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拯救牡蛎礁:修复曾经消失的牡蛎礁栖息地

  • 日期:2020.04.29

为推动国内牡蛎礁资源的保护与修复,大自然保护协会(TNC)推出“拯救牡蛎礁系列“文章,分别介绍全球牡蛎礁退化危机、国内牡蛎礁现状、牡蛎礁修复案例、牡蛎礁修复技术和牡蛎礁监测方法。系列文章内容暂定7期,欢迎关注这一领域的各位讨论并提出宝贵意见。


前言


包括牡蛎礁在内的贝类礁体是重要的海岸带栖息地,然而它们在全球范围内严重退化,为了逆转这一趋势,海洋保护工作者、科研人员和多方合作伙伴在全球很多地方开展了相关修复行动。现在,
牡蛎礁的生态修复已经成为一项全球实践,在北美洲沿海地区、亚太地区以及欧洲大陆的海岸带都有开展,尺度上从小规模的修复实践到海湾、河口等大尺度的修复规划和实施都已积累了一些全球经验。


摄影:Tane Sinclair-Taylor


TNC经验


在过去20年间,TNC在全球范围内开展了超过200个牡蛎礁及其它贝类礁体修复项目,在中国大陆和香港地区、美国、澳大利亚、新西兰以及英国和德国等国家都有相关工作进行。此外,TNC与合作伙伴通过总结实践经验和综述科研成果,先后发布了2份贝类栖息地的修复指南(2006版,2019版),旨在为相关工作者提供修复项目的基础方法和规划程序。本文基于2019年发布的最新贝类礁体修复指南,介绍其中牡蛎礁修复的过程、方法和注意事项。


TNC出版的新旧两版贝类栖息地修复指南。


修复前准备:项目规划和可行性研究



>>>可行性研究

开展实地修复工作之前,首先需要综合各利益相关方的修复意向,进行可行性研究,对拟修复区域的基础情况进行前期调查,以评估在当地自然环境、社会和经济背景下,牡蛎礁生态系统被修复的可能性、能否被完全成功修复。


中国香港吐露港榕树澳开展的可行性研究,通过放置附着板,调查当地牡蛎天然附着率。 摄影:Lori Cheung/TNC


前期调查和评估需要了解的内容包括:

  • 拟修复区域的牡蛎物种及其生命史(如排卵季节)、天然牡蛎补充量、牡蛎礁历史分布和现状是什么?是否存在病害或天敌?

  • 当地的自然环境要素(如盐度、水温、溶解氧、水深、波浪能、底质条件等)是否在该处牡蛎物种的耐受范围内?

  • 限制牡蛎礁自然恢复或牡蛎种群生长的威胁因素是什么?导致生态系统退化的原因是否已经被解决或得到充分的控制?

  • 拟修复区域的海域功能定位、有无航道、社区及政府意见等社会因素;后勤保障的需求够否满足监管要求(如预算、运输设施、相关许可)?


>>>设置目标


每个牡蛎礁修复项目都应以一套明确的、预期实现的修复目标为规划基础。这些目标可包括生态目标、社会和经济目标(如志愿者参与、提供就业机会)等,应与利益相关方、合作伙伴共同制定。例如,修复牡蛎礁的主要生态目标是恢复生物多样性或是其他的生态系统服务功能(如渔业产量增长)。目标不同,修复项目的选址、礁体设计、所选方法都会有所区别,最终衡量修复成效的监测指标也会因此不同。设置的修复目标需要具体、可衡量成效、切合实际,并且要明确完成目标的时限。

牡蛎礁生态系统的受益者。 图源:《贝类礁体修复指南》


此外,在前期规划过程中还需要明确拟修复区域可用于
参照的生态系统或模型,一般为临近区域健康的牡蛎礁系统,作为参照来设定项目的生态目标以及制定后期监测计划。


请注意:生物安全与减少病害传播



在牡蛎礁修复的过程中,经常会需要将活体牡蛎或者牡蛎壳、其它贝壳在不同的水体之间转移——具有造成入侵物种、寄生虫、细菌和病毒传播的潜在风险。而又因病害和入侵物种在新环境中可能会引发无法预测的生态系统变化,造成严重的生态和经济影响。因此,在修复开展前,识别潜在的生物安全和病害风险并加以防控至关重要。可行的措施包括避免在生态环境不同的水体之间转移牡蛎,并尽量使用本地种群作为修复项目种苗


