江苏南部海域海洋生态系统退化原因分析及其修复模式探讨

闵 建,孙小峰

(如东县海洋与渔业局 南通 226400)

江苏南部海域海洋生态系统退化原因分析及其修复模式探讨

闵 建,孙小峰

(如东县海洋与渔业局 南通 226400)

摘 要:全国沿海多个省份的 “沿海地区发展规划”已陆续上升为国家层面的发展战略,掀起了大开发、谋发展的热潮,近海海域生态系统受到极大的冲击,工业与城镇建设和农渔业围填海、港口码头建设、海上风力发电场开发等较大项目相继落户开工,原有海洋生态的自然属性已大幅度改变,退化十分严重,成为今后海洋生态修复和恢复的一大难题。江苏南部海域围填与开发的力度更大,同样面临生态系统退化、修复的压力和考验,因此,研究和分析海洋生态系统退化的原因,寻求科学合理的修复模式,值得广大海洋管理和开发利用者的关注与重视。

关 键 词:南黄海;生态系统;退化;生态修复;相关模式

海洋生态系统是海洋中由生物群落及其环境相互作用所构成的自然系统。随着海洋资源的深度开发与利用,海洋环境问题日益严重。全球气候变化带来的海平面上升风险、海洋资源开发带来的海洋生物多样性锐减风险、海岸带大规模非常规开发带来的陆域近岸环境污染风险,以及海洋空间利用带来的海洋生态服务功能的退化等风险,都严重威胁着海洋生态系统的健康和海洋资源的可持续利用[1]。提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,是新时期建设海洋强国的战略目标和任务[2]。加强海洋生态系统修复,建设海洋生态文明,需要 “在保护中发展,在发展中保护。”

1 江苏南部海域概况和特点

江苏南部海域特殊的地理位置决定了其特殊的用途和开发模式。从区域位置上,大致可分为两部分:一是自海陆分界线至领海基线的区域,即传统意义上的滩涂养殖区及少数海洋捕捞的小取作业区;二是领海基线至海平面下200 m以上的区域,即通常所称的海洋捕捞、船舶通航的浅海区,各个区域有着不同的特点。

1.1 近岸区

江苏南部海域由潮间带滩涂和辐射沙洲两部分组成。沿海属淤涨型海域,由于特殊的地理位置和潮流及泥沙作用,在江海交汇区域自然形成了规模之大、形态各异的辐射沙脊群,海区潮流与地质地貌复杂多变,在国内外是极为罕见的。20世纪80年代初,海岸带资源综合考察队,对沿岸和近海资源及地质地貌的变化情况进行了全面的实测、分析,该区域泥沙的沉积速度为每年20～30 cm,并以每年25～30 m的速度向外淤涨和延伸。据唐宋时期的史料记载,当时整个海岸为砂质海岸,海岸线基本稳定在范公堤位置,后因淤长堆积、围垦频繁,海岸质地及岸线发生了较大的变化,成为长江三角洲徐缓沉降带、堆积性的粉沙淤泥质海岸[3]。辐射沙洲是南黄海的必然产物,据统计,沙洲总数有70多个,构成了南北长约200 km、东西宽约90 km的沙脊群,多数沙脊的近岸部分,在低潮时能出露,0 m以上的主要沙洲总面积2 100多km2,其中以东沙、毛竹沙、蒋家沙、冷家沙、腰沙、条子泥和太阳沙等规模较大而极具影响力。该区域为正规半日潮占绝对优势,平均高潮位2.95 m,平均低潮位-1.75 m,平均潮差4.7 m,近海最大可涨潮差达6.68 m,平均高潮间隙为12.8 h左右[4]。

