热带岛礁型海洋牧场中珊瑚礁生境与资源的修复＊

2020-08-10黄晖张浴阳刘骋跃

科技促进发展 2020年2期

关键词：珊瑚礁礁石岛礁

■ 黄晖张浴阳刘骋跃

1.中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室广州 510301

2.中国科学院海南热带海洋生物实验站三亚 57200

3.广东省应用海洋生物学重点实验室广州 510301

0 引言

现代化的海洋牧场是基于生态学原理，充分利用自然生产力，运用现代工程技术和管理模式，通过生境修复和人工增殖，在适宜海域构建的兼具环境保护、资源养护和渔业持续产出功能的生态系统[1]。现代化的海洋牧场比人工放流更加注重对生境的修复与重建；比海水养殖更加注重环境保护与品质提升；比捕捞更加注重对生物资源的养护和补充[2]。因此，现代化的海洋牧场是实现海洋环境保护和渔业资源增值的新业态，是解决渔业开发、海洋生态保护、海洋生境修复与海洋生物资源可持续利用的重要举措。

1 我国南海热带岛礁型海洋牧场建设的迫切性和必要性

我国南海面积（九段线以内）约为350 万平方公里，约占全国海洋面积的2/3，是我国面积最大的海区。广阔的南海海域拥有众多由珊瑚礁构成的岛屿，这些岛屿具有丰富的渔业资源、优美的自然风光，为人民带来巨大的经济价值和社会价值[3-4]。

近年来，由于受到全球气候变化、人类活动以及敌害生物的影响造成南海珊瑚礁生境严重退化，南海离岸的造礁石珊瑚覆盖率从接近60%下降到不足20%，大量珊瑚礁鱼类和无脊椎动物失去栖息地和繁殖地，导致南海渔业资源受到严重影响，渔获量明显降低[5-6]。南海热带岛礁及周边海域正在朝着生态系统荒漠化和渔业资源匮乏的方向退化。同时，由于珊瑚礁生境的退化使其造岛、护岸的作用衰退，岛礁的礁石与沙滩直接面临海浪冲击和台风侵蚀，对我国的领海面积产生一定影响。现代化的海洋牧场具有鲜明的生态环境修复和优化、生物资源养护和增值的特性[7]。通过热带岛礁型海洋牧场的建设既能够恢复珊瑚礁受损生境、重建渔业产业；还可以促进渔民的转产转业、提高当地人民与政府收入；同时达到渔业戍边的效果，彰显我国在南海的主权。因此，迫切需要在南海进行热带岛礁型海洋牧场的建设。

我国北方海域海洋牧场的建设发展已久，在技术与管理上较为成熟，而因南方海域生态环境条件的特殊性，以致热带海岛的海洋牧场建设技术尚处于探索阶段。截止到2019年底，农业部先后审核通过5 批共计110 个国家级海洋牧场示范区，其中位于南海海区的仅有17 家，且大多集中在用海紧张的广东和广西海域，整个海南岛只有三亚蜈支洲岛海域在2019年成功入选，西沙、中沙以及南沙群岛等广阔的热带岛礁海域尚无示范区入选。南海作为“21世纪海上丝绸之路”倡议的重要起点和关键海域，在海洋牧场建设中具有政策优势、地理位置优势、自然资源优势，因而大力促进南海热带岛礁型海洋牧场的发展非常有必要。

2 热带岛礁型海洋牧场中珊瑚礁生境与资源修复的技术方法

珊瑚礁生境是维持海洋生物多样性的基础同时也是热带岛礁型海洋牧场建设倚重的基石，但由于南海珊瑚礁的严重退化，所以在南海岛礁海洋牧场建设中珊瑚礁生境和资源的修复是基础和关键。

珊瑚礁生境和资源的修复是增进退化珊瑚礁生态系统的功能恢复与生物构成种群重建的重要方法。当前珊瑚礁生境和资源的退化主要是构成生物—造礁石珊瑚的数量的下降，珊瑚礁生境和资源修复也以恢复造礁石珊瑚种类、数量以及覆盖率为主，珊瑚礁三维结构的修复和辅以珊瑚礁特色生物资源的恢复等技术方法。

基于目前珊瑚礁修复研究与示范工作，珊瑚礁生境与资源修复的主要技术方法有造礁石珊瑚的有性繁殖、断枝培育、底播移植以及其他特色生物资源的底播放流[8]。

2.1 造礁石珊瑚的有性繁殖

造礁石珊瑚的有性繁殖技术主要是利用珊瑚的繁殖生物学特性，在繁殖期期间通过促进珊瑚生殖配子结合形成受精卵，提高受精率；随后对其进行培育至浮浪幼虫阶段，此时通过放入附着基或附着诱导物促使珊瑚浮浪幼虫在合适的附着基表面附着变态形成珊瑚幼体，增加附着率；再通过对珊瑚幼体的人工培育，提高幼体存活率，使其生长至合适的大小。通过人工技术的辅助，降低珊瑚繁殖过程中限制因素的影响，相较于自然状况下的珊瑚有性繁殖的恢复过程，能够大大提高珊瑚受精卵发育至珊瑚幼体的比例。

我国在此方面的工作刚刚起步，最早利用造礁石珊瑚的有性繁殖促进造礁石珊瑚增殖的研究是中国科学院南海海洋研究所在海南省三亚市的三亚湾和西沙的永兴岛上进行的珊瑚有性繁殖实验与珊瑚幼体培育增殖实验，并在每年的繁殖季持续对三亚不同种类珊瑚的繁殖活动与幼体发育过程进行研究，目前已经掌握芽枝鹿角珊瑚（Acropora gemmifera）、壮实鹿角珊瑚（Acropora robusta）、中间鹿角珊瑚（Acropora intermedia）、风信子鹿角珊瑚（Acropora hyacinthus）、中华扁脑珊瑚（Platygyra sinensis）、丛生盔形珊瑚（Galaxea fascicularis）、鹿角杯形珊瑚（Pocillopora damicornis）等种类的繁殖规律和幼体发育过程。（图1）

