2022年5月，聯(lián)合國(guó)通過(guò)決議，宣布每年的3月1日為世界海草日。一談起草原，或許第一個(gè)浮現(xiàn)在你腦海的是白云飄、馬兒飛馳的大草原，但你知道嗎？在海底同樣有這樣一片片美麗的水中“草原”。這些一望無(wú)際的水中“草原”通常被稱為海草床或海草草甸（seagrass meadow 或 seagrass bed）。

01 海草為啥能在水中生活？

海草是妥妥的開(kāi)花高等植物，它具體屬于被子植物門單子葉植物綱，目前全球確定共有72種分屬到不同的科屬中。在物種演變過(guò)程中，它被認(rèn)為是通過(guò)至少3次獨(dú)立演變事件再次回到海洋中生長(zhǎng)繁殖的植物，與陸地植物有共同的祖先。為何它能在水中生活？

（1）與陸地植物相比，海草在進(jìn)化的過(guò)程中丟失了參與氣孔發(fā)育和合成揮發(fā)性物質(zhì)的基因，這使得海草能夠在海洋中生存并抵抗病菌入侵。

（2）海草丟失了抗紫外線基因，而與光捕獲有關(guān)的基因反而增加。

（3）最重要的是，海草恢復(fù)了產(chǎn)生硫酸化多糖的基因，這可以促進(jìn)細(xì)胞壁中的水分和離子保留，使得其能夠在高鹽高滲透壓的海水中維持正常的滲透壓。

從麥加島拍攝的博伊杜朗島的海草（圖庫(kù)版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛）

海草在水下如何繁殖？

海草由根、莖、葉組成，生活在熱帶、溫帶的近海域或?yàn)I海河口區(qū)水域中，可通過(guò)有性和無(wú)性兩種方式進(jìn)行繁殖，有趣的是，據(jù)澳大利亞報(bào)道，研究人員在澳大利亞海岸發(fā)現(xiàn)了世界上目前已知的最大植物——一株波西多尼亞海草，它覆蓋了澳大利亞西海岸約180平方公里的淺海區(qū)，已生長(zhǎng)超過(guò)4500年；并且基因測(cè)序數(shù)據(jù)顯示這片“水下草原”是由一株海草鋪展開(kāi)來(lái)的。

02 海草不止對(duì)海洋有益

海草床分布在6大洲的159個(gè)國(guó)家，面積超過(guò)30萬(wàn)平方公里，是地球上分布最廣泛的沿海棲息地之一。它不僅為漁場(chǎng)提供了寶貴的育苗環(huán)境，同時(shí)還為大量海洋生物，包括魚(yú)類、貝類和受威脅或?yàn)l危及珍稀物種（如儒艮、海馬和綠海龜?shù)龋┨峁┍幼o(hù)場(chǎng)所和食物。此外，海草不止對(duì)海洋本身有益：

?抵御病菌：有研究報(bào)道，從海草組織中分離出多種化合物，它們可以殺死或抑制多種病原體，有效減小了海水中的細(xì)菌負(fù)荷。這不僅減少珊瑚病害和海產(chǎn)品污染，同時(shí)大大減少了魚(yú)類、無(wú)脊椎動(dòng)物、人類接觸病原菌的機(jī)會(huì)。

?護(hù)堤減災(zāi)：對(duì)海草作為水中生長(zhǎng)于近海岸的根莖植物，可以抓緊泥土，起到護(hù)堤減災(zāi)的作用。特別是在海水上涌時(shí)，可以減小海流速度幫助泥沙沉積。

?調(diào)節(jié)氣候：作為全球重要的碳庫(kù)，盡管海草床只覆蓋了0.1%的海底面積，但儲(chǔ)存了全球海洋碳的18%。這使得它與紅樹(shù)林、珊瑚礁在海洋生態(tài)系統(tǒng)中并稱為地球上三大生產(chǎn)力最高的系統(tǒng)。

?修復(fù)生態(tài)：海草床在全球碳、氮、磷循環(huán)中具有重要作用，它可以吸收超過(guò)自身需求的氮磷營(yíng)養(yǎng)物，從而調(diào)節(jié)水體的營(yíng)養(yǎng)水平。通過(guò)呼吸作用和光合作用，參與海洋碳循環(huán)，調(diào)節(jié)水體溶氧和pH水平，進(jìn)而緩解海水酸化，增強(qiáng)珊瑚礁等生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)。

03 可是，水下草原很脆弱

據(jù)聯(lián)合國(guó)數(shù)據(jù)，自九十世紀(jì)末以來(lái)，全球海草面積減少了近30%，在72種海草中至少有22種正在減少。原因有很多，但基本可以歸為自然和人為因素。

