熱帶生物海岸保護與發展研究

一、前言

我們通常可根據塑造海岸的主導因素和海岸的物質組成來劃分海岸，其中生物海岸在潮間帶或潮下淺水區生長有相當規模的底棲生物群落， 其生物過程對海岸發育顯著影響或成為主導因素 [1]。珊瑚礁海岸和紅樹林海岸是典型的熱帶生物海岸。生物海岸強調研究海岸動力地貌過程與生物過程之間的雙向相互作用，或稱之為海岸生物地貌學 [2]。生物地貌過程是海岸生態系統響應和反饋全球變化的主要機制之一 [3]。熱帶生物海岸的特殊生物棲息環境往往成為對維持海岸帶生物多樣性和資源生產力有特別價值的各種生物活動高度集中的海岸生態關鍵區 [4]。它具有十分重要的生態系統服務功能，包括海岸高生物多樣性、高資源生產力、海岸抗侵蝕和穩定、淨化和美化環境 [5]。海岸帶又面臨人類世自然環境快速變異和海岸帶人類活動持續增強等問題，海岸帶生態安全和可持續發展受到更大挑戰。熱帶生物海岸中的珊瑚礁和遠海島礁，對海洋國土、海洋維權、海洋強國建設關係尤其密切而受到特別關注。

二、世界典型熱帶生物海岸的現狀與特徵

( 一 ) 世界珊瑚礁海岸的現狀與特徵

珊瑚礁海岸是由造礁石珊瑚群落原地碳酸鹽骨骼和各種生物碎屑充填膠結共同形成的具有抗浪性能的海底隆起結構 [6]。珊瑚礁是地球上僅僅由動植物建造的最大地質地貌體，其中有許多從太空中都可以清楚地看到。珊瑚礁生態系統初級生產力非常高，具有地球生態系統中最活躍的鈣化過程，碳酸鈣年總產量約為 9.29×109 t [7]。珊瑚礁海岸生物多樣性很高，常被稱為海洋熱帶雨林。全球珊瑚礁主要分布在冬季水溫始終高於 18 ℃的印度洋 – 太平洋、加勒比海和紅海的熱帶淺水區 [8]。

進入人類世新時期的海岸帶在人口密度和開發活動不斷增強及全球環境變化不斷加速的雙重影響下，珊瑚礁的世界性退化越來越顯著，形勢越來越嚴峻 [9,10]。1970 年以來，珊瑚礁白化愈發普遍和嚴重 [11]， 珊瑚礁的幹擾由傳統的間斷性、事件性逐步轉變為持續性、趨勢性，破壞力和恢復力之間的平衡受到破壞 [12]｡ 由此導致各大礁區活珊瑚覆蓋率連續下降，印度洋 – 太平洋區下降了 40%，大堡礁和西大西洋區下降了 50%~53% [13]｡ 全球珊瑚礁監測網絡和美國世界資源研究所 1998 年以來分別提出系列評估報告，前者 2008 年報告認為受到中等及以上破壞的珊瑚礁已經達到全球珊瑚礁面積的 54% [14]，後者 2011 年報告認為受到中等及以上威脅的珊瑚礁已經達到全球珊瑚礁面積的 61%到 75%（後者加上全球變化的影響）[15]。珊瑚礁已經形成全球性衰退趨勢，其中澳大利亞最輕微，東南亞最嚴重 [10]｡

