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海洋三所科研人员发布海草床最新成果

发布时间:2020-09-17
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海草床,是除红树林和珊瑚礁之外最典型的海洋生态系统之一,是地球上生物多样性最丰富、生产力最高的海洋生态系统之一,也是全球多样性保护的主要对象之一,被称作“海底草原”。


近日,自然资源部第三海洋研究所陈彬研究员带领的海洋保护生态学研究团队在海草床生境的研究中取得了新进展。该团队副研究员杜建国与国内外相关专家合作,利用在南中国海和珊瑚三角区拍摄的热带典型海洋生态系统照片,揭示并记录了海草床中存在的各种微生境以及它们对栖息于珊瑚礁的动物所发挥的作用。该项成果作为封面文章,发表在SCI期刊《生态系统健康与可持续性》上。


海草床中存在大量复杂微生境

“海洋物种和生态系统的分布既受生物因子的影响,也受非生物因子的影响,生态系统之间存在各种人们尚未充分了解的联系,也就是生态连通性。”杜建国表示,揭示生态系统之间的有机联系、提高区域生物多样性保护和管理水平需要区域科研人员的合作。


东亚海域是世界海洋生物多样性的中心,造礁石珊瑚、海草和红树种类数分别占世界的75%、46%和73%。近年来,在科技部重点研发计划“南海重要岛礁及邻近海域生物资源评价与生态修复”、国家自然科学基金“红树林-海草床-珊瑚礁连续生境的生态连通性研究”,以及中印尼海上合作基金项目“印度尼西亚北苏拉威西热带海洋生态系统研究”、中国-东盟海上合作基金项目“全球变化背景下南中国海近海生态系统监测与保护管理示范”等多个国际合作项目的支持下,海洋三所研究人员联合多国科研人员在东亚海域开展了近10年的海草床、珊瑚礁和红树林等典型生态系统调查和连通性研究。


海草床在复杂的沿海食物网中有其重要的生态位,这些食物网包括一系列相邻且相互连通的生态系统,例如红树林和珊瑚礁。“虽然海草床是公认的鱼类、无脊椎动物和其他动物的重要索饵场、育幼场和庇护所,但已有研究多将海草床作为同质化的生境来考虑,很少有研究评估海草床内多样化的微生境对栖息在其中的海洋动物的生态重要性。”杜建国说。


在环境生态学中,微生境是一个与周围环境有所不同的小区域。例如寸草不生的荒漠中的一块绿地,荒漠是大的宏生境,绿地就是包含于大的生态环境中特殊、适合某种生物生长的微生境。


典型海洋生态系统鱼类连通性监测

杜建国和研究团队总结了近年调查成果,通过生动翔实的原位潜水摄影照片揭示了海草床中微生境的多样性,并阐述了礁栖生物是如何利用多样化的微生境,为海草床和珊瑚礁之间的宏观生态连通性提供支持。

“传统的连通性研究往往将某一类生态系统作为同质化的整体来考虑,而我们研究发现,海草床中存在着大量复杂的微生境。”陈彬说,海草床可通过微生境的多样性增强其生境支持功能和动物多样性,以此为邻近珊瑚礁生态系统中的幼体和成体礁栖生物提供重要的索饵场、育幼场和天然庇护所。该发现是对海洋生态系统连通性机制的重要补充。


为邻近生态系统提供重要支持

海草床是相邻且相互关联的生态系统的天然过滤器。海草植物可以在水流通过海草床时减缓其流速,使颗粒物沉降在海草床底层,水中的悬浮颗粒物也会被过滤并附着在海草叶片上。因此,与海草床相邻的珊瑚礁和海草床内的珊瑚斑块均能受益于海草床的水质净化功能。


据估算,海草床为全球约20%的渔业提供了重要的育幼场。杜建国与合作者发现,在南中国海和珊瑚三角区,具有不同冠层特征的海草床支持着各具特色的鱼类群落,其中约64%~93%的鱼类为仔稚幼鱼,这些物种的幼体适应了不同的海草床微生境,表现出与成体不同的行为模式。例如,一些幼体的体色呈浅绿色以适应海草叶片的颜色,而成体一旦迁移到珊瑚礁就会改变体色。此外,一些鱼类的幼鱼在海草床营独居生活,能够很容易地隐藏在茂密的海藻-海草或砾石洞构成的微生境中;而在珊瑚礁区的成鱼则营群居生活,从而降低被捕食的风险。