流行病

由于海草草甸通常以單一的一個(gè)物種為主，使得它們很容易受到流行病的影響。例如，在20實(shí)際30年代，一種名為“wasting disease”的流行性疾病使得北大西洋近90%的蔓草死亡；同時(shí)期，佛羅里達(dá)灣超過(guò)4000公頃的海龜草死亡。

極端氣候

2020年1月，西班牙地中海沿岸遭受了近年最嚴(yán)重的氣候事件之一——格洛麗亞風(fēng)暴的襲擊，造成了草甸海草的嫩枝脫落和死亡，及沉積物漂移泥土松動(dòng)，據(jù)研究人員稱，受影響的草甸可能需要幾十年甚至上百年的時(shí)間才能恢復(fù)。

人類活動(dòng)

沿海開(kāi)發(fā)（圍填海、港口建設(shè)、挖沙等）、航道疏浚、不當(dāng)?shù)膾佸^和劃船行為都會(huì)對(duì)海草產(chǎn)生無(wú)法逆轉(zhuǎn)的損害；過(guò)度捕撈、水產(chǎn)養(yǎng)殖、物種入侵（私自放生等）等其他活動(dòng)間接影響甚至破壞平衡的食物網(wǎng)，使得食草動(dòng)物減少，導(dǎo)致水中藻類瘋長(zhǎng)，進(jìn)而減少水中的光照量，導(dǎo)致海草減少。此外，農(nóng)業(yè)工業(yè)徑流、生活污水的排放都會(huì)對(duì)水體和海洋基質(zhì)產(chǎn)生影響，進(jìn)而引起海草床退化。

作為海洋生態(tài)系統(tǒng)的哨兵，海草是水質(zhì)變化、沉積物負(fù)荷和其他輸入物的敏感復(fù)合體，它生長(zhǎng)狀態(tài)的興衰預(yù)示著環(huán)境的變化。當(dāng)水體富營(yíng)養(yǎng)化、水質(zhì)下降時(shí)，海草草甸會(huì)讓位于大型藻類和微型藻類，而逐漸退化。它們的消失會(huì)威脅到數(shù)以萬(wàn)計(jì)以它們?yōu)闂⒌氐奈锓N。同時(shí)，海草的消失也會(huì)影響沿海初級(jí)生產(chǎn)、碳儲(chǔ)存和營(yíng)養(yǎng)循環(huán)，以及減少對(duì)海洋近海和遠(yuǎn)海區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的能量補(bǔ)貼，進(jìn)而降低這些生態(tài)系統(tǒng)的次生生產(chǎn)力。

試想，若海草消失，儲(chǔ)存上億年的碳源將重新回到地球碳循環(huán)中，那時(shí)對(duì)全球氣候變化產(chǎn)生的影響將是巨大的。更重要的是，如果目前海草消失的速度持續(xù)或加快，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的造成的損失將會(huì)持續(xù)增加，造成更嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

04 保護(hù)海草，人人有責(zé)

海草對(duì)生存條件要求較高，想要人工修復(fù)海草床難上加難。傳統(tǒng)采用直接播種的方式，但是海草種子在海底容易受到水流沖擊，滯留于海底表面而被其他動(dòng)物吃掉，即使種子可以正常發(fā)芽，但由于自身比重變輕，常被海浪卷起并撲打到岸邊乃至死亡。

采用移栽種植方式，將采集的海草種子在陸地種植培育后再移栽，或從其他健康草甸移植成年海草，雖然一些地區(qū)已取得一定成效，但是也耗費(fèi)了巨大的人力財(cái)力，且速度較慢；另外，由于這些移植項(xiàng)目畢竟只涉及到少數(shù)的海草物種和區(qū)域，從空間角度來(lái)看，并未能阻止海草消退的步伐。

通過(guò)對(duì)海草移植方法總結(jié)及管理方法的改進(jìn)，部分地區(qū)采用了“設(shè)計(jì)以科學(xué)為基礎(chǔ)的管理和保護(hù)辦法，支持政策和協(xié)商一致的規(guī)則，減少壓力因素積累的效應(yīng)，適應(yīng)對(duì)海草的廣泛影響，以保護(hù)它們免受進(jìn)一步的影響”的全系統(tǒng)管理戰(zhàn)略，并初顯效果。例如，通過(guò)減少營(yíng)養(yǎng)點(diǎn)源長(zhǎng)達(dá)20年的努力，佛羅里達(dá)州坦帕灣的總氮負(fù)荷減少了50%，水體透明度增加了將近50%，這使得海草面積相比于1982年恢復(fù)了原總面積的25%。

