南沙科普大讲堂 | 张浴阳：修复海底花园

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南沙科普大讲堂

第2期 | 2024年7月20日

张浴阳

中国科学院南海海洋研究所副研究员

大家下午好！

我是来自中国科学院南海海洋研究所珊瑚组的张浴阳，主要做的工作是珊瑚礁生态修复、生态调查和珊瑚繁殖生物学。 照片上显示的就是我们平时做野外调查时的状态。

首先和大家分享一些令人激动的视频。 2021年，我们在西沙做珊瑚礁修复工作时，就在我们的珊瑚苗圃旁边，有一条蝠鲼正好从我的身下游过，距离我身体不到20cm，当时我非常激动。

下一个视频给大家展示更难得一见的东西。那天我们正在万宁的大担石做珊瑚礁生态调查，遇上这个海龟，有发现它与普通绿海龟的不同之处吗？它是一只极为罕见的白化海龟，一般在国内潜水可能100、200潜才能遇见一次海龟，遇见白化海龟的几率约万分之一不到，难能一遇，所以真的很幸运。

珊瑚礁的重要性

保护生物多样性

回到珊瑚礁，很多人对珊瑚礁的印象就是五彩缤纷，形态各异，它们分布在海底，中间游曳着各种各样的鱼类，物种非常丰富，这张照片就是正常珊瑚礁应有的样子。

现实中，要是下潜看到状态好的珊瑚礁，也能看到成千上万种鱼类，包括无脊椎动物、珊瑚等等，所以我们常说珊瑚礁是一座漂亮的海底花园，同时它还有很重要的生态功能，维系着非常高的生物多样性。

陆地上的热带雨林具有很高的生物多样性，海洋中的珊瑚礁可与之并提。珊瑚礁是海洋里生物多样性最高的生态系统，用仅为千分之二的海洋面积养育了超过三分之一的海洋生物物种。

构筑“生物海岸”

此外，沿岸的珊瑚礁还给我们提供了很好的保护，比如广东、海南等沿海地区，每年都会经受几次台风侵袭，但是有珊瑚礁保护的海岸，97%的波浪能被珊瑚礁吸收掉，极大削弱了台风对海岸的冲击影响。所以有珊瑚礁保护的区域，海岸受侵蚀的影响会极大下降。据科学家统计，珊瑚礁对海岸的保护价值大概为一年一百五十万美元。

丰富旅游和文化资源

我们说去海岛旅游，可能会选择马尔代夫、斐济、塞班这些世界闻名的岛屿，它们为什么如此受欢迎？因为它们不仅海水好，而且还有珊瑚礁，去到那里，游客都愿意去浮潜或是体验潜水看珊瑚，瞅一瞅鱼类，这些都是不可多得的体验。这是珊瑚礁提供给人类的重要旅游资源，同时它也能形成相应的海岛特有的文化产业。

渔业资源和食物的来源

广东人很讲究吃，海鲜是桌上必不可少的。珊瑚礁中产出的石斑鱼、龙虾、鲍鱼、螃蟹，这些都是餐桌上常见的食物，也构成了重要的珊瑚礁渔业。据统计，全球大概有5亿人依赖珊瑚礁和珊瑚礁产出的鱼类生存。

造礁石珊瑚——珊瑚礁生态系统的框架生物

回到营造珊瑚礁的基础——造礁石珊瑚，从名字上来听，就知道这个珊瑚是能够造礁的，因为它可以形成碳酸钙的骨骼，这种碳酸钙骨骼逐渐积累就能构成珊瑚礁。造礁石珊瑚属于刺胞动物门，珊瑚虫纲下的石珊瑚目，这类珊瑚是构成珊瑚礁的主要生物类群，它也被称做珊瑚礁的框架生物。虽然珊瑚虫单个个体大概在1毫米到几厘米之间，但是别看它小，一个珊瑚由成千上万个珊瑚虫构成。这些小小的珊瑚虫每天都在努力地钙化，每天都在生长，通过它们的努力，就形成了大概几平方公里或者几百平方公里面积的珊瑚礁，构成重要的岛礁，包括我们国家的西南、中沙，还有东沙都是由珊瑚礁构成的。