美国罗德岛州的社区志愿者处理用于牡蛎礁修复的回收贝壳。 

摄影:John Torgan


在修复实施时,也应采取相应的措施处理修复用的牡蛎和牡蛎壳,以降低有害物种意外转移的风险。移植活体牡蛎时,可以使用淡水或弱醋酸(醋溶液)浸渍或喷洒牡蛎,以消灭生物污染,如入侵的海鞘、海藻和帚虫等,防止其转移到其他地点;转移和投放牡蛎壳和其他贝壳作为底质物或附着基材料时,需要经过风化曝晒处理(一般建议6个月),以消灭或减少贝壳材料上附着的“搭便车”物种和病原体。


实施修复:因地制宜的修复方法



选择修复牡蛎礁的方法时,需要基于该地区牡蛎种群生长的限制因素,是“补充量受限”,还是“底质物受限”,或二者兼具?在水文环境适合牡蛎生长的海域,补充量受限的环境周围缺乏足够具有繁殖能力的亲贝,不足以补充到现有礁体结构上,修复时需要人工补充牡蛎;而底质物受限的环境则缺乏可以供牡蛎幼虫附着的硬质底质物结构,修复时需要人工添加底质物、建造礁体。如果该地区同时存在底质物受限和补充量受限的情况,则需先构建礁体,然后再移植牡蛎。


英国多尔诺奇峡湾牡蛎礁修复项目人为投放成年欧洲牡蛎。  

摄影:Rich Shucksmith


浙江三门牡蛎礁修复项目投放以石头为主的底质物,构造礁体结构。 

摄影:董大正/TNC


>>>补充量受限的修复方法


在补充量受限的海域,修复牡蛎礁的必要手段是向礁体上人为投放牡蛎,比较节约经济成本的常用做法是补充牡蛎幼苗(即稚贝),也可以添加成年牡蛎。


如何判断拟修复区域是否是补充量受限?可以通过观察拟修复区域附近码头、海堤等处是否有大量野生牡蛎固着生长;或者在野外放置附着板收集牡蛎幼苗附着率数据;还可以咨询当地社区、研究人员、资源养护管理人员。


香港培育的附壳幼体。 摄影:Inga Feitsma


牡蛎幼苗的获取来源:可由育苗场进行培育,或是在海区内采集天然苗种。由育苗场培育的“附壳幼体”(即若干个牡蛎稚贝附着于单个空壳上),非常便于在修复项目中使用,也与天然幼虫附着在前几代牡蛎壳上所形成的自然礁体结构相似。这里所使用的附着基可以通过贝壳回收项目获得,不过需要额外注意处理和消除可能携带的病害(如上文所述)。


>>>底质物受限的修复方法


在底质物受限的海域,修复牡蛎礁则需要选择适合当地环境的底质物构建礁体。底质物应在目标牡蛎物种自然繁殖的高峰期之前投放,如果投放时间与本地牡蛎排卵周期不同步,则底质物可能被非目标的物种覆盖。


底质物材料有很多种选择,例如贝壳、混凝土、石头、石灰岩或者专门设计的工程结构。


美国切萨皮克湾项目投放散装的贝壳和石头作为底质物。  

摄影:Joe Riege


澳大利亚温达拉牡蛎礁使用特殊制作的混凝土结构建造礁体。 

摄影:Anita Nedosyko/TNC


牡蛎城堡(Oyster Castle)也是一种常见的专门用于牡蛎礁修复的混凝土模块,便于堆叠并锁牢。  摄影:程珺/TNC


修复成功后,满满覆盖着牡蛎的城堡,像开了花的花丛。 

摄影:Ian McLoed


>>>选择底质物材料时需要考虑的因素包括:


