湾富营养化的减排治理及污染物防治卓有成效,水质得以恢复,沉积物有机化及污染程度降低、海湾水体缺氧状况得以改善。到2014年,营养物排放已经累积减少21%的氮,71%的磷和25%的沉积物。2012~2014年,对切萨比克湾及其潮汐支流中的水质量标准初步评价结果表明,水质3大指标(溶解氧、净度、叶绿素a)显示,水质平均状况已经达到了净水标准的34%[7]。
2.2 点(物种保护)面(重要栖息地)整合保护
2.2.1 恢复关键物种资源量
自20世纪中期渔业资源发生灾难性的衰退之后,在切萨比克湾中,鲱、牡蛎和蓝蟹以及其它的经济鱼类(条纹鲈)的资源量持续受到威胁[18]。鲱、美洲牡蛎和蓝蟹恰好是切萨比克湾主要的食藻者、食腐质者和滤食者,对流域输入的有机物质来说,在其转换和存储过程中发挥着关键作用,并且能进一步调节海湾浮游带的群落代谢[19]。在生态修复中,着重展开了对这些关键的功能物种的保护和恢复,提升其生态服务功能,主要实施的保护措施有:针对性地开展对这些物种(如蓝蟹)的限制性捕捞、增殖放流进行资源量补充和恢复。
例如,通过对蓝蟹基础生物学和生活史周期的研究,突破蓝蟹的大规模人工繁育技术,建立了大规模的孵化养殖场[20]。而后,在考虑切萨比克海湾河口所有环境梯度下,查明了野生蓝蟹所有生活史阶段的栖息地所在及在这些栖息地之间的迁移路径,制定科学合理的增殖放流策略:确定蓝蟹进行放流的最佳生活史阶段、放流蟹的最佳大小尺寸、最佳放流规模、最佳放流季节等;将放流蟹和野生蟹之间的差异减至最小;将小生境微环境和放流时环境差异减至最小;规避位于洄游通道中捕捞压力区的影响;协调选择放流站点[21]。通过优化增殖放流策略,规定放流幼蟹大小和放流季节,提高放流蓝蟹的成活率(放流蟹身长>40 cm,并在早春和秋季进行放流,成活率可以提高至0.8以上),增加其资源量。在2002~2006期间,30余万多只经导电带标志(microwire tags,CWTs)的幼体蟹放流入河口海湾的育幼所栖息地,通过监测站点回收标志蟹,估算得到其对应的野生资源量增加了50%~250%[22]。
对重要的经济物种的保护也采取了类似的修复方法,例如,自1973年后的10年间,经济鱼类条纹鲈的产量下降了90%,历史数据和建模结果表明捕捞过度是衰退中的主要因素,由于水质恶化,导致其早期生命阶段的幼鱼存活率大为下降,产量进一步受到胁迫。通过保护雌鱼,使95%的雌鱼至少产卵一次,增加2龄到8龄鱼的数量;限制捕捞的最小尺寸(不超过97 cm),减少捕获过程中幼鱼的死亡率,提高种群增长率。在1985~1988年之间,切萨比克湾产卵场中的条纹鲈雌鱼资源量翻倍,种群补充资源量从1989年开始得到改善[23]。
通过几十年的治理,切萨比克湾河口水生生物多样性有所恢复。在关键物种的恢复方面:截至2015年,蓝蟹雌性亲本的丰富度从6 850×104增加至1.01×109;美洲鲱产量恢复了既定目标的44%;具有产卵能力的雌性条纹鲈产量已恢复至58.06×104t;45%的底栖生物生境有大量的海底蠕虫和蛤蜊,这些底栖生物构成了健康食物网的基础;牡蛎的投放已超过20×108ind,为世界上规模最大的牡蛎修复工程[8]。
2.2.2 保护与修复重要栖息地
切萨比克湾河口的重要栖息地包括沉水植被、水下海草床、湿地以及海岸带,2004年数据表明60%的湿地已被破坏;沉水植物面积仅为历史面积的12%[6]。这些重要栖息地除了有过滤污染物、阻拦沉积物、减少海岸侵蚀、将整个流域输入的营养源转换为生物量和碎屑并输送到远洋带的功能外,更重要的是,它们是切萨比克湾河口水生生物赖以生存、栖息、觅食、产卵、迁移和育幼的场所,对河口渔业资源有重要的支撑作用。因此,对重要栖息地的长期保护是必不可少的。
对切萨比克湾河口重要栖息地的修复,主要包括维持现有的重要栖息地面积、种植沉水植被、重建海草床和保护特定湿地及退耕重建湿地。海草床是多种鱼类和无脊椎动物早期幼体重要的栖息地。在切萨比克湾河口,一般通过种植曾经的优势沉水植被物种对海草床进行修复。例如,在中盐度区(6.76~9.10)的浅滩中,种植曾经的优势种川蔓藻(Ruppia maritima)和眼子菜(Potamogeto perfoliatus),种植存活率已达70%,沉水植物物种的重建有效恢复了该区的索饵场功能[24]。在对优势沉水植物物种进行重建中,为了提高种植植被的成活率,必须考虑当时当地的环境指标。例如,2003~2005年,切萨比克湾河口种植大约9×104株大叶藻(Zosteramarina),通过3年栖息地情况评估,确认了导致植物高死亡率的环境条件为:水温大于30℃、缺氧(氧气浓度0~3mg·L-1),低的有效光利用比(<15%)。植被重建时需要规避这些环境因子压力[25]。另一方面,作为许多重要物种育幼场的湿地,对其的保护措施主要是确定对关键物种具有承载力更高功能的湿地加以重点保护。例如,野外试验确定蓝蟹幼体偏向聚集在地势更浅、具有流苏形状的湿地,并以此为育幼场[26];云斑海鲑(Cynoscion nebulosus)喜好利用沼泽湿地作为育幼场[27]。这些特殊结构或类型的湿地被设为保护区域加以重点保护。
