恢复海草可以使沿海海湾复活
一个世纪以前,弗吉尼亚州的沿海泻湖是自然天堂。鹅在头顶上飞来飞去,渔船在海浪上颤抖。在海面之下,数英里的海草在海浪中轻轻摇曳,使海底看起来像一块巨大的水下大草原。
超过70种海草生长在浅水区在世界各地,除了南极洲以外的各大洲。在弗吉尼亚州,鳗gra(Zostera marina)的床铺为海湾扇贝提供了栖息地,为鸟类提供了食物,并阻止了隔离岛被冲走。Eelgrass非常普遍,以至于住在岸边的人们都把它打包成捆,以用作家庭,学校和医院的隔热材料。
然而,在1930年代,大流行性植物病和反复的飓风消灭了弗吉尼亚东海岸的鳗gra。曾经充满活力的海底变成了贫瘠的泥浆,导致运动员和出版商Eugene V. Connett 在1947年写道:“野禽,咸水钓鱼的奶油,大多数蛤and和螃蟹以及所有海湾扇贝”消失了。。
我们是研究海草,海洋生物多样性和沿海生态系统的海洋科学家。在一项新发表的研究中,我们描述了使用基于种子的新方法将鳗草重新引入弗吉尼亚州沿海海湾的20年任务的结果。
该项目现已在四个海湾恢复了9,600英亩的海草,这是世界上最成功的海洋恢复工作之一。它引发了鱼类和无脊椎动物的大量增加,使水更清澈,并在海底沉积物中捕获了大量碳,从而帮助减缓了气候变化。我们认为这项工作是恢复和维护世界各地海岸线健康生态系统的蓝图。
海草和其他沿海生境稳定了海岸线,储存了碳,并为鱼类和贝类提供了栖息地。图片来源:Hisham Ashkar / GRID-Arendal,抄送BY-ND
为什么海草没有自然恢复?
发育,养分径流和其他人类影响已经破坏了全球许多海湾和河口的沼泽,红树林,珊瑚礁和海草。这些主要生境的丧失或萎缩减少了商业渔业,加剧了侵蚀,使海岸线更易遭受洪水和暴风雨袭击,并损害了许多种类的水生生物。快速的气候变化通过全球气温上升,更频繁和更严重的风暴以及海洋酸化加剧了这些影响。
在1990年代后期,当地居民告诉我们两个长期学习海草的学生(罗伯特·“ JJ”·奥思和卡伦·麦克格拉西),他们在弗吉尼亚州东海岸的浅水区发现了小片海草。多年来,传统观点一直认为该地区的海草并没有从1930年代的事件中恢复,因为人类的活动使该地区不适合他们居住。
但是研究表明,这些沿海海湾的水质相对较好。这导致我们探索了一个不同的解释:来自大西洋沿岸其他地方的健康海草种群的种子根本没有到达这些孤立的海湾。海草是水下开花植物,因此种子是它们繁殖和传播到新环境的主要方式之一。
Eelgrass床在大西洋沿岸弗吉尼亚东海岸南端的四个海湾中恢复。图片来源:David J. Wilcox / VIMS,CC BY-ND
播种新作物
根据我们较早的研究,我们知道,当鳗草种子从亲本植物掉落时,它们会迅速下沉到海底,并且不会移动到它们离开的地方。我们还知道,这些种子要到深秋或初冬才能发芽。这意味着,如果我们在春季收获鳗鱼草的花朵时收集种子,我们可以将它们一直保存到秋天,以帮助它们在两个月之间生存。
我们决定尝试在失踪的地区重新种植鳗草。从1999年开始,我们从切萨皮克湾附近的水下草地上手工采摘种子,将长出的嫩芽拔出,带回我们的实验室中,并保存在大型室外海水缸中,直到它们自然地释放出种子为止。大约10年后,我们开始使用定制的水下“割草机”来收集草,以收集更多的人工生殖芽。
在2001年,我们仅通过从船上抛下种子就播下了第一轮种子。我们的第一个测试区覆盖了2到3英尺深的水中28英亩的滩涂。第二年返回时,我们看到了新的种子发芽。
自那时以来,每年,弗吉尼亚海洋科学研究所和自然保护协会的弗吉尼亚海岸保护区,以及弗吉尼亚大学的工作人员和学生,都带领着一组科学家和公民收集并播种了536英亩的裸底谷。几个沿海海湾。
这些最初的情节起飞并迅速扩大。到2020年,它们在四个海湾中占地9600英亩。几个因素帮助他们蓬勃发展。这些海湾自然地被来自大西洋的凉爽,干净的水冲洗。它们位于弗吉尼亚州东海岸的末端,那里沿海开发很少。
为了使鳗草恢复到弗吉尼亚州的沿海海湾,科学家在其他地区收集了草,收获了种子,然后手工传播。
庇护海洋生物和储存碳
自从1930年代鳗鱼从这些海湾中消失后,人类对海草生态系统的了解就发展了。如今,人们不再用海草保温材料来堆满墙壁,而是珍视他们提供的各种服务,例如鱼类和贝类的栖息地,其中包括许多具有商业和娱乐意义的重要物种。
科学家和政府机构也已经认识到沿海系统在捕获和储存所谓的“蓝碳”中的重要性。实际上,我们现在知道,海草构成了全球重要的碳汇。它们是减少大气中二氧化碳和减缓气候变化的关键工具
我们正在努力了解修复后的海草床所提供的宝贵服务。令我们惊讶的是,随着草地的扩张,鱼类和无脊椎动物在短短几年内又回来了。这些生物建立了广泛的食物网,其中包括从小海马到6英尺长的沙洲鲨的物种。
其他好处也同样引人注目。随着海草冠层捕获漂浮的颗粒并将其沉积到底部,海湾中的水变得更清澈,将大量的碳和氮储存在草根所束缚的沉积物中。我们的研究是第一个验证海草捕获的总碳净额的研究,目前已用于发行碳补偿信用,从而为恢复创造了更多资金。
一个大问题是,恢复海草是否有可能带回海湾扇贝,扇贝曾经为当地经济带来数百万美元的收入。由于弗吉尼亚州不再存在海湾扇贝,因此我们从北卡罗莱纳州获得亲鱼,自2013年以来我们每年都进行养殖和放养。现在的定期调查显示,恢复的鳗草中海湾扇贝的数量正在增加,尽管还有很长的路要走它们达到了1930年代的水平。
沿海恢复模型
修复受损的生态系统在世界范围内是一项紧急任务,联合国已将2021-2030指定为联合国生态系统恢复十年。我们将鳗草修复所取得的成功视为世界各地沿海地区类似努力的主要典范。
我们的项目不仅着眼于恢复这一基本栖息地,还着眼于绘制恢复海草如何影响生态系统以及共同恢复海湾扇贝的图表。它提供了一个路线图,使学者,非营利组织,公民和政府机构参与生态使命,使他们可以看到工作成果。
最近的评估表明,恢复区仅占我们项目区域总可居住底部的30%。在持续的支持下,鳗gra及其提供的许多好处可能会继续蓬勃发展并扩展到21世纪。
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