典型海洋生态系统恢复

海洋生态系统恢复，研究和实践较多的主要是红树林、大型海藻和海草，以及珊瑚礁和海湾生态系统。

（一）红树林生态系统恢复

主要是通过红树林的恢复，促进红树林生态系统的恢复。

东南亚国家比较重视红树林的造林工作。例如，孟加拉国于1966～1973年开始小规模造林，后来（1974～1990年）又先后得到世界银行三次贷款的援助，共在沿海滩涂营造红树林1150km2；其中造林树种主要为无瓣海桑（Sonneratia apetala），占造林树种的80%（Saenger等，1993）。

我国对红树林的保护和修复越来越重视。首先是建立自然保护区，对重点红树林区进行保护，并在区内进行红树植物的栽培。我国已建立6个国家级红树林自然保护区（表3-3）。

表3-3　我国已建国家级红树林自然保护区

湛江红树林自然保护区，总面积202.79km2，主要保护对象为红树林湿地生态系统及其生物多样性，包括红树林资源、邻近滩涂、水面和栖息于林内的野生动物。保护区2012年1月被列入“拉姆萨公约”的重要湿地名录，成为我国生物多样性保护的关键地区和国际湿地生态系统就地保护的重要基地。保护区成立以来，以中荷合作红树林研究项目为载体，加强了红树林资源的管理，并人工造林10km2，恢复退化的红树林，扩大红树林面积，有效地恢复了红树林海岸湿地，为地区农业和水产养殖业提供了有效保护。

其次，开展了有关红树林的研究，广泛进行红树林的恢复工作。

据Aaron（2008）对世界27个红树林修复项目的统计，大致可将恢复的目标归为五大类，即造林、岸线稳定、渔业资源、生态系统功能和环境污染物消减，其中造林是主要目标。

以红树林作为海堤（岸）的第一道保障，其恢复造林工程设计及技术措施应关注5个要点：第一，合理设计，充分利用宜林滩涂，因害设防，发挥最大防护效能；第二，林带走向应与台风海浪运动垂直或接近垂直，才能发挥良好的防浪功能；第三，注意林带结构；第四，选择树种和科学配置，如广西海岸潮滩可供造林用的红树树种乔木有木榄（Bruguiera gymnorrhiza）和红海榄（Rhizophora stylosa），灌木有白骨壤（Avicennia murina）、秋茄（Kandelia candel）和桐花树（Aegiceras corniculatum），近岸滩涂宜种乔木类或乔灌混交，向海地段种植灌木类，并注意株行距；第五，在适宜季节，重视直播造林和植苗造林的技术措施；第六，加强幼林抚育和管理（吕彩霞，2002）。

香港米埔湿地总面积约500hm2，被香港政府于1976年评定为“具特殊科学价值地点”。1992年米埔列入“拉姆萨公约”，成为国际重要湿地之一。通过多年的研究，米埔保护区提出了“基围—红树林—滩涂”的构成格局。保护区红树林面积由1987年的190hm2不断扩大到2000年的394hm2，成为迁徙水鸟东亚—澳大利亚迁徙航线的一个主要栖息地和觅食地。

辛琨等（2006）对香港米埔红树林湿地在2003年的生态功能价值进行了估算：每公顷红树林湿地的生态功能价值达10.5万元美元，为世界红树林湿地平均价值（6万美元/公顷）的1.75倍；总价值达2833万美元/公顷。其中，水体净化价值占69.96%，旅游教育科研价值占11.19%，气体调节（吸收二氧化碳）价值占6.96%，鸟觅食价值占5.45%，以鱼塘为主的养殖产品价值占4.57%，存在价值占3.86%。

“基围—红树林—滩涂”，是滨海滩涂湿地开发的模式。“基围”指的是用于养殖鱼虾的滨海水塘。基围的四周由略高起的土堤（“基”）围限成“围”，围内四周及内部有若干人工疏浚相连水道“围河”，水道之间是保留的原有滩地（“围田”）。围林供红树林生长，围河用于水产养殖。这一养殖模式被认为是红树林持续利用和生态开发的范例，在东南亚地区也称之为“红树林友好养殖（mangrove-friendly aquaculture）”或“环境友好养殖（environment-friendly aquaculture）”（张齐民等，2010）。

昝启杰等（2013）编著的《滨海湿地生态系统修复技术研究》一书，对福田保护区基围鱼塘的修复研究，进行了全面、系统的总结。这是通过红树林恢复，促进滨海湿地生态系统健康和可持续发展的成功范例。而深圳“侨城湿地”被国家海洋局列为“国家级滨海湿地修复示范项目”（见插文）。