大堡礁是世界上規模最大的珊瑚礁生態系統，1975 年成立海洋公園，管理範圍為 3.444×105 km2 ，延伸 2600 km，包括 2900 個礁體和 900 多個礁島。在相當長一段時間內是世界面積最大和保護管理最好的珊瑚礁保護區。1981 年被列入世界自然遺產名錄。2004 年澳大利亞議會把大堡礁完全保護區（NTAs）面積從 1981 年確定的 5% 擴大到 33% [9]。2005 年澳大利亞研究委員會（ARC）成立珊瑚礁卓越研究中心（CoECRS），對珊瑚礁管理和可持續利用進行綜合研究。儘管如此，Bellwood 等 [16]根據歷史數據分析， 認為過去 40 年中大堡礁活珊瑚平均覆蓋率由 40% 下降到 20%。De』ath 等 [17] 根據1985—2012 年對 214 個珊瑚礁的 2258 次調查監測資料分析，其平均覆蓋率由 28.0% 下降到 13.8%，驅動因子熱帶氣旋佔 48%，長棘海星侵害佔 42%，白化佔 10%。針對大堡礁活珊瑚平均覆蓋率不斷下降和新的海岸開發及港口疏浚等計劃的嚴重威脅，聯合國世界遺產委員會 2012 年發出將大堡礁「列入瀕危遺產名錄」的警示，引起政府和科學界的廣範關注。澳大利亞政府斥資 1 億澳元制定的「大堡礁2050 保護計劃」，承諾改善水質、禁止挖泥船傾倒、限制沿岸港口發展。2015 年該計劃得到認可而決定不將大堡礁列入瀕危遺產名錄。在 2015—2016 年第三次全球性珊瑚白化事件期間，澳大利亞 CoECRS主任 Terry P. Hughes 親自乘飛機監測大堡礁珊瑚礁區的白化情況並被新聞界廣泛關注， 2016年12月被《自然》雜誌評為全球十大科學人物之一，授予「珊瑚礁哨兵」稱號 [18]。

( 二 ) 世界紅樹林海岸現狀與特徵

紅樹林海岸以其潮間帶平均海平面以上生長
的稱為紅樹林的茂密耐鹽常綠喬木或灌木為其基本特徵 [19]。經統計，1997 年全球紅樹林面積約為 1.8×105 km2 [20]，不到世界熱帶森林資源面積的 2%。南亞和東南亞佔 41.5%。印度尼西亞佔23% [20]。世界紅樹林最大連續分布區位於孟加拉灣的恆河三角洲，面積超過 6000 km2 。最近的衛星遙感調查表明，紅樹林向水產養殖、農業和城市發展的轉變是全球紅樹林破壞的主要原因 [20,21]。自1950 年以來，由於生態環境保護不夠和大規模轉化，全球近 50% 的紅樹林生物群落已經消失 [22]。如果紅樹林按照 1980—2000 年的損失率（1%~2%）繼續下去，整個紅樹林生物群落可能將在未來 100 年內消失 [23]。2004 年的印度洋海嘯事件和 2008 年的《藍碳報告》成為紅樹林保護海岸和減緩及適應氣候變化方面重要性認識的分水嶺，紅樹林恢復項目獲得國際關注和廣泛支持 [24]。在 70 個擁有紅樹林的國家中，大多數國家都在實施恢復計劃 [20]。但除了以木材生產為主要目標的恢復項目效果較好之外，其他恢復項目並沒有取得普遍的成功 [25]。但總體上紅樹林損失速率在明顯降低。最近通過遙感方法統計，2000—2012 年全球紅樹林面積平均年損失率約為 0.16%，比 1980—2000 年的損失率低了一個數量級 [26]。

三、我國熱帶生物海岸的現狀與特徵

( 一 ) 我國珊瑚礁海岸的現狀與特徵

中國珊瑚礁分岸礁和環礁兩大類，岸礁斷續分布在海南島、臺灣島和雷州半島西南角等海岸區；環礁廣泛分布在南海，128 個環礁組成南海諸島島礁的基礎。按照地貌類型範圍統計其總面積約為3×104 km2 ，約佔全球珊瑚礁總面積的5% [1]。128個環礁中面積約佔 5/6，個數約佔一半的為沉沒型珊瑚礁體（如中沙大環礁、禮樂灘大環礁等），其餘面積約佔 1/6 的為幹出型珊瑚礁體，在大潮低潮時可露出礁坪，礁坪總面積約為 907 km2 ，環礁潟湖總面積約為 4380 km2 ，礁坪上的自然島嶼沙洲共53 個，總面積約為 12 km2 。中國南海珊瑚礁的重要特點就是島嶼沙洲偏少偏小，沉沒型珊瑚礁廣泛分布 [1]。南海諸島珊瑚礁島嶼、沙洲、礁坪和潟湖區是我國海洋國土重要的標誌和依據，也是遠海漁業活動和其他海事活動的重要基地 [1]。