珊瑚的生活史

我们介绍一个人，都是从他小时候说起，我们介绍珊瑚也从它的诞生开始说起。珊瑚在繁殖时，会排放出卵团。有趣的是，很多种珊瑚都选择在同一天晚上排放卵团，这是为什么呢？因为鱼类很喜欢这些食物，它们会大量摄食珊瑚的卵子。如果每个珊瑚都单个排放卵子，一群鱼一拥而上可能就把所有宝宝吃掉了；但如果很多珊瑚在同一时间大量排放，鱼类就无法完全消耗掉所有卵子，从而提高后代的生存机会。这就形成了珊瑚礁的排卵奇观，如果这时候潜水，就可以看到海底在“下雪”，不过这个雪是从水下往水面漂浮。

珊瑚排放的一个卵团里包含十几个卵子和大量的精子，卵团浮到水面就会破裂，把精子、卵子散发出来，在水面上最后形成卵带。在大堡礁珊瑚繁殖后的第二天，乘直升飞机观测，甚至能够看到长达十几公里的珊瑚卵带，非常壮观。

珊瑚卵排出来后会形成幼虫，最后附着，变成我们平时常见的固着生活状态，进入到另外一个阶段。前面珊瑚的排卵，我们叫有性繁殖，后面这种叫无性繁殖，它是通过分裂、出芽生殖，然后把自己的身体克隆出来，从一个长成两个，两个长成四个，逐渐增加，最后长成我们常见的珊瑚个体，可能是几十公分，甚至长达十几米，每个珊瑚都由成千上万个这种小的珊瑚虫构成。

我们可以把珊瑚的生活史分为两部分，一部分叫固着生活，另一部分叫浮游阶段。固着生活就是我们常见的，珊瑚慢慢地生长、长大。而浮游阶段就是珊瑚排出卵子，卵子形成卵团在水中随着海浪被带到其他地方，就像树木、植物产生种子，被风、被动物带到其他地方去，重新生根发芽一样，珊瑚就是借着浮游阶段散播到周边的海域。

珊瑚不光是在卵子的时候随波逐流，其实它在发育到幼虫阶段还能游动，虽然游动速度很慢，一秒大概只能游2、3毫米左右的距离，但是这对它来说至关重要。下面让我们通过两个视频更直观地了解珊瑚的生命早期阶段。

首先这个是2021年我们在三亚记录的珊瑚繁殖过程，可以看到，珊瑚受精卵在发育，从一个受精卵分裂变成二细胞阶段，然后变成四细胞、八细胞，发育8小时后，则到囊胚阶段。我们没有拍到后面的细胞发育，只拍摄观察了最初8小时珊瑚受精卵的分裂过程，实际上约10小时后，它就会发育成右边这个模样，称为浮浪幼虫。浮浪幼虫会游动，但游的没有视频里那么快，它会绕着红色的一个地方游来游去。

为什么绕着红色的地方游呢？这个红色的东西叫珊瑚藻，具有一些化学信号物质，会诱导珊瑚在它附近附着，然后这些珊瑚就会从虫子般形态变成花朵般形态，这时候你能看到中间有一圈白色，那是珊瑚仅用不到一天时间钙化成的碳酸钙骨骼，约10天左右后，可以看到有触手在里面动，周边骨骼也变的更多，这就是珊瑚的幼体。珊瑚虫幼体不断进行无性繁殖，就能长成一个新的珊瑚，不过在这个阶段，珊瑚礁的死亡率非常高，存活率在野外可能连万分之一都达不到。所以对珊瑚来说，它需要靠量取胜。

海底花园在快速退化

这两张图展示的是西沙永兴岛的同一片珊瑚礁，左边是2006年由我们课题组长黄晖老师带队拍摄的，右边是2009年我第一次去西沙的时候拍摄的。当时的场景让我非常震惊，因为我2008年进组，看到所有的西沙照片都像左边这样，珊瑚铺满了整个海底，非常欣欣向荣，可以看到各式珊瑚。但到2009年，我再次下水只见死气沉沉一片，我当时都震惊了，觉得怎么可能差距这么大。

