海洋三所科研人員發布海草床最新成果——揭秘「海底草原」的微生境

海草床生態系統。海洋三所 供圖

　　海草床，是除紅樹林和珊瑚礁之外最典型的海洋生態系統之一，是地球上生物多樣性最豐富、生產力最高的海洋生態系統之一，也是全球多樣性保護的主要對象之一，被稱作「海底草原」。

　　近日，自然資源部第三海洋研究所陳彬研究員帶領的海洋保護生態學研究團隊在海草床生境的研究中取得了新進展。該團隊副研究員杜建國與國內外相關專家合作，利用在南中國海和珊瑚三角區拍攝的熱帶典型海洋生態系統照片，揭示並記錄了海草床中存在的各種微生境以及它們對棲息於珊瑚礁的動物所發揮的作用。該項成果作為封面文章，發表在SCI期刊《生態系統健康與可持續性》上。

　　海草床中存在大量複雜微生境

　　「海洋物種和生態系統的分布既受生物因子的影響，也受非生物因子的影響，生態系統之間存在各種人們尚未充分了解的聯繫，也就是生態連通性。」杜建國表示，揭示生態系統之間的有機聯繫、提高區域生物多樣性保護和管理水平需要區域科研人員的合作。

　　東亞海域是世界海洋生物多樣性的中心，造礁石珊瑚、海草和紅樹種類數分別佔世界的75%、46%和73%。近年來，在科技部重點研發計劃「南海重要島礁及鄰近海域生物資源評價與生態修復」、國家自然科學基金「紅樹林-海草床-珊瑚礁連續生境的生態連通性研究」，以及中印尼海上合作基金項目「印度尼西亞北蘇拉威西熱帶海洋生態系統研究」、中國-東協海上合作基金項目「全球變化背景下南中國海近海生態系統監測與保護管理示範」等多個國際合作項目的支持下，海洋三所研究人員聯合多國科研人員在東亞海域開展了近十年的海草床、珊瑚礁和紅樹林等典型生態系統調查和連通性研究。

　　海草床在複雜的沿海食物網中有其重要的生態位，這些食物網包括一系列相鄰且相互連通的生態系統，例如紅樹林和珊瑚礁。「雖然海草床是公認的魚類、無脊椎動物和其他動物的重要索餌場、育幼場和庇護所，但已有研究多將海草床作為同質化的生境來考慮，很少有研究評估海草床內多樣化的微生境對棲息在其中的海洋動物的生態重要性。」杜建國說。

　　在環境生態學中，微生境是一個與周圍環境有所不同的小區域。例如寸草不生的荒漠中的一塊綠地，荒漠是大的宏生境，綠地就是包含於大的生態環境中特殊、適合某種生物生長的微生境。

　　杜建國和研究團隊總結了近年調查成果，通過生動翔實的原位潛水攝影照片揭示了海草床中微生境的多樣性，並闡述了礁棲生物是如何利用多樣化的微生境，為海草床和珊瑚礁之間的宏觀生態連通性提供支持。

　　「傳統的連通性研究往往將某一類生態系統作為同質化的整體來考慮，而我們研究發現，海草床中存在著大量複雜的微生境。」陳彬說，海草床可通過微生境的多樣性增強其生境支持功能和動物多樣性，以此為鄰近珊瑚礁生態系統中的幼體和成體礁棲生物提供重要的索餌場、育幼場和天然庇護所。該發現是對海洋生態系統連通性機制的重要補充。

　　為鄰近生態系統提供重要支持

　　海草床是相鄰且相互關聯的生態系統的天然過濾器。海草植物可以在水流通過海草床時減緩其流速，使顆粒物沉降在海草床底層，水中的懸浮顆粒物也會被過濾並附著在海草葉片上。因此，與海草床相鄰的珊瑚礁和海草床內的珊瑚斑塊均能受益於海草床的水質淨化功能。

　　據估算，海草床為全球約20%的漁業提供了重要的育幼場。杜建國與合作者發現，在南中國海和珊瑚三角區，具有不同冠層特徵的海草床支持著各具特色的魚類群落，其中約64%~93%的魚類為仔稚幼魚，這些物種的幼體適應了不同的海草床微生境，表現出與成體不同的行為模式。例如，一些幼體的體色呈淺綠色以適應海草葉片的顏色，而成體一旦遷移到珊瑚礁就會改變體色。此外，一些魚類的幼魚在海草床營獨居生活，能夠很容易地隱藏在茂密的海藻-海草或礫石洞構成的微生境中；而在珊瑚礁區的成魚則營群居生活，從而降低被捕食的風險。