2002 年美國世界資源研究所利用 1 km2 網格量計算淺水區近表層礁面積， 其中中國大陸為 900 km2 ，中國臺灣為 700 km2 ，西沙群島和南沙群島為 5700 km2 ，合計為 7300 km2 ，佔世界總面積的 2.57% [27]。在佔面積比例大於 1% 的 21 個國家中，位列第 8，在印度尼西亞、澳大利亞、菲律賓、法國、巴布亞紐幾內亞、斐濟、馬爾地夫之後 [28]。中國南海諸島珊瑚礁對海洋國土資源和海洋權益維護有特殊重要意義，遠海島礁對海洋強國建設關係尤其密切。我國珊瑚礁調查研究、監測評估和管理保護亟需加強。

( 二 ) 我國紅樹林海岸的現狀與特徵

中國紅樹林斷續分布於東南沿海熱帶、亞熱帶海岸的港灣、河口灣等受掩護水域。從海南島向北，隨著緯度升高，氣候帶由中熱帶、北熱帶、南亞熱帶到中亞熱帶，紅樹林分布面積和樹種數降低，林相由喬木變為灌木，樹高和凋落物產量降低，充分顯示溫度的宏觀控制。其中萬畝（6.67 km2 ）以上連片分布區有海南清瀾港、東寨港，廣西珍珠港，廣東雷州灣通明海和英羅港高橋岸段。20 世紀50 年代中國紅樹林的總面積約為 420 km2 ，2001 年為 228 km2 ，總體上在急劇萎縮 [29]。目前已經採取了保護管理的多種措施。我國 1975 年以來已建立 18個紅樹林自然保護區，其中國家級的有 6 個（海南東寨港、廣西北崙河口、廣西山口、廣東湛江、深圳福田、福建漳江口），保護區紅樹林面積已佔全國總面積一半以上。最近範航清等 [30] 報導，國家林業局第二次全國溼地資源調查，2013 年紅樹林面積為 253 km2 ，比 2001 年增加 10% 以上。在全球紅樹林面積逐年減少的背景下，中國初步遏制了紅樹林面積急劇下降的勢頭。這主要歸功於政府的嚴格保護政策和大規模人工造林，紅樹林保護和生態修復得到國家的高度重視，2017 年 4 月，習總書記視察北海金海灣紅樹林時指示：一定要尊重科學，落實責任，把紅樹林保護好。6 個國家級紅樹林自然保護區在「十二五」期間各自獲得的中央和地方專項經費一般不低於 2500 萬元，大力支持了紅樹林恢復。我們仍然要關注我國紅樹林的結構與功能退化及過度圍墾造成極度缺乏適合鄉土紅樹林生長的潮間帶宜林灘涂問題，未來增加紅樹林面積的主要手段是退塘還林 [30]。

四、熱帶生物海岸面臨的主要生態風險

( 一 ) 珊瑚礁海岸的主要生態風險

從 20 世紀 80 年代末開始， 珊瑚礁的重要性及其面臨的危機得到普遍關注。人們關注海岸帶各種開發活動對珊瑚礁的影響，包括沉積物汙染、營養物汙染、過度捕撈、沙石採挖和圍墾的直接破壞等。1994 年 UNEP­IOC­ASPEI­IUCN 氣候變化對珊瑚礁的影響專家組認為，人類活動是珊瑚礁危機的主要原因， 氣候變化威脅僅會發生在遙遠的將來 [31]。1998 年，全球珊瑚礁因歷史性海溫升高導致嚴重白化事件，「有效損失」全球珊瑚礁 16%，遠高於歷年人類活動導致損失總和的 10%，引起對全球變化影響的高度重視並徹底改變了珊瑚礁保護的議程。2015—2016 年，延時最長、嚴重程度與 1998 年類似的全球珊瑚礁白化事件（見圖 1、圖 2），再次證實全球變暖已經成為珊瑚礁可持續發展的主要威脅。預計隨著全球變暖的持續甚至增強，珊瑚礁大規模消失的時間或許就在 21 世紀中葉。1994 年美國等發起成立的國際珊瑚礁倡議組織（ICRI）一直是最重要的珊瑚礁管理保護國際協調機構。2011 年由科學家和慈善機構發起的 X L Catlin 海景調查和 2017 年發起的50礁倡議是珊瑚礁管理保護的最新舉措[10]｡