调查表明,辐射沙洲中的大量泥沙主要是古长江和古黄河水下三角洲所遗留的沙体,而现代沙洲沉积物的来源已逐渐减少,仅有废黄河口附近海岸和海底的侵蚀物及现代长江一小部分入海泥沙。地层主要为粉砂土层,地表数米余,为粉质黏土、粉土;深部以粉砂、细砂为主,含沙量为60%～70%。区域内自然条件优越,饵料充足,渔业资源丰富,是鱼虾蟹洄游、生长、繁衍的理想场所,也是文蛤、四角蛤蜊、大竹蛏、西施舌等经济贝类和藻类的天然养殖与苗源基地。这一区域正是目前沿海开发利用的重点规划区。

1.2 浅海区

区域内大型藻类以及浮游植物能进行光合作用,构成这个复杂生态系统的基础,小型的浮游动物以这些生产者为食物,而一些小型的甲壳类、节肢动物又以这些浮游动物为食,大型鱼类则以小鱼小虾为食,形成了 “大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米,虾米吃泥巴”的浅海区生态食物链。调查表明,江苏南部海域浅水区,浮游生物极为丰富,其中浮游植物种类繁多,以适温、适盐范围较广的近岸低盐广布种和暖温带种为主,共有190种,浮游动物共有98种,种类组成也以暖温带近岸低盐种为主;底栖动物种类与潮间带动物生态群比较:多毛类的比例明显减少,甲壳动物的总数明显增多,尤以虾类更为明显,优势种有毛蚶、文蛤、纵肋织纹螺等15类,以广游览车低盐暖水性种类为主;游泳生物共有163种,其中鱼类150种(软骨鱼类20种、硬骨鱼类130种),头足类13种[5],这就是中国著名的四大渔场之一的 “吕泗渔场”整体特性。该区域水质状况、生物质量优于潮间带,但生物多样性春季没有潮间带活跃,秋季没有潮间带稳定。目前,虽然该区域不是开发的重点,但是未来需要重点保护。

2 海洋生态系统退化原因分析

海洋生态系统由海洋生物群落和海洋环境两部分组成,包含众多的要素,主要有6类:①自养生物 (生产者),主要是具有绿色素的能进行光合作用的植物 (包括浮游藻类、底栖藻类和海洋种子植物),还有能进行光合作用的细菌;②异养生物 (消费者),各类海洋动物均属此类;③分解者,海洋细菌和海洋真菌;④有机碎屑物质,包括生物死亡后分解成的有机碎屑和陆地输入的有机碎屑等,以及大量溶解有机物和其聚集物;⑤ 参加物质循环的无机物质,碳、氮、硫、磷、二氧化碳、水等;⑥ 水文物理状况,温度、海流等。

海洋生态系统退化使得海洋生物群落和海洋资源量日趋减少,生物结构与比例失衡,生存环境逐渐恶化,越发成为制约海洋经济发展的障碍,究其原因,主要存在5个方面的因素。

2.1 大规模围垦与临海工业区的兴起,使滨海湿地越来越少

从宋代天禧年间(1017-1021年),范仲淹调任泰州西溪 (今东台)盐仓监,天圣中修建捍海堰,以救万民之灾开始,到清末状元张謇作为中国近代放眼蓝色国土,首创海洋开发的第一人,将万亩荒滩变成良田的几百年间,修筑围堤的目的只是防御,且海岸线走向是顺着大潮高潮位平行线,自然弯曲绵延,保持了岸外湿地的存量。新中国成立后的50年内,采取千军万马行动,“辟我草莱,沧海夺田。”近10多年间,机械化围垦技术的成熟,使得一线海堤多次外移,围垦面积超过了前50年的总和。沿海开发大势推进、临海工业园区 (新区)相继崛起,即使每年都有不同程度的淤涨,但是淤涨的速度远远满足不了湿地的急剧减少,致使底栖生物区、鸟类迁徙所等众多的近岸海洋生态系统自然功能日渐丧失。

