在暴露环境中进行大规模海草恢复后，底栖动物群落的动态变化

《Restoration Ecology》：Benthic fauna dynamics following large-scale seagrass restoration in an exposed environment

海草移植在潮间带水动力暴露环境中的恢复效果研究。通过瑞典南部巴斯塔德2019-2023年双季试验，发现单枝移植法在3米以上水深区域成功率达98%，移植后4个月生物多样性（物种丰富度、功能多样性指数）恢复至自然参照区水平。研究揭示移植时间与风暴事件关联性显著，2021年试验因西北风袭击导致92%移植失败，2022年避开极端天气后成功。连续种植模式比棋盘式密度高37%，但视频调查显示两种模式对底栖动物群落结构无显著差异。长期监测表明移植区水体温度、光照和溶解氧未出现抑制生物多样性的指标，但沉积物粒径和有机质含量在移植后4个月显著改善。本研究为沿海防护林建设提供了重要参考，证实单枝移植法在适当时机和水深条件下可实现快速生物多样性恢复。

　　### 面向实践的启示

本研究的实践意义在于揭示了在高波浪能环境中进行海草种植的可行性与局限性。尽管在暴露的环境中种植海草存在较高的风险，但成功时可以迅速恢复底栖动物的多样性，使其与自然海草区的生物多样性相当。这一发现对于沿海管理者具有重要的参考价值，特别是在考虑将海草种植作为气候适应性措施时，需要充分认识到种植时机对成功率的关键作用。

此外，暴露环境中的底栖动物群落结构存在显著的年度和季节性变化，这需要在监测计划中予以充分考虑。由于自然恢复过程中的高波动性，单次采样无法准确评估海草种植的效果，必须在多个季节和/或年份进行持续监测，以捕捉真实的变化趋势。同时，种植密度对底栖动物多样性的影响也值得进一步探讨。在本研究中，尽管棋盘式种植和连续式种植在某些方面表现相似，但连续式种植在一定程度上提高了底栖动物的丰度和多样性，尤其是在种植初期。因此，未来进行海草种植时，可能需要在时间窗口上更加集中，或采用完全随机的种植模式以确保最佳效果。

值得注意的是，海草种植过程中还存在一些潜在的挑战，例如，远距离运输的海草种苗可能缺乏本地适应性，从而影响其存活率和恢复速度。因此，在选择种苗来源时，需权衡种植成功率与运输成本之间的关系。同时，由于海草种苗的高适应性，这种远距离种植仍然具有可行性，但必须警惕外来物种扩散的风险。对于沿海保护项目而言，考虑到这些因素，合理的规划和多次尝试是确保成功的重要策略。

### 研究背景与意义

随着人类活动对海岸线的影响日益加剧，诸如海平面上升、过度开发等问题正在加剧沿海地区的生态压力。这种压力促使沿海地区面临海岸侵蚀的挑战，因此，寻求有效的海岸保护措施成为当务之急。近年来，人们逐渐认识到，基于自然的解决方案（NbS）不仅能增强海岸的韧性，还能同时提升沿海生态系统的生物多样性。海草床因其在减缓波浪能量、提供栖息地等方面的重要生态功能，被认为是实施NbS的一种重要手段。

然而，暴露的沿海区域通常具有较高的波浪能，这对新种植的海草种苗构成了额外的挑战。由于缺乏足够的根系和匍匐茎，这些区域的海草种苗容易受到水流和波浪的破坏。尽管如此，已有研究表明，在某些暴露区域（如澳大利亚、葡萄牙、英国和坦桑尼亚）的海草恢复项目中，通过锚定技术或插植方式提高了种苗的存活率。相比之下，单株种植方式虽然成本较低，但其成功率往往较低，尤其是在高波浪能环境中。