华侨城红树林湿地恢复案例

20世纪90年代，广东省深圳湾填海造陆时，在深圳滨海大道以北保留了约128hm2的原深圳湾滩涂，涨潮时形成一个大湖区。后随深圳市城市建设的推进，该湖区被新建的道路切割为南北两个湖区，其中，南湖约59hm2，后发展成为水畔商业区；北湖69hm2（也简称为“侨城湿地”），以滨海湿地的形式保留。后由于管理上的疏忽，薇甘菊大肆危害北湖红树林，湿地陆地化程度急增，水污染加剧，导致北湖湿地红树林大量死亡，鸟类繁殖区丧失。

2007年深圳市政府将整个湿地委托侨城集团管理，华侨城集团积极与当地研究机构合作，先后通过外来种清除、清淤疏浚、滩涂建设、红树林植物及其他湿地植物种植等工程措施和手段对这个区域进行了湿地生态修复。2012年，该修复第一阶段工作完成后，湿地植被覆盖率超过25%，湿地水鸟数量总体呈上升趋势，水质明显改善。修复的侨城湿地被国家海洋局列为“国家级滨海湿地修复示范项目”。

来源：昝启杰，2013

（二）海藻（海草）场生态系统恢复

海洋中天然藻（草）场，通常是指水深大约在20m、海藻或海草群落生长茂盛的场所。

人工藻（草）场，是指以人为的方式在浅海或内湾适宜的区域，依据各种不同的海洋底质，投放各种适宜海藻（草）附着的基质（藻礁），以人工方式采集海藻孢子（或海草种子），让其附着于基质上萌发形成种苗，或人为移栽野生海藻（草），促使海藻（草）大量繁殖生长而成的茂密海藻（草）群落。

海洋中的海藻（草）就如同陆地上的森林或草原，不仅在海洋生态系统中扮演着基础生产者的角色，也是许多海洋动物附着产卵、躲避敌害的栖息地。

近些年来，国内外学者在人工藻（草）场的修复与建设方面，已经有不少研究和应用实验。

国内外已有的海藻场工程方法主要有投石增殖法（分直接投石或采孢子投石、绑种藻投石、绑苗投石）、扫礁增殖法（人工将天然海底岩礁上的杂藻清除掉，投放成熟种藻）、投筐增殖法（投筐是利用藤筐或竹筐装碎石沉没于海底达到增殖的目的；此法与投石法相似，只是用碎石代替石块，劳动强度要小些）、爆炸岩礁（增加附着面积）、投种藻（将成熟种藻投放海底）等。增殖的种类主要有海带、裙带菜、马尾藻、巨藻等大型海藻。

日本自20世纪70年代起，就开始关注因藻场退化等原因而造成的海洋环境受损害现象，并从1980年开始成功地在爱知县田园町、熊本县荃北町地营造海藻场，初步形成了以海藻为基础的生态系统。2002年，在日本静冈县沼津市内浦沿岸进行人工藻场实验，经过3年的时间，已形成由大型海藻和海洋动物形成的可自行繁衍的稳定的人工藻场生态系统。

日本水产厅决定，从2006年度开始用3年的时间，在各都道府县实施大叶藻和海带的再生计划，目的是为了有效地进行水产资源的保护。日本关西机场是通过填海形成的人工岛，在计划和建设过程中，把人工藻场建设与岛岸防浪工程相结合，取得了很好的效果（李美真等，2007）。

美国对作为海湾水下水生植物修复种类的大叶藻，开展了许多研究和应用实践。在1978年切萨皮克湾开始进行修复工作后，佛罗里达的坦帕湾、新罕布什尔洲、长岛海峡、西太平洋也都开展了大叶藻修复实验。实践表明，大叶藻的修复，最重要的步骤是选定地点。很多海草修复项目都是因为地点的选择不佳而导致失败的。其次，对大叶藻修复用种子比用植株移栽好，以免干扰、损害原生种群。另外，为了降低大规模修复的成本，设计和制造了大叶藻种子采收和播种的机械（Busch等，2010；Golden，2010；Marion等，2010）。

我国自20世纪50年代以来，在海藻生物学、遗传学、育种学、生态学和养殖技术等方面，都取得很大的成绩。藻类养殖的种类有海带、紫菜、裙带菜、江蓠、麒麟菜、石花菜、龙须菜等。但运用藻类进行受损海域生态修复，主要是近十余年才发展起来的。先是广东省提出兴建100亩^[1]“海底森林”（人工鱼礁）的计划，接着是山东省将人工藻场兴建列入渔业资源修复行动计划加以支持。