切萨比克生态修复还对其它非定点在河口原位、但同时又对河口渔业资源有重要作用的重要栖息地,进行保护和恢复。这包括:1)修复鱼类洄游通道。上游大坝及其它河流中的阻碍物阻碍了切萨比克湾溯河性鱼类(如鲱鱼)进入上游到淡水中产卵或做反向迁移的鱼类(美国鳗鱼Anguilla rostrata)入海产卵,这是整个切萨比克洄游鱼类种群下降的原因。去除大坝等障碍能恢复洄游性和常栖性鱼类至上游栖息地和产卵区的机会。当去除大坝不可行时,给洄游性鱼类重构至产卵场的鱼道是首选。鱼道是人造的结构设计,使洄游鱼类能够通过水流中的阻碍物。用于切萨比克湾流域的鱼道结构5个主要类型:竖向槽、涵洞、升鱼机、新的泳道和堰。通过建造鱼道以及去除大坝,是整个流域洄游鱼类洄游通道修复的重点。这些恢复工作的实施,使越来越多在孵化场繁育的鱼类亲本返回产卵场。在过去的10年,有超过3.4×109ind鲱鱼溯河至上游支流中进行产卵孵化并返回切萨比克湾河口[28]。2)人工重建与优化牡蛎礁床。在切萨比克湾,对牡蛎的过度捕捞导致其栖息地牡蛎礁的严重破坏损毁。最新的牡蛎恢复工作已经从基于海湾河口转向基于支流的重建牡蛎礁策略。这个基于支流的策略是一个更定向、更集中的方法,利于集成恢复牡蛎礁并提供生态效益。在人工重建牡蛎礁上,舍弃了传统低效的人造贝壳礁,构建优化的人造牡蛎礁结构,使其能提供多层次的、复合结构的生境;能维护持久的礁石结构、降低捕捞的物理损坏;能维持足够量的牡蛎(平均25 g·m-2牡蛎生物量)进行滤食和繁殖;并且当水体底部缺氧时,能提供庇护所[29]。3)稳定海岸线。稳定的海岸线能提供稳定的近岸栖息地,对其进行防护亦十分重要。岬防浪堤能有效地分散潮汐波能量,用于保持岸平面形状,并且其大小和位置可以调整,用于最大化稳定海岸线长度。同时,海岸线长度最大化,能大大增加气生、潮间带和水下环境面积,为近岸栖息地恢复提供灵活的方案。切萨比克湾中栖息地修复中设计创建新的栖息地长度大约69 km,包括岸滩、沙丘、潮间带盐沼、灌木丛和沉水植被,其中,额外的2 km岩石基底的栖息地是由岬防浪堤结构直接提供[30]。
切萨比克海河口重要栖息地已得到一定程度的恢复。到2014年,共有56 km2农业土地被退耕重建为湿地,积累恢复的湿地面积占全流域恢复既定目标(344 km2)的16%;海草场的面积增加至307 km2,实现了既定目标(746 km2)的41%;共重新打开和构建了5 462 km鱼类通道,完成了既定目标(5 632 km)的 97%[8]。
2.3 促进合理的土地利用,在流域尺度上进行修复
切萨比克湾水体健康与整个流域的土地利用方式息息相关。已有研究显示,河口的人为富营养化和缺氧状况与整个流域中森林滥伐及随后进行的农业和城市用地开发直接相关[31]。此外,土地利用方式及其变化的程度已经深深地改变了进入河口的淡水排放量和沉积物(泥沙)排放量,使水体中的光照、含氧量、盐度受到较大影响,最终导致植物的自养作用、食物网的分布和组成的改变[18]。切萨比克流域土地的治理主要通过对流域的原生土地(森林和农场等)进行永久保存,不进行开发利用,并且沿河岸带大量种植树林[12]。另一方面,将切萨比克湾流域森林和农业用地的开发速度降低30%。到2013年,土地保存基本完成。已经保存大约3.15×104km2土地,这标志着永久保护流域土地的目标(达到3.31×104km2)完成了 95%[12]。
2.4 建立流域尺度综治体系
为了确保切萨比克湾整治规划的实施,切萨比克湾建立了流域尺度上负责领导、协调和项目实施的综治体系。该体系的领导机构由一个强有力的领导机构(切萨比克湾整治执行委员会)和协调会及其下属的4个专门委员会组成。执委会主要决定整治工作的重大政策和措施,签署联合行动的协议,并给予实际工作有力的领导和支持。协调会由4个州(市)的有关专业部门、环境保护署的第三地区办公室、流域委员会以及切萨比克湾项目办公室负责人共13名成员组成。协调会作为执委会的参谋机构负责项目的经常性领导工作及协议的实施,并就有关问题向理事会提出意见和建议。4个专门委员会即公民顾问委员会、地方政府顾问委员会、科学技术委员会、项目实施委员会。
切萨比克湾整治工作涉及到近百个联邦、州市和县镇政府机构以及700多个农工商企业、科研单位和民间组织。必须通过有效的组织和协调工作,才能使这样多的机构和组织密切配合、齐心协力、协同动作,使切萨比克湾的整治工作不断取得进展。因此,切萨比克湾综治体系在联邦政府层次有12个相关机构与环境保护署联合签署理解备忘录(Memoranda of Understanding),协调处理切萨比克湾生态修复项目。这些机构包括:国防部(海军、陆军和船舶公司)、国家海洋大气局、内务部(公园局、渔业和野生局、地质调查局)、农业部(土壤保护局、林业局、农业稳定和保护局)、交通部(海岸警卫局)等。