圖１ 全球珊瑚礁資料庫 (ReefBase) 不同嚴重程度白化記錄（2010 年以後資料缺失）[10]

圖 2 1982—2016 年美國 NOAA 衛星海溫監測熱壓力全球礁單元百分數 [10]

( 二 ) 紅樹林海岸的主要生態風險

到目前為止，隨著人類海岸開發活動的直接破壞和水質惡化，水文條件改變（如恆河三角洲紅樹林區因上遊建大壩導致淡水徑流減少 [32]）是紅樹林生態系統的最大威脅。紅樹林消失和生態退化導致海岸生態關鍵區功能喪失，嚴重削弱或喪失紅樹林防浪、護岸、捕沙、促淤、維持海岸穩定的生物地貌功能，喪失藍碳功能，喪失抵消海平面上升增加海岸帶浸淹的負面影響的能力。長期以來，人們極端低估了紅樹林的價值，忽視社會、生態與環境效益，一旦海岸帶開發壓力增大，極易清除紅樹林改作其他短期經濟效益更顯著的用途 [33]。人類活動對紅樹林資源的影響在 20 世紀達到頂峰。從20 世紀 80 年代起，大規模的土地利用變化，包括農業圍墾、魚蝦貝等水產養殖、城市向海岸發展等，是全球紅樹林消失的主要原因。21 世紀以來的紅樹林損失率明顯減少，但並未停止。在短期和中期，隨著沿海人口持續增長和海岸帶持續城市化的推動，土地利用變化仍將是造成紅樹林損失的主要原因 [25]。在人類世背景下，海岸地區不斷增加的人類壓力，以及海平面上升和短期海平面波動的長期威脅始終是紅樹林海岸的主要生態風險 [26]。

五、 熱帶生物海岸保護和發展的政策建議

中國熱帶生物海岸尤其是對遠海珊瑚島礁區生態保護和發展的建議如下。

（1）從國家層面對保護管理戰略和規劃提出新舉措。在黨中央、國務院關於生態文明建設的總體部署，和 2016 年中央深改組審議通過，2017 年國家海洋局印發施行的《海岸線保護與利用管理辦法》指導下，針對熱帶生物海岸，強調節能減排抑制扭轉全球變暖，嚴限開發，保護優先，維持和增強抗全球變化幹擾和自然恢復能力。

（2）加強生態監測和開展全面調查。增加生態監控區並擴大到南沙群島海區，且需要針對遠海島礁區開展全面普查。

（3）加強保護區科學管理和建立遠海大型海洋保護區。增加完全禁止捕撈保護區的面積比例，加強監測評估，提高管理成效，把消除各種人類活動幹擾放在首要地位。

（4）針對海洋強國建設的科技需求，加強遠海島礁相關科學研究和人才培養。現在仍然是「太少的珊瑚礁科學家用太少的時間研究太少的珊瑚礁」[34]，而且造礁石珊瑚生長在大潮低潮線以下，絕大部分人沒有機會潛水，難以認識和研究珊瑚礁。亟需動員更多的人認識珊瑚礁、熱愛珊瑚礁、研究珊瑚礁、保護珊瑚礁。Hatcher 等 [35] 指出，珊瑚礁和紅樹林等熱帶淺海生態系統的未來取決於兩種速度之間的競賽：一是熱帶淺海生態系統正在加速衰退和消失的速度， 另一個是海岸帶管理模式需在生態學和社會學上不斷完善，從公眾教育方面提高對熱帶淺海生態系統保護價值的認識的速度。我國建設海洋強國戰略決策和南海島礁工程的順利實施，為我國珊瑚礁研究提供了空前的發展機遇。我們尤其要更加努力，為海洋強國建設做出新貢獻。