世界海草日｜海里小小一株草，地球万万少不了
来源： 科普中国 发布时间：2024-03-01
2022年5月，联合国通过决议，宣布每年的3月1日为世界海草日。一谈起草原，或许第一个浮现在你脑海的是白云飘、马儿飞驰的大草原，但你知道吗？在海底同样有这样一片片美丽的水中“草原”。这些一望无际的水中“草原”通常被称为海草床或海草草甸（seagrass meadow 或 seagrass bed）。
01 海草为啥能在水中生活？
海草是妥妥的开花高等植物，它具体属于被子植物门单子叶植物纲，目前全球确定共有72种分属到不同的科属中。在物种演变过程中，它被认为是通过至少3次独立演变事件再次回到海洋中生长繁殖的植物，与陆地植物有共同的祖先。为何它能在水中生活？
（1）与陆地植物相比，海草在进化的过程中丢失了参与气孔发育和合成挥发性物质的基因，这使得海草能够在海洋中生存并抵抗病菌入侵。
（2）海草丢失了抗紫外线基因，而与光捕获有关的基因反而增加。
（3）最重要的是，海草恢复了产生硫酸化多糖的基因，这可以促进细胞壁中的水分和离子保留，使得其能够在高盐高渗透压的海水中维持正常的渗透压。
海草在水下如何繁殖？
海草由根、茎、叶组成，生活在热带、温带的近海域或滨海河口区水域中，可通过有性和无性两种方式进行繁殖，有趣的是，据澳大利亚报道，研究人员在澳大利亚海岸发现了世界上目前已知的最大植物——一株波西多尼亚海草，它覆盖了澳大利亚西海岸约180平方公里的浅海区，已生长超过4500年；并且基因测序数据显示这片“水下草原”是由一株海草铺展开来的。
02 海草不止对海洋有益
海草床分布在6大洲的159个国家，面积超过30万平方公里，是地球上分布最广泛的沿海栖息地之一。它不仅为渔场提供了宝贵的育苗环境，同时还为大量海洋生物，包括鱼类、贝类和受威胁或濒危及珍稀物种（如儒艮、海马和绿海龟等）提供庇护场所和食物。此外，海草不止对海洋本身有益：
▶抵御病菌：有研究报道，从海草组织中分离出多种化合物，它们可以杀死或抑制多种病原体，有效减小了海水中的细菌负荷。这不仅减少珊瑚病害和海产品污染，同时大大减少了鱼类、无脊椎动物、人类接触病原菌的机会。
▶护堤减灾：对海草作为水中生长于近海岸的根茎植物，可以抓紧泥土，起到护堤减灾的作用。特别是在海水上涌时，可以减小海流速度帮助泥沙沉积。
▶调节气候：作为全球重要的碳库，尽管海草床只覆盖了0.1%的海底面积，但储存了全球海洋碳的18%。这使得它与红树林、珊瑚礁在海洋生态系统中并称为地球上三大生产力最高的系统。
▶修复生态：海草床在全球碳、氮、磷循环中具有重要作用，它可以吸收超过自身需求的氮磷营养物，从而调节水体的营养水平。通过呼吸作用和光合作用，参与海洋碳循环，调节水体溶氧和ph水平，进而缓解海水酸化，增强珊瑚礁等生态系统的修复。
03 可是，水下草原很脆弱
据联合国数据，自九十世纪末以来，全球海草面积减少了近30%，在72种海草中至少有22种正在减少。原因有很多，但基本可以归为自然和人为因素。
流行病
由于海草草甸通常以单一的一个物种为主，使得它们很容易受到流行病的影响。例如，在20实际30年代，一种名为“wasting disease”的流行性疾病使得北大西洋近90%的蔓草死亡；同时期，佛罗里达湾超过4000公顷的海龟草死亡。
极端气候
2020年1月，西班牙地中海沿岸遭受了近年最严重的气候事件之一——格洛丽亚风暴的袭击，造成了草甸海草的嫩枝脱落和死亡，及沉积物漂移泥土松动，据研究人员称，受影响的草甸可能需要几十年甚至上百年的时间才能恢复。
人类活动
沿海开发（围填海、港口建设、挖沙等）、航道疏浚、不当的抛锚和划船行为都会对海草产生无法逆转的损害；过度捕捞、水产养殖、物种入侵（私自放生等）等其他活动间接影响甚至破坏平衡的食物网，使得食草动物减少，导致水中藻类疯长，进而减少水中的光照量，导致海草减少。此外，农业工业径流、生活污水的排放都会对水体和海洋基质产生影响，进而引起海草床退化。