切萨比克湾综治体系在执行层次上成立了海湾整治实施委员会,具体负责实施项目整治工作。该委员会由35个单位组成,包括联邦政府各有关机构、3个流域委员会、3个州和华盛顿特区的负责人或代表。切萨比克湾整治项目在具体工作中建立了4个委员会和8个二级委员会组织实施,还有50多个工作小组直接参与污染管理、预防和生物资源管理工作。4个委员会是联邦机构委员会、预算计划委员会、防治空气污染协调委员会和支流整治公民参与委员会;8个二级委员会分别负责非点源污染、有毒物质、监测、模型、生物资源、公众宣传、经济发展和通讯等具体工作。
这种跨流域尺度的综治体系之间的协调合作体制(图1),对切萨比克湾整治工作产生了巨大的推动作用,有力地促进了切萨比克湾整治项目的展开。
图1 切萨比克湾治理领导、协调、实施机构Fig.1 Organizations of leading,cooperation and im plementation in Chesapeake Bay Program
3 切萨比克湾生态修复的经验启示
切萨比克湾生态修复工程是美国最大的生态系统修复工程之一,经过几十年的治理取得了举世瞩目的成效。在治理修复过程中,尤其是对渔业生态修复采取的管理手段、修复方法值得思索和借鉴。
3.1 加强基础理论研究,找准河口海湾生态环境退化机制
在20世纪中期,切萨比克湾渔业资源发生了灾难式的衰退,当时导致衰退的主要原因是过度捕捞。由于切萨比克湾水域浩瀚,但水域深度极浅,平均水深仅为8.5 m,最大深度是53m。因此,切萨比克湾对人类活动的响应(如农业,污水处理和城市发展)极其敏感。到七八十年代,伴随人口增长、城市、工业、农场以及道路发展,富营养化和沉积物污染替代过度捕捞成为海湾河口渔业资源的主要衰退因素,加速渔业资源退化。综上,不同的生态系统有各自的地理物理化学特征,要因地制宜分析生态系统这一方面的特征,明确其易受何种胁迫,并评估其风险性高低和敏感性大小。另一方面,各生态系统在不同时期所面临的主要的人类活动也不尽相同,开展生态治理和修复前均需开展多次现状调查,充分了解区域退化现状,根据监测调查结果,分析其退化机制的变动情况,实时调整修复计划、评估修复效果。
目前,大多数研究认为影响长江口渔业资源退化的主要因素有大型涉水工程建设、围垦、水体富营养化及海洋污染、过度捕捞、湿地退化和重要水域栖息地破碎化[2,32]。然而,针对不同的渔业资源物种的衰退机制,还需进行长期的跟踪监测、野外或实验室验证,进一步深入研究其资源现状、衰退原因、变动机制、发展趋势,找准各自最主要、最关键的退化机制、并进行相应的修复措施和成效评估。因地制宜、具体物种具体分析、长期监测进行适应性生态修复和策略调整,有助于更好地在现实情况中达到生态修复的预期效果和既定目标。
3.2 创新生态修复方法,建立基于生态系统的综合修复及评价技术
切萨比克湾在保护和恢复渔业资源方面,通过基于生态系统中物种及栖息地的结构和生态功能,确定重要的功能物种和重要栖息地,着重加强对其进行生态修复。
在功能物种的生态修复方面:主要对食藻者(鲱鱼)、滤食者(美洲牡蛎)、食腐者(蓝蟹)这几种物种进行商业捕捞限制;对其生物特性、生活史进行深入研究,提高增殖放流苗种的质量;加大增殖放流力度、进行增殖放流适宜地及生态容量评估、科学确定适宜放流量;保护或恢复其重要的栖息地等。近十余年来,长江口对渔业资源保护和养护方面,亦取得了很大的进展[33],如通过对水生野生动物及时进行救治、暂养和放生、人工增殖放流,对关键水生物种进行保护;通过实施严格的捕捞管理、改善水体理化条件、保护和修复湿地、鱼类产卵场等重要栖息地对渔业资源进行养护等。关键水生物种资源量快速回升表明了该水域增殖放流已经取得了显著的经济效益和生态效益,尤其是珍稀濒危物种(中华鲟)[3]及经济物种(中华绒螯蟹)[34]。然而,为保证放流行动的持续性并完善相应的后续保护措施,渔业资源的保护和养护仍有很大的提升空间。例如,进一步加强长江口水生物种食物网及营养级别的研究,明确在生态系统中有重要生态功能的关键物种,减少入侵物种威胁,了解这些物种的资源量变动对整个生态系统的影响,在目前已有的物种保护和养护上,增加对这些物种的相应措施,以期能更丰富、更完善整个食物网结构,使整个长江口水生生态系统更健康、更稳固。
