天鵝湖海域的海草。
中國海洋大學供圖
海草床生態系統示意圖。
中國海洋大學供圖
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海草是由陸地植物演化到適小樹屋應海洋環境的高等植物，對海洋生態保護起著重要作用。
16年來，中國海洋大學水產學院教授張沛東與團隊成員在黃渤海修復養護海草床2萬余畝，并建立起相對完整的溫帶海草床生態修復技術體系。
背上氧氣瓶、戴好潛水鏡，張沛東深吸一口氣，身子一躍，“撲通”鉆進了水里。
隨著身體的下潛，水下的景象映入眼簾：海草隨波搖曳，一簇簇、一團團，向遠處延展；撥開草細細瞧，底下“寶貝”真不少，海螺、蟹、貝……張沛東拿著防水紙，觀察一番，記下海草最新生長狀況。
海草是由陸地植物演化到適應海洋環境的高等植物，一種或幾種海草連片生長，共同形成廣袤柔軟的“海底草原”，即“海草床”。
在山東威海榮成市天鵝湖，中國海洋大學水產學院教授張沛東與團隊成員用16年時間，在海底種植海草，保護海洋生態環境。
研究從何切入？
潛心調查，弄清楚海草的生長特性
2008年冬天，張沛東與同事一同赴天鵝湖海域調研。他們發現，昔日成百上千只大天鵝翩躚起舞的畫面已然不見，寒風吹小樹屋過，只有幾十只大天鵝零零散散在覓食。
大天鵝為啥少了這么多？“會議室出租老鄉們說，因為鰻草少了。”張沛東解釋，鰻草是溫帶海域廣泛生長的一種海草，是大天鵝越冬的重要食物，對保護當地海洋生態起著重要作用。
上世紀70年代，為保護海洋漁業資源，當地將天鵝湖海域與外海相通的流口堵上，導致水體交換能力變差、水質下降，鰻草難以適應環境變化，大面積退化。后來，堵口拆除，海草床才開始自然恢復，但恢復速度極慢。
不光是天鵝湖海域。多地調研后，他們發現，當時我國溫帶近岸海域超過80%的海草床已經消失，淺海水域生物多樣性正在下降。于是，他們決定帶領學生“種草”，共同探索修復海草床生態系統。
“要想‘種草’，前期得開展大量調查試驗，弄清楚海草的生長特性，才能采取針對性措施。”張沛東說，光這個過程，他們用了10年。
在查閱大量文獻的基礎上，他們同步開展室內試驗，“鰻草喜歡的溫度、鹽度、光照強度是多少，得通過一次次對比試驗摸索出來。”團隊成員李文濤說。
室內試驗僅是輔助。“在自然海域，鰻草什么時候開花、結種？種子脫落后，又在什么時間萌發？……這些都要通過海區調查探清。”為此，張沛東與團隊成員學會了潛水。“調查最大的難點是對鰻草認識不足，方法難以掌握，比如開花與溫度等條件密切相關，去早了，還沒開花；去晚了，花都開完了，常常錯過最佳取樣期。”他說。
怎么克服這些困難？團隊成員扎根海畔，與漁民同吃同住，無論嚴寒酷暑，都堅持下海取樣。冬季，海邊寒氣刺骨，可此時正是大天鵝來越冬的時候，也是觀察海草的重要時期。“夜里潮水低，調查方便，我們常常凌晨出海，先鑿開厚厚的冰，再下到冰冷刺骨的海水中取樣。”張沛東笑道，雖然穿了加厚防護服，但還是難抵寒氣。
歷經10年潛心調查，團隊對鰻草的認識逐漸清晰，厘清了生長特性、明確了生長環境，為后續修復工作打下堅實基礎。
如何用低成本實現高質量修復？
因地制宜，“陸海接力”提高海草成活率
天鵝湖畔，一座小院坐落于此。門柱上的牌子，寫著“山東榮成鰻草科技小院”。
屋內，桌上放著各種試驗裝置瑜伽教室。幾名學生蹲在地上，正在整理剛從天鵝湖取來的植株樣本。
看似其貌不揚的科技小院，一頭連著蔚藍大海，一頭連著高校科研——
2008年，同樣致力于海洋生態修復的馬山集團有限公司，在距天鵝湖不遠處專門提供廠房、辦公場所等，作為中國海洋大學師生團隊的科研主場地。2022年，合作更進一步，中國海洋大學與馬山集團有限公司共同在此成立科技小院。師生們從海里取完樣，就能趕到小院，“趁熱打鐵”做教學場地試驗。
“但是，前期畢竟是小規模試驗，不太計較成本。接下來要進行大規模海區驗證，看方案是否可行，能否找到低成本、高質量的修復辦法。”張沛東說，經過一次次試驗，團隊最終保留3種主要修復手段。