作为海洋生态系统的哨兵，海草是水质变化、沉积物负荷和其他输入物的敏感复合体，它生长状态的兴衰预示着环境的变化。当水体富营养化、水质下降时，海草草甸会让位于大型藻类和微型藻类，而逐渐退化。它们的消失会威胁到数以万计以它们为栖息地的物种。同时，海草的消失也会影响沿海初级生产、碳储存和营养循环，以及减少对海洋近海和远海区域生态系统的能量补贴，进而降低这些生态系统的次生生产力。
试想，若海草消失，储存上亿年的碳源将重新回到地球碳循环中，那时对全球气候变化产生的影响将是巨大的。更重要的是，如果目前海草消失的速度持续或加快，对生态系统的造成的损失将会持续增加，造成更严重的经济损失。
04 保护海草，人人有责
海草对生存条件要求较高，想要人工修复海草床难上加难。传统采用直接播种的方式，但是海草种子在海底容易受到水流冲击，滞留于海底表面而被其他动物吃掉，即使种子可以正常发芽，但由于自身比重变轻，常被海浪卷起并扑打到岸边乃至死亡。
采用移栽种植方式，将采集的海草种子在陆地种植培育后再移栽，或从其他健康草甸移植成年海草，虽然一些地区已取得一定成效，但是也耗费了巨大的人力财力，且速度较慢；另外，由于这些移植项目毕竟只涉及到少数的海草物种和区域，从空间角度来看，并未能阻止海草消退的步伐。
通过对海草移植方法总结及管理方法的改进，部分地区采用了“设计以科学为基础的管理和保护办法，支持政策和协商一致的规则，减少压力因素积累的效应，适应对海草的广泛影响，以保护它们免受进一步的影响”的全系统管理战略，并初显效果。例如，通过减少营养点源长达20年的努力，佛罗里达州坦帕湾的总氮负荷减少了50%，水体透明度增加了将近50%，这使得海草面积相比于1982年恢复了原总面积的25%。
无独有偶，在葡萄牙的一个高度富营养化的河口，通过改变河口水力学和控制破坏性的捕捞活动，使得水体氮负荷减小，进而使得海草面积从0.02平方公里（1997年）增加到1.6平方公里（2002年）。
当然，在恢复海草床的同时，最重要的保护措施就是消除导致海草退化的因素。如努力避免来自农业、水产养殖和城市过量营养物质和有机物的输入；设法避免船锚和渔具造成的机械损伤；控制渔业的过度捕捞活动，维持海洋食物网的平衡等。
鉴于海草对人类、海洋系统以及应对全球气候变化的重要作用，2022年5月，联合国会议通过决议，确立每年的3月1号为世界海草日，以加强人们对海草的认识和保护意识，促进和推动海草的养护活动。在此，各个国家也积极制定并采取相应的保护恢复策略。希望我们每个人在支持国家和当地政府政策的同时，也可以从自身做起，采取一些简单措施来保护海草的生存环境，例如不乱丢垃圾、不私自放生、节约使用能源资源、减少农药杀虫剂的使用剂量等，一起爱护守护我们地球家园的每一位成员。
【参考文献】
【1】联合国世界海草日网站： 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, töpel m, tonon t, vanneste k, amirebrahimi m, brakel j, boström 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 brandão, 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 中国科学院植物研究所硕士
审核：王康 国家植物园科普馆馆长、教授级高级工程师
出品：科普中国
监制：中国科学技术出版社有限公司、中科数创（北京）数字传媒有限公司
亚博电竞网的版权与免责声明
【1】本网站凡注明“学会秘书处”的所有作品，亚博电竞网的版权均属于四川省金属学会所有，未经书面授权，任何媒体、网站或个人不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网站协议授权的媒体或网站，应在授权范围内使用上述作品，并注明“来源：四川省金属学会”。违者本网站将追究其相关法律责任。
【2】本网站凡注明“来源：xxx（非学会秘书处）”的作品，均转载自其它媒体，登载此作品出于传递更多信息之目的，不代表学会观点或证实其描述，不对其真实性负责。作品内容仅供参考，如转载稿件涉及亚博电竞网的版权等问题，请在两周内来电或来函与四川省金属学会联系。