在保护和修复重要栖息地方面,长江口采取的主要生态修复的方法与切萨比克湾类似,例如,种植水下植被、保护湿地、重建湿地、重建人工鱼礁、保护海岸线、开放或重建阻塞的洄游通道,开放产卵场与育幼场之间的链接等[35]。这些方面研究在深度和广度上都有重大进展,但是目前研究大多处于理论基础研究阶段,还未进入大规模的研究成果推广应用阶段。另一方面,切萨比克湾大型生态修复工程在项目启动初期即制定了明确的修复指标,并在相应的时间节点完成了既定目标。例如,在2005年之前恢复和保护461 km2沉水植被。到2010年,实现恢复101 km2湿地的目标;到2014年,切萨比克湾海草场的面积总目标(746 km2),在恢复洄游鱼类通道的进程中,共重新打开和构建了5 632 km的目标。截至2014年,在保护和修复重要栖息地方面的成效报告显示基本大部分已完成了既定目标。今后,对于如何在长江口开展大规模的栖息地修复工程时,制定明确的、具体的修复目标是栖息地保护和重建的有力评价标准。
最后,切萨比克湾大型生态修复工程在监测、评价和预测湾区生态系统时使用了大量先进模型和数据库,用于研究和监控,以期获得最高准确度的科学估计。例如,项目使用流域模型、河口模型、Airshed模型、土地变化模型、场景生成器研究了流域土地利用、肥料、废水处理厂排放、化粪池系统、农场动物种群、天气等变量对切萨比克湾中营养物质和沉积物承载量的影响及其对鱼类和贝类种群的间接影响。通过使用质量控制标准(160次自动检查),对实验室间分析样品、参考样品和盲审样品进行现场审核和监测,保障切萨比克生态环境数据库质量[8]。目前,长江口生态保护和修复指标体系构建较为完整,在生态建模及情景假设模拟也有较大进展,但在模型的精确度和数据库质量上还有很多值得借鉴的地方。
3.3 强化顶层设计与统筹,建立流域尺度综治体系(组织、协调、管护等)
为保持切萨比克湾河口渔业资源的可持续发展,生态修复从整个流域生态系统的尺度进行了统筹管理。切萨比克湾生态修复涵盖了整个流域点源/非点源污染的治理,富营养化水平的防治、治理沉积物,限制整个流域土地开发利用速度、保护原生土地、恢复和保护流域范围内各种重要的栖息地。这需要多部门、多组织的协调配合、组成了强有力的领导、协调和实施机构进行综合治理(图1),唤起民众关注,动员全社会力量,投入大量资金在经费上予以保证(1983年至2008年对切萨比克湾的治理,共投资了40亿美元),为流域尺度生态修复项目提供有力支撑[36]。
长江河口生态系统同样受整个长江流域的土地利用、营养污染排放、大型工程建设影响,因此,还需加强各相关部门的协调机制、区域联动的修复机制,负责协调各地政府、企业和有关研究机构的工作,同时针对一些区域性的问题,组织制定、实施和协调跨省市的规划和项目,尽快出台生态修复相关配套制度辅助修复技术手段[33]。
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Inspiration of the Chesapeake Bay Project on ecological restoration of fishery for the Yangtze River Estuary
ZHANG Ting-ting,ZHAO Feng,WANG Si-kai,ZHUANG Ping
(Key Laboratory of East China Sea&Oceanic Fishery Resources Exploitation and Utilization,East China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Shanghai 200090,China)
The Yangtze River Estuary has the most abundant aquatic biodiversity and also has the highest fishery production potential in our country.Its’unique habitat types constitute the importantmigration route,feeding and spawning grounds for aquatic organisms.With the development of the industry,environmental pollution,overfishing and coastal engineering constructions,ecological environment of the Yangtze Estuary has suffered a full-blown recession and fishery resources have been largely reduced.To restore the balance of aquatic ecosystems in the Yangtze River Estuary,continuous aquatic ecological restoration projects