后来我们在调查中发现，在七连屿的西沙洲发现存在大量的长棘海星，这种海星专门捕食珊瑚。我们询问了当地渔民，他们说前两年，有上百万的长棘海星趴在珊瑚礁上啃食珊瑚，珊瑚很快就被它们啃食干净了，渔民也不敢去岸边打渔，因为铺满了长棘海星，它们身上有毒刺，一不小心就会被它们扎到。在我们调查时，长棘海星已经减少了很多，因为其他地方的长棘海星都已经饿死了，唯独在西沙洲我们还发现了一些海星趴在剩余的几株珊瑚上，聚集在一起摄食珊瑚，它们就是造成珊瑚快速退化的罪魁祸首。

但长棘海星并不是唯一的威胁，我们都听过珊瑚白化现象，即海水升温导致全球变暖，也会造成珊瑚的大规模白化死亡，包括人为过度捕捞、污染、珊瑚疾病，都会导致珊瑚礁快速退化。如果按照现在的退化速度，有学者认为，可能到本世纪中叶，珊瑚礁将不复存在，整个地球将失去珊瑚礁生态系统，这对于人类乃至整个地球，无疑是一个非常严峻的情况。

拯救珊瑚礁

我们需做点什么去拯救珊瑚礁呢？针对白化、高温的影响，我们可以培育耐热的珊瑚品种；针对过度捕捞，我们可以加强管理；针对退化珊瑚礁底质容易被破坏，不利于珊瑚生长，我们可以人为改善珊瑚底质。

正如植树造林需要树苗，不能把树拔下来直接移到沙漠里一样，在珊瑚礁修复工作中也需要培育珊瑚苗种，而不能直接从健康的珊瑚礁上直接移植珊瑚，否则可能因为移植过程中的严重损耗，导致两片珊瑚礁同时受损。因此，我们需要先培育更多的珊瑚苗种。上图展示的就是我们常用的几种苗圃技术，包括使用浮床、绳索吊拉、珊瑚树以及框架式铁架来培育珊瑚苗种。等到珊瑚苗种成长到一定程度后再进行移植。接下来，我将通过视频展示我们具体的移植工作。

这里是西沙，平时鲜有人能去。我们做苗圃的时候，首先要向沙地打入一个深度约90厘米的水下锚，每一个水下锚锤击400、500下。水下锚锤好后，我们再把船上做好的苗圃架投放到海里，这时就需要两个人，一个人在上面用力压浮球，另一个人使劲往下拉，将苗圃架套在水下锚上的钢丝环里，然后把U型扣拧紧。整个过程非常累，海水员吐气频繁，是非常繁重的一项工作。

然后我们尝试搭建新苗圃，这种新苗圃能够把珊瑚抬离海底，不受沉积物的影响。当苗圃架好后，就能用渔线系住珊瑚断枝挂在苗圃架上，再拿一些铝扣把渔线夹紧，这样整个珊瑚就不容易脱落，可以慢慢生长。

在浮床的苗圃上，我们用扎带代替渔线，因为渔线在水下很难绑，而扎带一拉就很轻松把珊瑚固定在苗圃上。

8个月后，我们可以看到，挂的单枝珊瑚已经长成一小团，且有很多分枝；浮床上的苗圃有的甚至已经长到一个盘子的大小，它们会随着时间越长越大。当苗圃上的珊瑚长得足够大，我们就把它采放在水里，拿一个筐扛着，一路走到需要修复的退化珊瑚礁旁。然后用水下电钻在珊瑚礁上钻孔，钻好孔后，放入膨胀胶粒，再打入专用移植钉，跟我们平日室内装修很像，墙上打孔后，放入膨胀胶粒，然后再钉上一个钉，是同样的方法，然后再把我们培育的珊瑚绑在移植钉上，每个珊瑚用两个扎带绑住，这样能够更稳固。

这是我们用的另一种方法，礁体移植与移植钉结合。那礁体为什么做成这种形态呢？因为它可以抗浪，海浪来了后不会被打翻。经过一年修复后，可以看到蓝色或呈分枝状的珊瑚大部分都是我们用移植钉移植的，有一些扎带都没有剪掉，如果仔细观察还能看到有一根扎带在珊瑚上。

被移植的珊瑚种类繁多，所以能看出，被移植的珊瑚长相跟原本的珊瑚稍有不同。移植时长约一年多、两年，所以珊瑚体积不算大。鱼类的数量跟珊瑚繁荣程度息息相关。虽然目前鱼类并不多，但已经比周边退化掉的珊瑚礁鱼类多很多了，珊瑚也在逐渐增长。