無(wú)獨(dú)有偶，在葡萄牙的一個(gè)高度富營(yíng)養(yǎng)化的河口，通過(guò)改變河口水力學(xué)和控制破壞性的捕撈活動(dòng)，使得水體氮負(fù)荷減小，進(jìn)而使得海草面積從0.02平方公里（1997年）增加到1.6平方公里（2002年）。

當(dāng)然，在恢復(fù)海草床的同時(shí)，最重要的保護(hù)措施就是消除導(dǎo)致海草退化的因素。如努力避免來(lái)自農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖和城市過(guò)量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有機(jī)物的輸入；設(shè)法避免船錨和漁具造成的機(jī)械損傷；控制漁業(yè)的過(guò)度捕撈活動(dòng)，維持海洋食物網(wǎng)的平衡等。

鑒于海草對(duì)人類、海洋系統(tǒng)以及應(yīng)對(duì)全球氣候變化的重要作用，2022年5月，聯(lián)合國(guó)會(huì)議通過(guò)決議，確立每年的3月1號(hào)為世界海草日，以加強(qiáng)人們對(duì)海草的認(rèn)識(shí)和保護(hù)意識(shí)，促進(jìn)和推動(dòng)海草的養(yǎng)護(hù)活動(dòng)。在此，各個(gè)國(guó)家也積極制定并采取相應(yīng)的保護(hù)恢復(fù)策略。希望我們每個(gè)人在支持國(guó)家和當(dāng)?shù)卣叩耐瑫r(shí)，也可以從自身做起，采取一些簡(jiǎn)單措施來(lái)保護(hù)海草的生存環(huán)境，例如不亂丟垃圾、不私自放生、節(jié)約使用能源資源、減少農(nóng)藥殺蟲(chóng)劑的使用劑量等，一起愛(ài)護(hù)守護(hù)我們地球家園的每一位成員。

【參考文獻(xiàn)】

【1】聯(lián)合國(guó)世界海草日網(wǎng)站： http://un.org/events/un-day/world-seagrass-day

【2】Olsen JL, Rouzé P, Verhelst B, Lin YC, Bayer T, Collen J, Dattolo E, De Paoli E, Dittami S, Maumus F, Michel G, Kersting A, Lauritano C, Lohaus R, T?pel M, Tonon T, Vanneste K, Amirebrahimi M, Brakel J, Bostr?m C, Chovatia M, Grimwood J, Jenkins JW, Jueterbock A, Mraz A, Stam WT, Tice H, Bornberg-Bauer E, Green PJ, Pearson GA, Procaccini G, Duarte CM, Schmutz J, Reusch TB, Van de Peer Y. The genome of the seagrass Zostera marina reveals angiosperm adaptation to the sea. Nature. 2016 ;530(7590):331-5. doi: 10.1038/nature16548. PMID: 26814964.

【3】Ugarelli K, Chakrabarti S, Laas P, Stingl U. The Seagrass Holobiont and Its Microbiome. Microorganisms. 2017; 15;5(4):81. doi: 10.3390/microorganisms5040081. PMID: 29244764; PMCID: PMC5748590.

【4】Edgeloe JM, Severn-Ellis AA, Bayer PE, Mehravi S, Breed MF, Krauss SL, Batley J, Kendrick GA, Sinclair EA. Extensive polyploid clonality was a successful strategy for seagrass to expand into a newly submerged environment. Proc Biol Sci. 2022; 8;289(1976):20220538. doi: 10.1098/rspb.2022.0538. PMID: 35642363; PMCID: PMC9156900.

【5】Mazarrasa I, Samper-Villarreal J, Serrano O, Lavery PS, Lovelock CE, Marbà N, Duarte CM, Cortés J. Habitat characteristics provide insights of carbon storage in seagrass meadows. Mar Pollut Bull. 2018; 134:106-117. doi: 10.1016/j.marpolbul.2018.01.059. PMID: 29459167.