应当指出的是，自2008年以来，国家多个部门重视海洋生态恢复工作，安排了包含应用大型海藻修复海洋生态环境的多个国家科技项目加以支持。比如，“典型海湾生境与重要经济生物资源修复技术及示范”“我国典型人工岸段生态退化建设技术集成与示范”“岛群综合开发风险评估与景观生态保护技术及示范应用”“典型海湾受损生态修复生态工程和效果评价技术与示范”，以及“渤海典型海岸带生态修复技术——海岸带生物种群筛选及滩涂生物资源恢复技术与示范”“渤海海岸带典型岸段与重要河口生态修复关键技术研究与示范”等项目，都按排了大型海藻（海带、裙带菜、鼠尾藻、龙须菜等）和海草（大叶藻、翅碱蓬等）的研究和修复技术的内容。

经过几年的努力，我国在海藻（海草）场生态修复理论和技术方面均取得了良好的成果。比如，在荣成天鹅湖，播种和移植了大叶藻40000余株，形成草场7.5亩，使该湖大叶藻面积增加了10%，生物量增加了50%，该湖退化的生态系统正在逐渐恢复。

（三） 珊瑚礁生态系统恢复

面对世界珊瑚礁日趋退化的状况，1974年，Maragos在夏威夷移植珊瑚实验取得了成功，开拓了通过珊瑚移植促进珊瑚礁生态系统修复的工作。之后，日本、澳大利亚等国也陆续开展了人工恢复珊瑚礁的研究和实验工作。

根据已有的研究，要使珊瑚移植成功，首先要选择好场地，选择适合的珊瑚种类，重视珊瑚生长所需的生态条件（盐度、光照、温度、溶解氧、海水透明度、营养盐浓度、水循环、波浪等）。珊瑚的移植技术主要包括无性移植方法和有性移植方法（Rinkevich，1995）。无性移植是指利用珊瑚的出芽繁殖与断枝繁殖的特性进行移植，包括成体移植、截枝移植、微型芽植、单体移植等。有性移植是指采集受精卵，进行孵化、育苗、采苗和野外投放与室内栽培的珊瑚移植。目前，无性移植方法相对较成熟，而有性移植的方法，有一些成功的案例。例如，Heywad等（2005）在珊瑚繁殖季节收集同步产卵的精子和卵子，让其受精并成功培育成幼虫，再到海上增殖；Okamoto等（2005）设计了多种人工附着器投放到自然海域，让珊瑚幼虫附着生长到幼苗然后移植到海上增殖。但由于受到海上多种因素的限制，有性移植方法还有待进一步研究和完善。

我国从20世纪90年代开始珊瑚人工移植修复试验。陈刚等人于1993年3～10月，在海南岛三亚市鹿回头的浅海水域进行了石珊瑚和多孔螅的人工移植实验，开创了我国珊瑚人工移植的先河。移植的珊瑚采自实验区附近常见的18种造礁珊瑚，另有一种多孔螅。移植实验系用水下胶黏剂和速硬水泥作为黏结材料，将采集的珊瑚枝（块）黏结于移植板上，然后将移植板投放于预定实验海区。移植海区水深2.5～4.0m（低潮时≥2.5m）。两次试验共投放24块移植板、44个珊瑚枝（块）。移植后进行多次观察、记录。结果如下。

第一，移植操作的方式是可行的，但移植的珊瑚不能离水过久，如需暂养需不断换水、保持良好的水质。第二，绝大多数移植的珊瑚对试验区的环境有较好的适应。第三，不同种类珊瑚对环境的耐受力有差异，鹿角珊瑚（Acropora austera）较敏感，出现了少数白化现象。第四，有多数珊瑚出现了生长迹象，在6个月的时间生长幅度为10～30mm。另外，在移植板上还发现了6种底栖藻类和30多种底栖动物。

陈刚等（2012）认为，在已遭到破坏和正在退化的珊瑚礁区，进行珊瑚移植的生态修复，对于珊瑚礁的恢复能发挥很大的作用，或为恢复的主要手段。而投放人工鱼礁也可为珊瑚等无脊椎动物和鱼类提供庇护场所。但对于一些大面积的退化区域，简单依靠珊瑚移植效果并不明显，对于大部分的珊瑚礁退化区的恢复应当依靠珊瑚自身的后备补充。如果珊瑚退化区域缺少珊瑚幼虫的来源，则可以人工投放附着基质，诱导珊瑚幼虫附着，使退化区域的珊瑚礁逐步得以恢复（《海南海情》，2010年）。