　　海草床是許多動物、尤其是定期光顧海草床動物的重要索餌場。在不同的海草床微生境中，礁棲生物在覓食過程中採用不同的攝食方式。例如，一些物種以海草葉片上的無脊椎動物為食，一些物種以生活在海草床沙底內的底棲動物為食，而另一些物種則直接取食新鮮和凋落的海草葉片。另外，在海草床-珊瑚礁鑲嵌生境中，多種魚類白天在珊瑚礁區內隱蔽，晚上則巡遊到鄰近的海草床中覓食。因此，海草床通過魚類和底棲無脊椎動物的晝夜和乘潮洄遊為鄰近生境提供了營養輸入。

　　此外，海草床中密集的海草根莖網絡可降低棲息其中的生物被捕食的風險，同時也提供了各種各樣的微生境。海洋三所助理研究員胡文佳告訴記者，許多生活在海草床中的動物可通過調整它們的行為和體色來適應微生境，並對上述微生境進行了多樣化和專門化的利用，從而減少被捕食的風險。

　　科研團隊觀察到了生物的3種適應性行為：在海草床微生境的掩護下，一些躲藏在洞穴中的魚類或與海葵共生的蝦類，其活動範圍比珊瑚礁區更大。例如，黃金鰕虎魚在海草葉片的掩護下可以遊出洞穴一段距離；但在珊瑚礁區，其洞穴僅被裸露的砂礫包圍，它會更加謹慎。部分物種可以通過調整它們的體色以適應周圍環境。例如，饅頭海星在沒有天敵的海草床上呈鮮紅色；但在有捕食者的珊瑚礁區則顏色較淺，以與周圍環境匹配。有些物種通過擬態行為將身體模擬成類似海草葉片的形態以欺騙捕食者。例如，狼跳巖䲁通過將其體型和體色模擬成海草葉片，惟妙惟肖地融入到海草-沙地微生境。

　　擴展海草床生境探索

　　海草床通過維持生態系統的完整性和連通性，在熱帶近海生態系統中發揮著重要作用。研究人員通常從景觀和物質循環等宏觀層面研究海草床，從微生境角度對這種連通性支持機制的研究仍然十分有限，並且往往被忽視。

　　「通過為各種幼體和成體礁棲生物提供微生境，海草床為鄰近的珊瑚礁生態系統提供了多樣化的棲息地支持。」杜建國建議應拓展對海草床和其他近海生態系統的生境和育幼功能的探索，以加強對微生境的研究和認識。「未來可通過野外實地觀察和室內受控實驗來進一步評估微生境對生態位的支持作用，並應考慮到微生境在海洋生態保護和管理中的重要作用，不僅要保護生態系統整體，亦要保護其中包含的微生境多樣性。」下一步，杜建國及團隊將在此基礎上，擬採用生態模型研究我國海草的潛在適生區，進而科學地指導海草床的生態修復。

　　近年來，自然資源部第三海洋研究所海洋保護生態學研究團隊以「深耕海洋保護，築牢藍色屏障」為宗旨，緊密圍繞國家對海洋生態保護和修復的重大戰略需求，在海洋保護地規劃、紅樹林保護修復、濱海溼地藍碳及海洋生態連通性等方面取得了一系列重要成果。目前該研究團隊正積極參與國家海洋生態領域的規劃和計劃的制訂及實施，主持《海岸帶生態保護和修復重大工程建設規劃》《中國海洋保護地發展規劃》（2020~2035）等國家級規劃的編制，為新形勢下我國海洋生態保護和修復提供有力的技術支持。

　　連結　　海底也有「草原」

　　提到草原，很多人會想到一望無際的內蒙古大草原。如果說海底也有草原，你信嗎？其實，海底確實有「草原」，它由大面積海草床構成。

　　海草是地球上唯一可完全生活在海水中的被子植物。自然資源部第三海洋研究所副研究員杜建國介紹，全球已知的海草種類有70餘種，隸屬6科13屬。中國現有海草22種，隸屬4科10屬。全球海草床分布廣泛，分為溫帶北大西洋區系、溫帶南大西洋區系、溫帶東太平洋區系、溫帶西太平洋區系、地中海區系、加勒比區系、印度-太平洋區系、南澳大利亞區系和紐西蘭區系等9大區系。

　　我國海草床分布基本位於溫帶西太平洋區系和印度-太平洋區系。我國海草分布區可分為南海海草床分布區和黃渤海海草分布區。前者共有海草9屬15種，以喜鹽草分布最廣；後者有3屬9種，以大葉藻分布最廣。據統計，全國海草總面積約87.65平方千米，其中海南、廣東和廣西分別佔64%、11%和10%。

　　作為珍貴的「海底草原」，海草床具有淨化水質、為近海生物提供食源及棲息場所、維持生物多樣性等重要的生態系統服務功能。然而，由於全球變化的影響，世界海草床大面積衰退。近年來，有關海草床生態系統的保護和修復逐漸成為研究熱點之一。

　　本報記者 趙 寧