海绵

环保减碳,海草应当拥有姓名

发布时间:2023/2/13 14:52:30   
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海草(seagrass)是地球上唯一一类可完全生活在海水中的被子植物,是在约一亿年前由陆生植物演化而来的,海草在分类上隶属4科,分别是波喜荡草科(Posidoniaceae),鳗草科(Zosteraceae),水鳖科(Hydrocharitaceae),以及丝粉草科(Cymodoceaceae)。

海草为极其多样化的动物群落提供住所和食物,从小型无脊椎动物到大型鱼类、螃蟹、海龟、海洋哺乳动物和鸟类,成为了海底生物的“海底大食堂”。大面积的连片海草被称为海草床,海草床是全球重要的碳库,具有强大的碳捕获和碳封存能力,低分解率和相对稳定性使其对碳的封存可达数千年。海草床与红树林和珊瑚礁一样,是三大典型的海洋生态系统,它对海洋生态系统的保护有着举足轻重的作用。

一、海草床生态系统

1.改善物理环境

①“生态系统工程师”

海草被称为“海洋之肺”,通过光合作用补充海水中的溶解氧,并将二氧化碳吸收并储存在土壤和生物质中,这有助于应对全球气候变化。

②海草可以提升水质,提高海水能见度。

海草不仅可以捕获悬浮在水中的沉积物与颗粒,也能过滤吸收来自陆地的污染物。它们在净化海水、稳固沉积物方面发挥着重大作用。如果没有海草,海底沉积物会更频繁地被风搅动,使得能见度大大降低。

③海草能帮助沿海社区缓解极端天气带来的危害。

海草的稳定作用实际上是通过消散波浪能,以减少风暴潮和飓风造成的洪水灾害。在不可预测的极端天气事件中,海草一定程度上可以应对气候变化,它们的存在可以确保沿海社区更安全且更有抵抗力。

④缓冲海洋酸化

美国加州大学发表了一篇关于海草如何缓冲海洋酸化的论文,发现海草类可以减少当地30%的酸度。研究覆盖了加州海岸7片海草草地,时间跨度6年,是迄今为止展开的最广泛的研究。研究指出,即使是在没有光合作用的夜晚,这些海草生态系统仍可以在较长时间内缓解强酸环境。

2、创造栖息地

海草床为小型无脊椎动物(如螃蟹、虾和其他类型的甲壳类动物)、和大型鱼类的幼鱼提供了庇护所。许多种类的藻类和微藻(如硅藻)、细菌和无脊椎动物作为“附生植物”直接在海草叶子上生长,就像地衣和西班牙苔藓在树上生长一样。一些无脊椎动物还可以在叶片之间或沉积物中生长,例如海绵、蛤蜊、多毛类蠕虫和海葵。

一英亩的海草可以养活超过40,条鱼和5万只小型无脊椎动物,与邻近的裸露沙地相比,海草床中的动物通常多出数十到数百个,因此,海草床经常形成重要的“生物多样性热点”。海草不仅支持海洋生物的多样性,特定海草物种的种群在遗传上也可能非常多样化,遗传多样性意味着更高的物种丰度。因此,了解海草基因型多样性如何做到这一点是一个活跃的研究领域。

3、沿海食物网的基础

海草床是全世界数千种物种的重要觅食地,它们以三种不同的方式支持着这个多样化的食物网。大型食草动物,如海牛、儒艮、绿海龟和鹅喜欢直接吃活的海草叶子。小型无脊椎动物中的食草动物,如甲壳类动物和蜗牛,以附生植物为食,这样做有助于保持海草清洁,充当促进海草生长的互惠伙伴。但是这种伙伴关系并不总是积极的,当一些中型食草动物的密度非常高时,它们会产生厚厚的粘液阻挡光线照射到海草的叶子上。当海草死去时,它们会在沉积物上腐烂或被冲到海滩上,从而支持分解者群落的茁壮成长。一部分死去的海草叶片也会被冲到海洋的其他区域,为远至深海的生态系统中的生物提供食物。

二、海草床储碳能力和储碳方式

研究显示,全球海草生长区占海洋总面积不到0.2%,但每年海草床生态系统封存的碳占全球海洋碳封存总量的10%~15%。Fourqurean等()的研究表明,全球海草床沉积物有机碳的储量在9.8~19.8PgC(Pg=10g),相当于全球红树林与潮间带盐沼植物沉积物碳储量之和。

