浪花里舞蹈的海草床,潜藏着海洋固碳的新亮点

2023-08-24 12:00:00

从空中俯瞰约10平方公里的海南省陵水黎族自治县黎安潟湖,宛如巨大而透亮的眼眸。水面之下,一片绿色植物隐约可见并向远方延展,那是连绵的海草。2023年8月4日清晨6时,湖水正值低潮,几艘科研渔船停靠湖边,厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室副教授沈渊正组织团队,开展海草及其栖息环境的研究。

2023年8月4日,从高空俯瞰约10平方公里的陵水黎族自治县黎安潟湖,宛如巨大而透亮的眼眸,隐约可见湖面下一片绿色的海草床。 (邱江华/图)

与海藻、海带等孢子植物不同,海草有根、茎、叶等结构分化,是地球上唯一一类可以完全生活在海水中的高等被子植物。海草床是以海草为核心,形成了包括动植物以及其他生物在内的近岸生态系统,是三大典型近海海洋生态系统和三大“蓝碳”生态系统之一,也是地球上最有效的碳捕获和封存系统之一,具有极高的生态服务功能。除自身光合作用吸收二氧化碳外,还能通过拦截作用捕获大量的碳,并将其埋藏在海洋沉积物里。海草床占全球海洋面积不足0.2%,但每年贡献约10%的海洋有机碳埋藏,是全球“蓝碳”的重要贡献者。海南是我国海草分布最为丰富的省份之一,拥有我国唯一一处省级海草床保护地——海南省陵水新村港与黎安港海草特别保护区。相比红树林保护已建有六处国家级自然保护区,对海草床的保护还有一定差距。

近年来,业界对“蓝碳”的关注度越来越高。但是,相对于红树林等“蓝碳”生态系统,目前国内外尚未构建具体统一的海草床“蓝碳”碳汇储量及增量计算方法。沈渊的团队目前所开展的工作,旨在探明中国典型海草生态系统的碳源汇格局、碳库储量及碳循环过程与机制,为建立和完善海草碳汇方法学体系提供必要的数据支撑,这对日后推动“蓝碳”发展至关重要。

科研团队分为遥感组、水化学组、浮游组、水气组,在黎安__湖选取25个点位开展实验。 (邱江华/图)

7时,科研渔船缓缓驶向第一个目标点,团队成员开始分别对水体、大气、浮游动植物等进行定点采样分析。海上作业条件艰苦,一阵浪打来,渔船随波摇晃,站在船上进行水气通量监测的厦门大学博士后顾肖璇险些摔倒。为保持稳定,她只能半跪在甲板上进行实验。不远处,沈渊手举风速仪进行风速监测,还有成员在进行生物多样性调查,他们将样方内挖出来的泥沙进行淘洗,而后将沉积物中的各种底栖动物挑拣到培养皿内,带回实验室鉴定物种,用以反映海草床区域生物多样性。

退潮后,黎安__湖滩涂完全裸露,科研人员在海菖蒲区域进行底栖动物多样性及海草植物群落结构调查。 (邱江华/图)

日落时分,科研人员依然在进行海草植物群落调查。在整个海洋碳汇实验中,科研人员需要起早贪黑,来摸清海草床生态系统昼夜节律的变化。 (邱江华/图)

“海草床的碳通量估算具有较大的时空变异性,环境的碳水平输送会对海草床的碳周转、埋藏速率产生影响。我们在黎安潟湖设置了25个点位,对不同时期各点位海草床的数据进行监测,通过海洋学、生态学等多个学科专家的联合协作,研究并建立海草床碳汇核算方法的统一标准。”顾肖璇说。

风速是计算海洋向大气吸收或释放二氧化碳量的关键数据之一。厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室副教授沈渊手举风速仪进行风速监测。 (邱江华/图)

科研人员进行水气通量实时监测数据展示,该设备用于实时显示甲烷、二氧化碳及氧化亚氮气体通量浓度变化。 (邱江华/图)

采集土壤样本、标记海草生长,在实际进行这些工作中,科研人员都需要身着不透气的防水服,夏季尤其闷热难熬。而在海水退潮后露出的泥泞滩涂里“跋涉”,浅的地方泥会没过脚踝,深的地方甚至整条腿都会陷进去,随时有受伤甚至危及生命的险境。科研人员最初进入这片区域的时候,请了熟悉当地环境的渔民带路。每次研究,他们都要一直忙碌到涨潮的海水已经淹没了双腿,才从采样现场撤离。

船老大拿着水下培养装置准备沉入水下。这个装置将置于海草床中进行一段时间的海草培养,在不同的时间段对装置中的海水取样,来探究海草床沉积物中的物质经由沉积物-水界面释放对水体中碳的贡献。 (邱江华/图)

海南省陵水黎族自治县黎安港出海口,渔船抛锚,老船长跳下水中推船“解围”。 (邱江华/图)

为了能第一时间处理样品,保证数据质量,厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室团队专门把一批设备从厦门运到海南。样品在临时实验室经过过滤等预处理操作后,将运回厦门大学,进一步测定水体中的有机碳、无机碳、营养盐等参数。近一年来,厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室团队已经三次到陵水开展相关实验。

厦门大学教授陈鹭真表示,项目产生的研究成果将服务于“蓝碳”生态系统的固碳能力评估,通过“蓝碳”发展增加碳汇,是实现碳达峰、碳中和目标的一个重要途径。

浮游组成员将样方内挖出来的泥沙一点点在筛网上淘洗,再将沉积物中的各种底栖动物仔细挑拣至培养皿内,并即刻用酒精固定。 (邱江华/图)

科研人员利用漂浮式直测法水体表观光谱观测系统测量水体离水光谱信号,用以解译水体组分和底质信息,服务项目海草分布遥感测算。 (邱江华/图)

顾肖璇说,滨海“蓝碳”效益能否有效缓解全球气候变化、维持生态系统健康,是当前滨海湿地生态学关注的重点问题之一。从长远上来说,构建海草床的碳减排方法学对构建我国海洋碳汇核算方法学体系和核算标准具有重要的推进作用,因此海草床碳汇项目将成为未来实现“碳中和”愿景的重要机制。

据统计,自1990年以来,全球海草床以每年7%的速率在减少,约有29%的海草床已消失。我国的海草床也遭到严重破坏,超过80%的海草床已完全退化。我国首个海草床生态系统修复技术国家标准《海洋生态修复技术指南第4部分:海草床生态修复》于2023年6月由国家市场监督管理总局(国家标准化管理委员会)批准发布,将于2023年12月1日正式实施。

年轻的科研人员期待着,不久的将来,全球首个海草床和盐沼的碳汇交易项目能产生,进而为实现“双碳”目标探索出又一条可行途径。

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