继陈刚等人的工作后，中国科学院南海海洋研究所、中国水产科学院南海水产研究所也分别在广东大亚湾成功地进行了珊瑚的移植试验。

Jaap（2002）根据NOAA在夏威夷、佛罗里达、加勒比海等地多个珊瑚移植成功的案例，认为珊瑚礁修复应把握以下步骤：要查明珊瑚礁生态退化的原因；确定其受损程度；在退化诊断的基础上编制切实可行的修复方案；进行实地试验，并加强过程的监测及时发现问题；进行效果评价和适应性管理。

对于已退化的珊瑚礁，尽管已有一些成功恢复的实例。但是，目前我们对珊瑚礁的形成、珊瑚礁生态系统的退化、以及环境的影响（尤其是气候变化的挑战）等许多知识知之甚少（Beger，2011）。加之，造礁珊瑚生长速度很慢，如对太平洋区域部分造礁珊瑚生长的统计，在水深5m左右，鹿角珊瑚的年生长率为100～170mm，而杯形珊瑚年生长率仅为30～50mm。因此，对于珊瑚礁生态系统应以保护为主，辅以必要的生态修复。我国已于1990年和2007年，先后建立了三亚珊瑚礁国家级自然保护区和徐闻珊瑚礁国家级自然保护区，对保护区内的珊瑚自然生态系统进行较有效的管理和保护。

（四） 海湾、河口和海岛生态系统恢复

由于海岛生态系统的各子系统在物流、能流和信息流方面是相互联系的，因此，对于破坏严重的海岛的修复，通常需要综合运用生物技术和工程技术，恢复岛陆植被子系统、修复岛滩和周边水域子系统（徐晓群等，2010）。海湾和河口生态系统各地有异。图3-5所示的就是一个典型的河口食物网。

图3-5　河口食物网概图（引自尼贝肯，1991）

美国旧金山海湾恢复工程是海洋生态系统恢复的一个典型实例。该湾是美国西海岸最大的河口，湾的沿岸有220000hm2的滩涂湿地，也是最具生物价值的海湾。但自18世纪中叶以来，海湾生态系统退化日趋严重。从1972年起开始了生物修复，至20世纪90年代又启动了多个修复的大项目，从单个盐沼湿地修复改为大尺度、多目标的修复。该湾的总体修复目标为恢复海湾（包括Sacramento-San Joaquin三角洲）的生态系统健康及水资源供应，并对海湾的湿地恢复、生态系统恢复、水质恢复和淡水供给的调控确定了具体目标。针对所提出的生态修复目标，多个政府部门、科研机构，以及公众，结合近百个项目从多个角度、综合地开展修复工作，经过10多年的努力，已取得了显著的效果。旧金山海湾生态修复的实践表明，只针对某些物种、特定生物群落进行修复，或者从局地、小范围区域上进行恢复，是难以较好地解决受损海域的生态问题。

在我国，2002年国家海洋局启动了长江口海洋生物修复工程。其目标如下。长江沿岸陆域达标排放，重要江河达到初步整治，海洋污染有所控制，初步遏制重点海洋工程对海洋生态环境的破坏，通过渔业资源修复增加海洋生物的多样性，及时预测赤潮等海洋灾害等，从而有效保护长江口及其邻近海域的生态环境。

中国水产科学院东海研究所陈亚瞿等人，从2001年起率先在长江口开展了包括河口生境的重建与修复、河口生物资源（包括濒危物种）的增殖放流与种群恢复、生态修复监测和生态动力学研究等工作。该项工作首次选择了长江口深水航道整治工程的水工建筑物南北导堤、丁坝等作为礁体底物，筛选适宜生长于长江口区的流放物种，通过直接放养人工培育的成年巨牡蛎，补充牡蛎种群数量，从而构建了面积约14.5km2的特大人工牡蛎礁系统。所构建的人工牡蛎系统，不仅对河口环境起到了天然净化的作用，而且为大型动物提供了良好的栖息环境（陈亚瞿，2003，2005，2007）。

深圳湾滨海湿地是我国海洋生态恢复又一个成功的典型案例。经过近10年的修复实践，从深圳湾滨海湿地现状出发，以提升自然湿地单位面积生态承载力为主要修复目标，从水环境与水动力、植物修复、工程技术修复等方面，因地制宜地研究开发适宜的修复技术，并建立了滨海湿地修复技术应用的示范工程，研究成果可以促进深圳湾湿地生态系统良性循环发展，从而形成健康的、可持续的、近自然的滨海湿地生态系统（黄玉山，2013）。

此外，中国科学院海洋研究所杨红生承担的“典型海湾生境与重要经济生物资源修复技术集成及示范”（海洋公益性行业科研专项）项目，在荣成湾开展了四年的生态修复工作，包括海湾生态系统不同层次的修复，其所得研究结果是海湾生态系统修复较为成功的实例。