2.2 众多港口开发与航运区的划定,影响了水动力及底质的变化

江苏南部海域原有的群众性渔港较多,有5个已升格建成国家级中心渔港,还有3个正在上报筹建之中。除此以外,目前正在开发建设的交通运输商务港口就有4个,这些港口依托于南黄海辐射沙脊群的自然深水航道而开发,属人工性港口,与基岩海岸的天然港口相比,其对海洋潮汐、海流、泥沙冲淤沉积、底质及底栖生物的影响要高出很多倍。同时,《江苏省海洋功能区划(2011-2020年)》对每个港口都明确划定了相应的航运区,渔港入海河口保留了一定的水域,确保船舶通航需要,这些区域往往很易受到含油废水的污染和机械水流的扰动,使水域环境发生明显的变化,不同程度地影响着整个海洋生态系统的稳定。

2.3 陆域污水排海与化工项目的迁移,使海水环境逐步趋于恶化

国家海洋局发布的海洋环境质量公报数据显示,对18个海洋生态监控区监测结果处于健康、亚健康和不健康状态的海洋生态监控区分别占14%、76%和10%,其中陆源污染排海已成破坏海洋生态系统的最大 “毒瘤”[6]。陆地上人类活动产生的污染物质,特别是一些化工或重污染的项目从内陆向沿海的迁移,虽然要求环保 “三同时”及污水处理达标排放,但是较多小型企业环保设施落实不到位、污水处理不达标,而采取外运、偷排手段来降低环保投入成本,通过直接排放、河流携带和大气沉降等方式输送到海洋,严重影响到海洋生态环境质量。由于入海污染物中含有大量的无机氮和活性磷酸盐,造成附近海域海水富营养化加剧,这是导致近岸赤潮、绿潮灾害频发的主要原因。近三年江苏省海洋环境质量公报表明,海洋环境质量逐年下降,部分水域环境已接近Ⅳ类水质标准[7],因而,实施陆海统筹、保护与治理已刻不容缓。

2.4 海上风电场建设与电磁场的影响,使生物洄游通道受到限制

根据风电发展 “十二五”规划,2015年全国规划建设500万k W海上风电,到2020年规划建设海上风电3 000万k W。为完成这一目标,江苏南部海域已先行一步,已有近20家企业相继落户并开工建设 (包括风机制造企业),目前以国信、国电、中水电、中广核、龙源、华能等一批国企为主体投资的海上风电装机容量已达200万k W(现主要集中在潮间带),对近岸区及滩涂养殖生产的影响较大,未来开发区域移至10 m水深时,即为吕泗渔场大小黄鱼、银鲳等海洋生物的洄游通道,施工期内对海洋生态环境的损害程度将高于潮间带,加之运行后风机所产生的电磁场影响,使诸多生物栖息生存环境发生改变或丧失,生态系统中的6类构成要素将不相协调,需要较长时间的恢复、修复与重建。

2.5 养殖空间拓展与养殖模式的更新,使海洋微生物量不断失衡

江苏南部海域近岸区是传统的养殖生产场所,也是专业渔民赖以生存的区域,大规模围垦后,渔业本身的养殖空间萎缩,被迫寻找新的养殖生产区域,不得不向浅水区转移,而花费较大的投入,不断研究探索适宜的养殖生产模式,更新养殖设施。新的养殖工具、养殖方式的运用以及养殖品种的更换,使得原本就很脆弱的海洋生态环境需要接受新的挑战,无机物、水文物理状况以及微生物等指标将会出现新的不平衡。同时,由于养殖本身船网工具的入侵、生产作业活动的频繁性,因而增加了自身污染带来的危害,这也是危及海洋生态系统的一个重要方面,需要自觉维护并加以有效控制。

3 生态修复模式及措施

“生态修复是指对生态系统停止人为干扰,以减轻负荷压力,依靠生态系统的自我调节能力与自我组织能力使其向有序的方向进行演化,或者利用生态系统的这种自我恢复能力,辅以人工措施,使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展;主要指致力于那些在自然突变和人类活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作。在生态修复实践中,通常会涉及生态恢复(Ecological Restoration)、生态修复(Ecological Rehabilitation)、生态重建(Ecological Reconstruction)、生态改建(Ecological Renewal)、生态改良(Ecological Reclamation)等概念。虽然在含义上有所区别,但是都具有恢复和发展的内涵,即使原来受到干扰或者损害的系统恢复后使其可持续发展,并为人类持续利用”。在江苏南部海域进行生态修复时,可运用上述概念所阐述的内涵,采取相应的模式和措施。