这是去年拍的视频，可以看到珊瑚明显长大了，最大直径已接近1米，大部分都是在50公分到60公分左右。这时候生活在珊瑚礁里的鱼类比之前多了很多，它们以珊瑚，或者珊瑚中生活一些小的螃蟹、虾为食，所以有了珊瑚礁后，鱼类就有了家园，够在珊瑚礁里生存，数量就能够维持，否则它们就生存不下去。

这是礁体和移植钉结合培育的珊瑚，可以明显看出珊瑚很多，不再是只有分枝状，有的圆圆的，像个馒头，这是另外一种类型的珊瑚，因为我们做修复的时候还是要讲究多种珊瑚搭配起来，才能保证珊瑚种类的多样性，才能让生态系统更稳定，让生物多样性维持的更高，更有利于整个生态系统的健康恢复，这就是我们在西沙做的修复工作。

大家有没有注意到，珊瑚里头有一对红色的小丑鱼，自我们做修复到现在，它们一家一直在这里安住，我们每次去都能看到它们一家在这里。

西沙可能大家没法去，我们在蜈支洲也做了珊瑚礁修复，如果大家夏季去三亚潜水，有很大概率能到我们的修复区潜水。蜈支洲珊瑚礁的修复方法跟西沙运用的类似，用水下电钻钻一个孔，约4至5秒就能完成，当然有时候遇到不适合的底质，钻的时间就会长一些。

移植完的珊瑚很有特点，单枝很突兀的立在珊瑚礁上，很违和，随着它慢慢生长，6个月后，就能长出新的枝桠，两年到三年后，能达到约30厘米的大小，甚至有的珊瑚能长出它原本的形态，而不是单枝立在那里，有的珊瑚长的像蘑菇，有的像鹿角。这种大片、桌状的珊瑚是风信子鹿角珊瑚，后者长相很有特点，能长成一片，像个桌面。有些风信子鹿角珊瑚下面会有1至2个空了的钉子，是当时被移植的珊瑚脱落，或死掉脱落，就没有长起来，但其他长起来的珊瑚就还立在那里，像一朵朵蘑菇、灵芝一样，很好看。

我们就是通过这些方法把珊瑚的数量提升起来的，这时候水下退化的珊瑚礁就不再那么光秃，鱼类也比之前多，下水的时候，这些鱼类会围绕着我游来游去。

我们每年都会复查珊瑚的修复情况。今年3月份，我们去蜈支洲做调查时，发现珊瑚已经长满，海底不再光秃，原来大概10公分左右的珊瑚，现直径已达1米、2米，甚至个别珊瑚已长到一个床这么大，我都可以躺在上面。

现在潜水的游客，不仅能看珊瑚，还能看到很多的鱼在里面，这就是珊瑚带动鱼类的数量恢复。这就是我们团队为珊珊瑚礁生态恢复做过的努力。

保护珊瑚礁，我们能做什么？

首先，我们去珊瑚礁旅游时，应拒绝购买珊瑚、珊瑚制品，因为它们都对珊瑚礁造成破坏才能生产，而且特别提醒大家，2021年以后，石珊瑚所有的种类都被我们国家列入了二级保护动物，所以去采挖或购买它的产品也是违规的。

第二，去珊瑚礁旅游的时候不要踩踏、翻动，或者拿取珊瑚，这样就可以让珊瑚在那安安静静地生长。

第三，去珊瑚礁周边游泳时，可以采用物理防晒或珊瑚友好型防晒霜，因为我们常用的防晒霜对珊瑚有害的，内含一些化学物质能造成珊瑚的死亡或者亚健康。

第四，在海边不要乱扔垃圾，我们经常在珊瑚礁潜水时发现塑料瓶、塑料袋、渔网，甚至银行卡，这些都是被海浪冲进珊瑚礁的海边垃圾。

此外，最重要一点就是，我们要秉承绿色生活理念，这不仅对珊瑚礁重要，对整个地球的生态系统也至关重要，有助于减缓气候变化带来的不良影响。

希望我们的海底花园一直可以繁花似锦，谢谢大家！

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来源：南沙区科协