本研究的目标是评估单株种植方法在暴露环境中的可行性，分析其对底栖动物多样性的影响，并探讨种植时间与密度如何影响底栖动物群落的组成和恢复过程。通过在瑞典南部的B?stad进行大规模的海草种植，并在三年内监测底栖动物群落的变化，我们获得了关于种植方法、环境因素以及生物恢复过程的重要数据。

### 研究方法

本研究在瑞典南部的B?stad地区进行，该地区属于波浪能较强的环境，且受潮汐影响较小。研究区域的水深变化较大，从2米到3米不等，且主要受到西北风和北风的影响。在2021年和2022年，研究人员在不同深度的区域进行了海草种植，并采用了棋盘式和连续式两种不同的种植模式。种植密度在2021年为16株/平方米，在2022年则集中在3米左右的深度。

为了评估种植效果，研究人员在不同时间点对种植区和自然参考区进行了底栖动物群落调查。调查包括使用10个1平方米的框架进行随机采样，并在每个框架内采集沉积物样本。这些样本随后被冷冻保存，以便进行后续分析。在分析过程中，研究人员利用多种方法，包括单变量和多变量分析，来评估生物多样性和功能多样性。此外，还对沉积物的粒径和有机质含量进行了分析，以了解海草种植对沉积物特性的影响。

为了更好地理解海草种植对生态系统的长期影响，研究人员还对参考区进行了连续监测，获取了2019年至2023年的数据。这些数据为研究提供了重要的背景，帮助研究人员比较种植区与自然区的生态变化。同时，研究人员还收集了气象数据，包括风速和波浪高度，以分析这些环境因素如何影响海草的生长和底栖动物的恢复。

### 研究结果

研究结果显示，尽管在暴露环境中进行海草种植存在较高的失败风险，但在成功的情况下，底栖动物的多样性可以在一个生长季节内恢复到与自然海草区相当的水平。在2021年的第一次种植尝试中，由于强烈的西北风，种苗的存活率极低，几乎全部死亡。然而，在2022年的第二次种植尝试中，研究人员选择了更合适的深度，并采取了更为集中的种植策略，结果显著改善，存活率接近100%，并且在4个月内种苗密度达到了自然海草区的水平。

此外，研究还发现，种植模式对底栖动物的多样性有一定影响。连续式种植的区域在某些指标上表现优于棋盘式种植，这可能与种苗的密度和种群的连通性有关。例如，在连续式种植区域中，某些底栖动物（如某些甲壳类和双壳类）的丰度和多样性更高。这些发现表明，尽管棋盘式种植在成本上更具优势，但连续式种植可能更有利于生态恢复。

在功能多样性方面，研究也发现了类似的趋势。种植区域的某些功能特征（如移动方式、生存习惯等）在短期内与自然区域存在差异，但随着时间推移，这些差异逐渐缩小。这表明，海草种植不仅能恢复生物多样性，还能促进生态系统的功能恢复。

### 讨论与结论

本研究的结果对海草种植作为基于自然的解决方案（NbS）在暴露环境中的应用提供了重要的支持。尽管在某些情况下，海草种植面临较高的失败风险，但成功时能够迅速恢复底栖动物的多样性。这一发现对于沿海管理者具有重要的指导意义，特别是在制定恢复策略时，需要充分考虑种植时机和密度。

然而，研究也指出了一些潜在的挑战。例如，远距离运输的海草种苗可能缺乏本地适应性，从而影响其存活率和恢复速度。此外，暴露区域的高波浪能可能对种苗的稳定性构成威胁，因此，进一步研究不同锚定技术的适用性对于提高种植成功率至关重要。

总的来说，本研究的结果表明，单株种植方法在暴露环境中是可行的，但需要结合合理的种植策略和环境条件。通过持续的监测和适应性的调整，海草种植可以成为一种有效的海岸保护措施，同时提升沿海生态系统的生物多样性。这些发现为未来的海草恢复项目提供了宝贵的参考，有助于在复杂的自然环境中实现生态目标。