3.1 以生态恢复为着力点,保护好现有湿地资源

生态恢复是保护海洋生态系统的一项重点内容,是减少和限制人为破坏海洋环境行为活动而采取的主动与激进的保护措施。江苏南部海域淤涨型的特点决定了开发利用的方向,虽然没有南方海域大片红树林的存在,也没有北方海域自然岸线和天然浴场的景观,但沿海岸线外侧生长覆盖的芦苇、大米草、海蓬子、盐蒿造就了该区域独特的生态湿地资源,为规模化围垦和土地储备提供了良好的优势条件。滨海生态湿地是重要的物种资源库,是众多生物集聚的场所,是珍禽鸟类迁徙的中转站,据统计湿地高等植物有148种,高等动物有150种,每年都有20万只以上的鸟类洄游、觅食、栖息,其中有珍稀鹤 (丹顶鹤等)5种,国家一、二级保护动物30种及IUCN极危物种勺嘴鹬(Eurynorhynchuspygmeus)[8]。广阔多样的湿地又是重要的物产和能源基地,蓄藏有丰富的淡水、动植物、矿产及能源等自然资源,同时,湿地还可以通过水生植物的作用以及化学、生物过程,吸收、固定、转化土壤和水中营养物质含量,降解有毒和污染物质,净化水体,消减环境污染的重要作用。因此,要有效地保护好现有的滨海湿地资源,尽可能减少对湿地的破坏和占用,要在做好陆海统筹、压缩陆源污染物排放总量的基础上,加强沿海开发的区域规划布局,突出海洋生态文明建设的重点目标和内容,限制重大污染项目的落户和排海,新上项目必须进行充分、科学的研究论证,严格控制围填海规模,对可上可不上的项目要暂缓审批或予以取消,使滨海湿地不至于因为过度扩张而获得休养生息的机会,确保湿地功能效益得到充分发挥和更快恢复,区域生态状况得到明显改善,保持沿海开发利用的可持续运行,最终实现人与自然和谐相处。

3.2 以生态修复为突破口,进行适宜性增殖放流

生态修复是人为采取一定的方法,对已经造成损害的海洋生态系统而采取的一项补救措施。2009年国家发改委批准的 《江苏沿海地区发展规划》作为江苏省实施国家海洋区域经济发展的战略与指南,其中也明确要求:“加强……滩涂和生物物种资源的保护,维护生物多样性……恢复和增强生态服务功能……实施典型海洋生态系统修复示范工程”[9]。将生态修复作为规划布局和项目工程建设的一个重要组成部分。

根据 《海洋环境保护法》、 《防治海洋工程建设项目污染损害海洋环境管理条例》及 《海洋工程环境影响评价管理规定》等法律法规的规定,所有涉海工程项目均需编制海洋环境影响报告书,进行海洋环境影响评价,其中工程环境风险防范对策措施和海洋生态修复措施是否可行是需要重点审查的内容之一。在海洋环评核准意见中明确要求,对工程实施所造成的生物资源损失货币化估算量,投入一定的财力进行海洋生态修复,这是实施增殖放流的法定性依据。

目前,各地每年都在结合全国海洋宣传日,举办一定规模的增殖放流活动,这是现阶段进行海洋生态修复的一个主要形式。从放流品种的选择上看,大多数为活动范围较广的游泳类生物,而工程施工波及的主要是海洋底栖生物和附着在底部的游泳生物的卵体。虽然放流游泳类生物对增加海洋生态系统生物总量起到了一定的修复作用,但是海洋生物群落结构却未能达到原有的水平。因此,要根据各项工程所处区域的实际状况和损害生物的种类,有选择性地确定适宜的增殖放流品种和数量比例,合理确定放流区域、范围和运输方式,采取分期分批方法进行,确保放流品种的质量和成活率,这样更能体现生态修复的效果。