【6】Xu S, Xu S, Zhou Y, Yue S, Zhang X, Gu R, Zhang Y, Qiao Y, Liu M. Long-Term Changes in the Unique and Largest Seagrass Meadows in the Bohai Sea (China) Using Satellite (1974–2019) and Sonar Data: Implication for Conservation and Restoration. Remote Sensing. 2021; 13(5):856. https://doi.org/10.3390/rs13050856

【7】R. Costanza, R. D'Arge, R. de Groot, S. Farber, M. Grasso, B. Hannon, K. Limburg, S. Naeem, R.V. O'Neill, J. Paruelo, R.G. Raskin, P. Sutton, M. van den Belt. The value of the world's ecosystem services and natural capital. Nature, 387 (1997), pp. 253-260

【8】L.M. Nordlund, E.L. Jackson, M. Nakaoka, J. Samper-Villarreal, P. Beca-Carretero, J.C. Creed. Seagrass ecosystem services – what's next? Mar. Pollut. Bull. 2017, pp. 0-1, 10.1016/j.marpolbul.2017.09.014

【9】M. Waycott, C.M. Duarte, T.J.B. Carruthers, R.J. Orth, W.C. Dennison, S. Olyarnik, A. Calladine, J.W. Fourqurean, K.L. HeckJr, A.R. Hughes, G.A. Kendrick, W.J. Kenworthy, F.T. Short, S.L. Williams. Accelerating loss of seagrasses across the globe threatens coastal ecosystems. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2009; 106, pp. 12377-12381

【10】R Howarth, et al., Nutrient pollution of coastal rivers, bays and seas. Issues in Ecology. 2000; 7, 1–14.

【11】RJ Orth, et al., A global crisis for seagrass ecosystems. Bioscience. 2006; 56, 987–996.

TG Tutin, Zostera L. The Journal of Ecology 1942; 30, 217–226.

【12】MB Robblee, et al., Mass mortality of the tropical seagrass Thalassiatestudinum in Florida Bay (USA). Mar Ecol Prog Ser 1991; 71, 297–299.

【13】Greening H, Janicki A. Toward reversal of eutrophic conditions in a subtropical estuary: water quality and seagrass response to nitrogen loading reductions in Tampa Bay, Florida, USA. Environ Manage. 2006;38(2):163-78. doi: 10.1007/s00267-005-0079-4. PMID: 16788855.

【14】HS Greening, A Janicki, Toward reversal of eutrophic conditions in a subtropical estuary: Water quality and seagrass response to nitrogen loading reductions in Tampa Bay, Florida, USA. Environ Manage 2006; 38, 163–178.

【15】PG Cardoso, A Brand?o, MA Pardal, D Raffaelli, JC Marques, Resilience of Hydrobiaulvae populations to anthropogenic and natural disturbances. Mar Ecol Prog Ser 2005; 289, 191–199.

【16】Unsworth RKF, Cullen-Unsworth LC, Jones BLH, Lilley RJ. The planetary role of seagrass conservation. Science. 2022; 377(6606):609-613. doi:10.1126/science.abq6923

【17】Marco-Méndez C, Marbà N, Amores á, et al. Evaluating the extent and impact of the extreme Storm Gloria on Posidonia oceanica seagrass meadows. Sci Total Environ. 2024; 908:168404. doi:10.1016/j.scitotenv.2023.168404

【18】Lefcheck JS, Wilcox DJ, Murphy RR, Marion SR, Orth RJ. Multiple stressors threaten the imperiled coastal foundation species eelgrass (Zostera marina) in Chesapeake Bay, USA. Glob Chang Biol. 2017 ;23(9):3474-3483. doi:10.1111/gcb.13623

【19】EI Paling, M Fonseca, MM van Katwijk, M van Keulen, Seagrass restoration. Coastal Wetlands: An Integrated Ecosystems Approach, eds GME Perillo, E Wolanski, DR Cahoon, M Brinson (Elsevier, Amsterdam), 2009; pp. 687–713.

【20】JJ Brouns Impacts of Climate Change on Ecosystems and Species: Marine and Coastal Ecosystems, eds JC Pernetta, R Leemans, D Elder, S Humphrey (International Union for Conservation of Nature, Gland, Switzerland) 1994; Vol 2, 59–72.

【21】Lin X, Dong J, Yang Q, et al. Identification of three seagrass species in coral reef ecosystem by using multiple genes of DNA barcoding. Ecotoxicology. 2021;30(5):919-928. doi:10.1007/s10646-021-02397-3

【22】Short F, Carruthers T, Dennison W, Waycott M, Global seagrass distribution and diversity: A bioregional model. J. Exp. Mar. Bio. Ecol. 2007; 350: 3-20

【23】Short F, Polidoro B, et al. Extinction risk assessment of the world’s seagrass species. Biol.Conserv. 2011;144(7):1961-1971

作者：阿筱凡 中國(guó)科學(xué)院植物研究所碩士

審核：王康 國(guó)家植物園科普館館長(zhǎng)、教授級(jí)高級(jí)工程師

出品：科普中國(guó)

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、中科數(shù)創(chuàng)（北京）數(shù)字傳媒有限公司

歡迎掃碼關(guān)注深i科普！

我們將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的科普活動(dòng)和科普好物！