  • 补充量:本地牡蛎物种是否会附着在该材料上生长

  • 波浪能/海流流速:波浪能高的区域需要使用体积大、耐用、重的底质物(例如,松散堆积的贝壳就不适合)


  • 水深:潮间带礁体和位置较浅的潮下带礁体易受表层波浪能影响,轻质材料(贝壳、小石头)易被冲㪚,失去三维结构

  • 底质特征:重量大的底质物更易陷入软泥中,可以加高礁体并使用轻质材料

  • 沉积物:淤积严重的区域应建造较大起伏的礁体

  • 气候:如果冬季气温会降到冰点以下(即便只是偶尔发生),则建在潮间带的礁体会使牡蛎暴露于冷空气中,加大死亡率

  • 社会经济因素:项目地的功能区划、监管部门和公众对材料的接受度、获取和投放的难易、材料成本等


将零散牡蛎壳用网袋分装,有利于固定礁体结构,是常见底物。  

图源:TNC


设计礁体时,需要考虑项目是否有针对特定生态系统服务功能的目标,从而就方法和技术作出相应调整。例如:


  • 岸线防护/生态海堤——应将礁体平行于海岸线建在潮间带,可消减更多的波浪能

  • 过滤水体/提升水质——为达最佳滤水速率、最长浸没时间,礁体应建在潮下带

  • 生物多样性/鱼类增殖——礁体应构造出复杂的三维生境

  • 牡蛎渔业/捕捞业——礁体应建在底质物受限的地区,以提高补充量、增加牡蛎产量



沿海岸线构建的一排牡蛎礁,旨在起到海岸带防灾减灾的作用。 

摄影:JoeBay Aerials


>>>应对病害的修复方法


某些病害会严重影响牡蛎的健康和生存(例如下图),甚至导致牡蛎种群的大规模死亡,如果病害寄居在修复的礁体上则很大可能会影响修复成效。此外,在已有牡蛎病害出现的地区,很难将其彻底根除,因此,修复时可以采取以下两种策略:


患有包拉米虫病(右)的布拉夫牡蛎(Ostrea chilensis)对比健康个体(左),消化腺和性腺都相对较小、颜色苍白,心脏增大。  

摄影:Ben Diggles


1)带病生存:“顺其自然”,在自然选择下,更耐受、具有抗病能力的个体更易存活繁衍,培养出种群抵抗力。根据这一策略,修复工作最好使用曾经接触过病害的本地亲贝;


2)抗病能力:如果当地已经存在相关抗病能力遗传学研究,那么可以采用育苗场培育出的具有抗病基因型的牡蛎种苗。


修复后:长期监测



修复实施完成后,对牡蛎礁修复成效的监测评估是必不可少的。应长期就基本的通用衡量指标进行采样监测,以便评估修复项目是否达到预期目标,还能为后续修复建设和牡蛎礁适应性管理提供科学依据。监测活动也是促进志愿者参与和发展自然教育项目的绝佳机会,都将在本系列科普后期展开进行介绍。


扩大修复规模



全球很多地区的天然牡蛎礁退化严重,往往仅剩历史水平的10%或更少,在这种情况下,唯有将修复项目扩大到与退化程度相匹配的规模,才能在生态系统的尺度上逆转这种损失,并重获牡蛎礁带来的生态系统服务功能。


澳大利亚南部圣文森特湾,占地20公顷的温达拉牡蛎礁大型修复建设工程。  图源:Adam Bolton Maritime constructions


这样的大规模、生态系统尺度的项目,由于涉及更多的合作伙伴、修复材料与资金预算,项目人员需要考量和协调的事务也将大大增加,如协调育苗场生产、管理海事承包商、维护和发展外部关系、提高公众意识等跨领域工作。


目前,经过前期小规模的修复实验,美国切萨皮克湾、澳大利亚菲利普港湾和圣文森特湾已经开展了大规模的牡蛎礁修复项目,并取得了良好的修复成效或进展,这不仅为当地带来了生态、社会和经济效益,也为全球其他地区的大规模牡蛎礁修复提供了可供借鉴的修复管理经验。