海草床是许多动物、尤其是定期光顾海草床动物的重要索饵场。在不同的海草床微生境中,礁栖生物在觅食过程中采用不同的摄食方式。例如,一些物种以海草叶片上的无脊椎动物为食,一些物种以生活在海草床沙底内的底栖动物为食,而另一些物种则直接取食新鲜和凋落的海草叶片。另外,在海草床-珊瑚礁镶嵌生境中,多种鱼类白天在珊瑚礁区内隐蔽,晚上则巡游到邻近的海草床中觅食。因此,海草床通过鱼类和底栖无脊椎动物的昼夜和乘潮洄游为邻近生境提供了营养输入。


此外,海草床中密集的海草根茎网络可降低栖息其中的生物被捕食的风险,同时也提供了各种各样的微生境。海洋三所助理研究员胡文佳告诉记者,许多生活在海草床中的动物可通过调整它们的行为和体色来适应微生境,并对上述微生境进行了多样化和专门化的利用,从而减少被捕食的风险。


海草床生物和礁栖生物监测

科研团队观察到了生物的3种适应性行为:在海草床微生境的掩护下,一些躲藏在洞穴中的鱼类或与海葵共生的虾类,其活动范围比珊瑚礁区更大。例如,黄金鰕虎鱼在海草叶片的掩护下可以游出洞穴一段距离;但在珊瑚礁区,其洞穴仅被裸露的砂砾包围,它会更加谨慎。部分物种可以通过调整它们的体色以适应周围环境。例如,馒头海星在没有天敌的海草床上呈鲜红色;但在有捕食者的珊瑚礁区则颜色较浅,以与周围环境匹配。有些物种通过拟态行为将身体模拟成类似海草叶片的形态以欺骗捕食者。例如,狼跳岩鳚通过将其体型和体色模拟成海草叶片,惟妙惟肖地融入到海草-沙地微生境。

扩展海草床生境探索

海草床通过维持生态系统的完整性和连通性,在热带近海生态系统中发挥着重要作用。研究人员通常从景观和物质循环等宏观层面研究海草床,从微生境角度对这种连通性支持机制的研究仍然十分有限,并且往往被忽视。


“通过为各种幼体和成体礁栖生物提供微生境,海草床为邻近的珊瑚礁生态系统提供了多样化的栖息地支持。”杜建国建议应拓展对海草床和其他近海生态系统的生境和育幼功能的探索,以加强对微生境的研究和认识。“未来可通过野外实地观察和室内受控实验来进一步评估微生境对生态位的支持作用,并应考虑到微生境在海洋生态保护和管理中的重要作用,不仅要保护生态系统整体,亦要保护其中包含的微生境多样性。”下一步,杜建国及团队将在此基础上,拟采用生态模型研究我国海草的潜在适生区,进而科学地指导海草床的生态修复。


近年来,自然资源部第三海洋研究所海洋保护生态学研究团队以“深耕海洋保护,筑牢蓝色屏障”为宗旨,紧密围绕国家对海洋生态保护和修复的重大战略需求,在海洋保护地规划、红树林保护修复、滨海湿地蓝碳及海洋生态连通性等方面取得了一系列重要成果。目前该研究团队正积极参与国家海洋生态领域的规划和计划的制订及实施,主持《海岸带生态保护和修复重大工程建设规划》《中国海洋保护地发展规划》(2020~2035)等国家级规划的编制,为新形势下我国海洋生态保护和修复提供有力的技术支持。


链接:海底也有“草原”

提到草原,很多人会想到一望无际的内蒙古大草原。如果说海底也有草原,你信吗?其实,海底确实有“草原”,它由大面积海草床构成。


海草是地球上唯一可完全生活在海水中的被子植物。自然资源部第三海洋研究所副研究员杜建国介绍,全球已知的海草种类有70余种,隶属6科13属。中国现有海草22种,隶属4科10属。全球海草床分布广泛,分为温带北大西洋区系、温带南大西洋区系、温带东太平洋区系、温带西太平洋区系、地中海区系、加勒比区系、印度-太平洋区系、南澳大利亚区系和新西兰区系等九大区系。


金带齿颌鲷的幼鱼独居于海藻-海草微生境

我国海草床分布基本位于温带西太平洋区系和印度-太平洋区系。我国海草分布区可分为南海海草床分布区和黄渤海海草分布区。前者共有海草9属15种,以喜盐草分布最广;后者有3属9种,以大叶藻分布最广。据统计,全国海草总面积约87.65平方千米,其中海南、广东和广西分别占64%、11%和10%。

作为珍贵的“海底草原”,海草床具有净化水质、为近海生物提供食源及栖息场所、维持生物多样性等重要的生态系统服务功能。然而,由于全球变化的影响,世界海草床大面积衰退。近年来,有关海草床生态系统的保护和修复逐渐成为研究热点之一。


文章来源:中国网
责任编辑:葛蕾

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