3.3 以生态改建为出发点,科学合理设立保护区

2009年国家海洋局印发了 《关于进一步加强海洋生态保护与建设工作的若干意见》(国海发〔2009〕14号)明确指出:“积极开展海洋生态修复和建设工程”, “各级海洋部门要在典型海洋生态系统集中分布区……实施一批典型海洋生态修复工程,建立海洋生态建设示范区,因地制宜采取人工措施,在较短时间内实现生态系统服务功能的初步恢复。要通过……滨海湿地的退养还滩和恢复植被……海岸生态防护和生态廊道建设等措施,逐步构建海岸带和近海生态屏障,恢复近岸海域污染物消减能力和生物多样性维护能力,提高抵御海洋灾害以及气候变化的能力。通过……海滩垃圾清理、拆除不合理海滩建筑,……生态景观设计、滨海湿地公园建设,构建公众亲海空间,建设优美滨海社区”[10]。

生态改建是保护海洋生态系统的一项重要手段和模式,是借助于海洋自然生物种群和资源优势而采取的保护措施。就江苏南部海域而言,设立自然保护区,建立海洋公园已逐步成为海洋环境保护工作的一个重要抓手,也是控制开发强度的一个有效途径。目前已经批准建立的有盐城丹顶鹤自然保护区、大丰麋鹿自然保护区、江苏小洋口国家级海洋公园、海门蛎蚜山国家级海洋公园、蒋家沙竹根沙文蛤泥螺国家级水产种质资源保护区、如东大竹蛏西施舌国家级水产种质资源保护区、吕泗渔场小黄鱼银鲳国家级水产种质资源保护区,这些典型海洋生物集中区的建立,对保护海洋生物种群发挥了积极的作用。各地应根据海况特点和自然资源分布的实际状况,因地制宜确定和建立不同类型的保护区,使自然生物种群获得自然养生的场所,这样更有利于保持海洋生态系统的原貌。

3.4 以生态改良为研究方向,探索贝藻类净化效果

众多研究结果表明,海洋环境的恶化使得生态系统越显脆弱,排海污染物中含有大量的无机氮和活性磷酸盐,造成附近海域海水富营养化,导致近岸赤潮、绿潮灾害频发,2008年黄海中北部海域曾发生过大面积的浒苔绿潮现象,直接经济损失巨大。而江苏南部海域传统的海洋渔业生产大多以贝藻类养殖为主,因贝藻类能较好地从海洋环境中不断吸收氮和磷,减少海洋富营养化,遏制赤潮、绿潮的发生,因此,贝藻类可以说是海洋生态环境的生态改良者,对改善其他海洋生物资源生存环境具有很好帮助和拉动作用。

改良和修复已遭到破坏的海洋生态系统,可以从研究贝藻类养殖品种、养殖种群规模等方面入手,分析和探索贝、藻类各自对海水水质环境的净化功能,充分利用其滤水和吸收氮、磷等营养盐的生态机理,有选择性地发展贝藻类养殖。

贝类属海洋底栖生物,营埋底栖生活,是海洋生态系统中的异养生物 (生物链中的次级生产者),其依靠足和水管进行呼吸与体外交换,除吸收海水中的营养盐、微型藻类外,更侧重于对底泥中符合机体需要的微生物的吸收和清除,在适温环境和III-IV类水质条件下,贝类的这一吸附功能较强,净化效果十分明显。当水质达到劣IV类或V类以上时,则会导致贝类的吸收和活动能力下降,甚至发生死亡。因此,在江苏南部海域30多种经济贝类中,有针对性地培植和发展,适度扩大养殖生产规模,对富营养化 (或轻度污染)的海洋生态系统,能起到一定的改良作用。