had been carried out formore than 10 years in the area.Until now,the effects of restoration projects have been obvious as fishery resources have rebounded.However,with the increasing demands for ecological restoration and deepened studies in the further long-term comprehensive research,focusing on the quantity and recovery species of fishery resources is not enough for the Yangtze River Estuary ecological restoration.To establish long-term monitoring and evaluation system,they should also emphasize the ecological degradation mechanism,strengthen the integrity of the ecological restoration from the perspective of ecosystem structure and function,and expand the recovery scope to the watershed range.In this paper,the famous ecological restoration project of fishery resources in the Chesapeake Bay Estuary,America′s largest estuary,which had suffered the same problem of fishery resources recession just like the Yangtze River Estuary,was taken as an example.By understanding the significant achievements from the reparations of physical and chemical environment of the estuary,restoration of key species resources,protection of important habitats,rational usage of the land,and establishmentof awatershed scale system,the general situation of the project,efficient ecological restorationmeasures and techniqueswere reviewed as a typical reference for ecological restoration of fishery resources.The restoration experiences based on the mechanism of ecological degradation,on the integrity of the ecological restoration including the ecosystem structure and function,and on the comprehensive restoration at the watershed scale,would provide relevant information and inspiration in deepening the research of ecological restoration and long-term protection for fishery resources in the Yangtze River Estuary.
Yangtze River Estuary;fishery resource;ecological restoration;Chesapeake Bay
S 931
A
1004-2490(2017)06-0713-10
2017-02-21
国家自然科学基金(31400410)
张婷婷(1985-),女,助理研究员,博士,主要从事河口生态监测和评价科研工作。E-mail:zhangtt@ecsf.ac.cn
庄 平,研究员。E-mail:pzhuang@ecsf.ac.cn