2.2 造礁石珊瑚的断枝培育

造礁石珊瑚的断枝培植技术则是通过造礁石珊瑚的无性增殖特点，利用人工培育条件或野外培育技术促进造礁石珊瑚断枝的增长，达到移植所需大小。无性培植技术经由人工控制的适合条件或合适的培育技术，降低环境中的胁迫因素影响，进而提高珊瑚的生长速率。人工条件下的无性培植技术主要在于严格控制培育环境在珊瑚生长的最适水平范围内，这包括光照、温度、盐度、海水pH 值与酸碱度、离子浓度等多个方面，甚至还包括生物因素的控制。所以相较于野外的培育技术，人工控制下的珊瑚培植成本十分昂贵。而野外培植虽然成本较低，但对环境条件的控制不足，无法去除恶劣环境条件与生物因素的影响，可能造成培植失败。

目前我们主要采用的造礁石珊瑚断枝培育方法主要有：珊瑚树断枝培育法，浮床断枝培育法，缆绳断枝培育法。在对造礁石珊瑚断枝培育方法的选择时需要综合考虑修复区域原生造礁石珊瑚种类、底质类型、台风及海浪发生频次以及经费预算等情况。（图2，图3，图4）

图1 壮实鹿角珊瑚（A.robusta）幼体附着过程

2.3 造礁石珊瑚的底播移植技术

造礁石珊瑚的底播移植技术是将野外采集或培育的珊瑚断枝固定在需修复珊瑚礁底质上，针对不同的珊瑚礁底质，采用相应的底播移植方法。目的是使珊瑚断枝稳固在底质或礁体上，避免被海浪打翻或造成脱落引起死亡率生升高。

目前我们采用的主要造礁石珊瑚底质移植技术有：铆钉珊瑚移植技术、生物粘合剂珊瑚移植技术以及生态礁珊瑚移植技术。铆钉珊瑚移植一般应用在珊瑚礁底质的区域，生物粘合剂珊瑚移植技术一般应用在坚硬的岩石底质区域，生态礁珊瑚移植多应用在泥沙等无法直接进行珊瑚固定的底质区域。（图5）

2.4 珊瑚礁生态系统其他特色生物资源的人工放流技术

珊瑚礁生境发生退化后，珊瑚礁生物种群间的平衡也同时被打破，这也意味着许多生物的生态功能出现退化或丧失。珊瑚礁自身的恢复同其内部的生态功能与平衡的建立是同步的，退化状态下的珊瑚礁生态功能得不到完善，其自身也无法得到完全的修复。为了促进珊瑚礁生境和资源的修复，就需要人为对其生态功能性种群进行恢复。珊瑚礁区其他特色生物资源的人工放流就是修复的重要手段。这些功能性生物包括了多种对珊瑚礁修复有益的种类，如可限制藻类生长的草食性动物，可清除覆盖在珊瑚礁上沉积物的某些杂食性动物，过滤海水中的悬浮物质、清净水质的滤食性动物等。此外，还有针对性地选择抑制造礁石珊瑚敌害的生物，形成一定规模的种群，以有效的抑制造礁石珊瑚敌害生物的种群增长，实现生物防治。

图2 珊瑚树断枝培育法

图3 浮床珊瑚断枝培育法

图4 缆绳珊瑚断枝培育法

2.5 所取得成果

中国科学院南海海洋研究所珊瑚生物学与珊瑚礁生态学研究团队在珊瑚礁生境和资源修复方面已经积累了超过20年的研究经验，在热带岛礁型海洋牧场的建设中提出了适合南海环境、着重于海洋生态功能保护的岛礁生态型型海洋牧场的建设思想，利用珊瑚礁生境和资源修复促进生态保护与渔业资源、旅游业资源的品质提升。

在海南省三亚市的蜈支洲岛、西沙群岛七连屿以及南沙岛礁对造礁石珊瑚退化海域进行了生态修复，修复面积超过20万平方米，珊瑚礁生态系统得到了显著的改善，使渔业资源和旅游资源品质提升，为南海热带岛礁型海洋牧场的建设奠定了建设基础。（图6，图7）

3 遇到的问题

在进行热带岛礁型海洋牧场中珊瑚礁生境和资源修复时，当前面临的主要问题为以下几个：

3.1 科学规划不足

图5 造礁石珊瑚底播移植技术

图6 三亚蜈支洲岛珊瑚礁生态系统退化区域修复效果

图7 西沙群岛断枝培育效果

珊瑚礁生境和资源的修复是一项系统的科学工程，造礁石珊瑚修复区域的选择、修复造礁石珊瑚种类的选择、造礁石珊瑚供体来源区域的选择、造礁石珊瑚培育地条件的选择，这些均需要在前期进行大量的历史资料调研、详实的科学调查基础上做出科学的规划。但现实是部分项目只是为了珊瑚培育或修复而开展，没有系统地进行统筹安排与规划，也有因为操作人员科技意识淡漠、技术人员短缺、资金缺乏等原因，没有在修复前期进行珊瑚礁状况调查或者调查评估不全面，没有制定出科学的造礁石珊瑚的修复可行性方案，导致造珊瑚礁的修复未达到预期效果，甚至有可能出现修复区域造礁石珊瑚的大面积退化。