大型海藻属海洋生态系统中的自养生物(生物链中的初级生产者),通过吸收海水中的氮、磷、钾等元素,进行光合作用,使其不断生长,当生长到一定大小,可以被人们很容易地从海区收获到陆地,这种收获本身就是把大量吸收和储存在海藻中的氮、磷、钾等从海洋中除去,这种去除方式比贝类的清除效果要好。但必须具备两个前提条件,一是海藻要有较高经济价值,经济价值越高越容易被栽培和收获,二是海藻可大规模栽培生产且收割方便,具有推广应用的可能性。目前,江苏南部海域主要适宜栽培品种为条斑紫菜和海带,而海带栽培区域已逐步萎缩,不能形成产业规模。因此,研究推广大型新品种海藻,对净化海水水质,改良海洋生态系统将起到明显的效果,也是今后发展的方向所在。

3.5 以生态重建为主攻目标,建设浮动式人工鱼礁

人工鱼礁是通过工程构件,在水域中营造一个适宜鱼类生长空间,为鱼类等水生生物提供栖息、生长、繁育提供必要的安全场所,从而达到保护渔业资源、养护和增殖的目的[11]。人工鱼礁在许多国家和地区已得到普遍应用,现已成为近海海洋牧场建设的重要措施,且技术已较为成熟,因此,建设人工鱼礁,对保护海洋生态环境、恢复和养护渔业资源具有十分重要的意义和价值。我国于本世纪初掀起了新一轮人工鱼礁建设的热潮,先后在广东、辽宁、山东、江苏 (北部)、浙江、福建和海南等地进行了规模较大的人工鱼礁建设。

针对江苏南部海域潮流变化和泥沙运动的特殊性,中科院东海水产研究所、江苏省海洋水产研究所先后对建设人工鱼礁进行过相应研究。但由于该区域水体中含沙量大,淤积严重,沉式鱼礁容易造成礁体沉陷淤积和掩埋,加之流速较快在礁体周围形成的涡流的洗掘和扰动作用造成底层泥沙的再悬浮使鱼礁周围水体更加浑浊,不利于生物栖息,因此,至今未能得到实质性推进和实施。根据 《江苏省海洋功能区划(2011-2020年)》,在江苏南部海域设置了几个近2 000 km2的风电场开发利用功能区,这些区域符合国家 “双十规定”(离岸10 km、水深10 m以上),是鱼类等海洋生物产卵、索饵、洄游的主要通道,适宜布设人工鱼礁,但应考虑以浮动式的鱼礁为主,重点研制浮性礁体的构件与适应性。通过浮动式人工鱼礁的建设,可以更好地保护海洋游泳生物幼体,与修复放流活动的协同作用和推进,海洋生态系统将会重现原貌。

参考文献

[1] 桑国卫,陈宗兴.生态健康与海洋发展[M].北京:中国医药科技出版社,2012.

[2] 新思想新观点新举措[M].北京:红旗出版社, 2012:25.

[3] 江苏省海岸带和海涂资源综合考察队.江苏省海岸带和海涂资源综合调查报告[R].1985.

[4] 环境保护部南京环境科学研究所.中石油江苏LNG项目海洋环境影响报告书及监测调查报告[R].2013.

[5] 江苏省海涂中心.江苏近海海洋综合调查与评价(“908”专项)报告[R].2008.

[6] 李惠钰.海洋生态修复迫在眉睫[EB/OL].(2012-04)[2013-10-12].http://www.qstheory.cn/st/ hjbh/201204/t20120417_151478.htm.

[7] 江苏省海洋与渔业局.江苏省海洋环境质量公报[R].2010-2012.

[8] 国家海洋局第一海洋研究所.江苏小洋口国家级海洋公园选划论证报告[R].2011.

[9] 国家发改委.江苏沿海地区发展规划[R].2009.

[10] 国家海洋局.关于进一步加强海洋生态保护与建设工作的若干意见[Z].2009.

[11] 江苏省海洋水产研究所.龙源“江苏如东150 MW潮间带风电场一期示范工程生态修复项目”实施方案[R].2013.