海草床生态系统内的碳储量主要以生物质碳储量和沉积物碳储量两种方式存在。海草床是极富生产力的生态系统,全球海草平均初级生产量为gDM·m·a,高于生物圈其他大部分类型生态系统,其中有些种类的海草植物,如托利虾海草(Phyllospadixtorreyi)的生产量可达25.5gDM·m·d。

除了海草植物本身,海草植物上的附着生物对海草床碳循环的贡献也不容忽视,其贡献可达海草植物地上部分生产力的20%~60%。此外,海草床中生长的大型藻类也是生态系统中碳储量的重要来源。

海草植物、附着生物和大型藻类等通过光合作用固定的碳存储在生物体内,成为海草床生态系统中碳库的重要组成部分。

除生物体有机碳外,海草床生态系统中的有机碳大部分存储于沉积物中。其沉积物有机碳的储存也是其“蓝碳”功能的重要体现。

三、海草草甸下的糖山

海草草甸能在阳光的作用下,通过光合作用从水中捕获二氧化碳,并将其转化为糖分子(由碳、氢和氧组成),这些糖分大部分用于植物自身的新陈代谢和生长。而在阳光充足的时候,海草产生的糖不仅比它们需要的多,还超过了它们可以储存的数量,于是这些多余的糖便会被海草释放到根部土壤中。

据该研究所的研究人员估计,全球海草草甸下大约储存着60万至万吨糖。

据研究人员的报告称,这些糖分为生活在海草根部周围的细菌提供了能量,但由于海草和许多其他植物一样,还会向其沉积物释放酚类化合物。酚类化合物可以抑制大多数微生物的代谢,因此这些堆积如山的多余糖分并不能被细菌等微生物完全消吃掉。

只有一小部分微生物能够在海草根际区茁壮成长,研究显示,这些微生物不仅能够消化蔗糖和降解酚类物质,还与海草存在着共生关系,能为海草提供生长所需的氮等营养物质。

这些海草草甸下的糖分仅有一小部分被消耗,是一个好消息,因为海草草甸下到糖分固定着碳,如果被微生物消耗光了,这些碳就将以二氧化碳的形式被释放到大气中。

尽管海草草甸在全球碳循环、海洋生态环境中发挥着重要作用,但受沿海开发、气候变化等影响,海草草甸的面积正在减少。当海草消失,失去酚类化合物的保护,海草根际层中的蔗糖将被微生物完全分解,其中蕴含的碳将被释放到大气中,总量估计可达15.4亿吨,这大约相当于3亿辆汽车一年所排放的二氧化碳量。

四、海草正面临的威胁

全球海草覆盖率正以每年1.5%的速度消失。这相当于每小时损失大约2个足球场的海草。据估计,在过去的一个世纪里,29%的海草草地已经死亡。

海草容易受到物理干扰,例如风浪和风暴。然而,近几十年来,人类活动的直接和间接影响造成了海草床的大部分损失。例如来自肥料和污染的营养物质,会从土地上冲刷到水中,导致藻类大量繁殖,从而阻挡海草生长所必需的阳光。从农业和土地开发中冲入水中的沉积物也会通过窒息海草和阻挡阳光来破坏海草床。而船锚和螺旋桨则会杀死部分海草并破坏栖息地。海草床的这种破碎会增加边缘周围的侵蚀,并影响海草床内的动物使用和运动。

温暖的海水温度也会损害海草。温度影响酶和新陈代谢的工作方式,也影响生物体的生长方式。温度升高还会增加海草对光的需求,影响海草在环境中吸收营养的速度,并使海草更容易生病。

鱼类的减少也会破坏食物网的重要组成部分,从而导致海草死亡。当大型捕食者被移除时,中间捕食者会变得更加丰富,它们反过来会导致保持海草叶片清洁的较小生物的衰退。

五、保护和修复海草床

目前,国际上高度重视海草床的保护与系统研究,一些发达国家相继实施了全球性或区域性研究计划,如美国的SeagrassNet计划、澳大利亚的SeagrassWatch计划等。中国与西方在治理理念和方法上有所不同。西方发达国家更加注重海草床生态功能的挖掘和资源保护,在修复方法上通常以量取胜。中国更注重海草床的修复,在技术上更加看重效果,修复规模的上升速度非常快。中国在该领域的优势主要是建立了比较完整的技术链条,从供体采集、苗种扩繁和人工培育、种子播种和植株移植、维护管理等方面形成了比较成熟的技术。

六、保护海草,让我们行动起来

1、不乱扔垃圾,做好垃圾分类

2、减少塑料垃圾,减少塑料制品的使用,并且

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