有的海域由于人為等因素導致鰻草退化，他們就要像“醫生”一樣，“診斷”鰻草退化的原因，再有針對性地修復生境。“例如，有的池塘與海相連，多年前養蝦、海參，里面有一些廢棄網具，阻礙了海草生長，我們就要想辦法撤掉網具，還鰻草自然恢復空間，這就是生境修復法。”張沛東說。
但是，靠自然恢復速度太慢，如何借助人工手段加快修復速度？
海草作為高等植物，繁殖方式與海洋中常見的藻類不同。“它既可以有性繁殖，通過播種種子的方法修復，又可以無性繁殖，通過移植植株的方法修復。”張沛東介紹。
播種法怎么播？在科技小院車間，可以看到鰻草種子保存池內浸泡著密密麻麻的種子，似一顆顆綠色麥仁。“鰻草種子在自然環境中留存率低，這些都是我們從不同海區人工采集來的。”張沛東從水中拎起一包種子，“種子整理后，可以通過人工播種的方式，投放到自然水域。”
相比陸地播種，海底作業難度大大提升。“海草種子很輕，撒進海里，會受水流沖擊漂到岸邊或者深水區，或者被動物吃掉，就沒法萌發。”張沛東說，他們自創了麻袋裝種、紗布包種和泥塊裹種等播種方法，大大提高了種子成活率。
移植法怎么移？“如果從海底采集一株鰻草，再移植到需要修復的海床位置，一旦成功定植可能就會自然克隆出新的草床斑塊，但這種方法帶有一定未知性。”張沛東說，他們想到了“陸海接力”的辦法——采集海草種子，人工育苗后再移植。
“人工育苗也有一大難點，就是種子萌發期太長。溫帶海草大部分都是頑拗型種子，種皮堅硬，成熟脫落后會進入很長的休眠期，從采集到萌發可能需要80多天。”李文濤說。
能否讓種子在短時間內萌發？種子萌發池里，有一些長形花盆，盆中的泥土里，鰻草種子正在靜靜萌發。“促萌時用淡水，隨著種子成長，水的鹽度要一點點升高，成苗后讓它慢慢適應海水鹽度，再移栽到海底。”李文濤介紹，在種子萌發池中，自然環境中80多天才能萌發的鰻草種子，最快10天左右就能萌發。
邊摸索邊嘗試，他們建立起相對完整的溫帶海草床生態修復技術體系。有了修復技術，是否意味著可以大面積驗證使用？張沛東搖了搖頭：“修復要尊重科學、因地制宜。”
2022年，中國海洋大學師生團隊牽頭編制的行業標準《海草床建設技術規范》獲農業農村部批準發布。這套技術規范專門提出了海草床生態修復選址應關注的主要因素和遵循的各項條件，描述了植株移植等建設方法，成為我國首個海草床生態修復技術行業標準，為規范并保障我國海草床生態修復工程提供了技術依據。
“種草”有什么新突破？
修復與利用“兩條腿”走路
科技小院里有條白色小船，長約兩尺，形似汽艇。仔細看，邊角處有8個小孔。
這是張沛東指導學生彭立業研發的“無人播種船”。“以前，我們要去海里播撒種子，效率低，播撒不均勻，種子也容易粘連，利用率、成活率不高。”彭立業說，與老師一交流，他想到了陸地上的飛播，“在沙漠，人們會開飛機播種樹苗，我們能不能研發一種到海里播種的機械？”
得到肯定后，彭立業開始研制無人播種船。“給種子包裹一層材料，避免粘連，同時增加重量，共享會議室防止被沖走；設計小船時，參考自動投餌，通過8個氣孔將種子噴出。”彭立業說，“使用時，人無需下海，站在岸邊，遙控機器就能均勻播種。”
為了提高“種草”效率，團隊老師時常鼓勵年輕人要“大膽探索、勇于創新”。除了無人播種機，師生們還研制了具有自主知識產權的植株直插機、種子直播機、播種泥塊制備機、夾苗機、苗繩移植機等海草床輔助修復設施，工作效率提升數倍。
在張沛東看來，目前海草床的修復不僅是技術、學科的融合，還要跟產業融合，實現保護修復與開發利用“兩條腿”走路——
“未來，要試著把海草床的生態修復與固碳增匯、綠色生態牧場、高價值生態產品、漁旅文化等有機結合，實現生態效益與經濟效益雙贏。”張沛東說，除了固碳增匯，他們已經在一些修復海域嘗試養殖海參和牡蠣。
截至目前，中國海洋大學師生團隊已參與國內10多個海底生態修復項目，在黃渤海累計修復養護海草床2萬余畝；天鵝湖海域四成以上的海草床已被修復，每年前來越冬的大天鵝最多時可達8000多只。
海底“種草”不易，許多人問張沛東：“16年，你們靠什么堅持下來？”
張沛東說：“一株株小草扎根、長大，為大海帶來生機與希望，這不就是我們堅持的理由嗎？”