談及草原，人們往往會(huì)首先聯(lián)想到芳草萋萋、野花遍地、牛羊成群的原野。在廣袤的大海中，則有“海底草原”—海草床。在幽謐的海底，茂密的海草隨著海流搖曳，甚至能開(kāi)出美麗的花朵。

何為海草？海草是草嗎？它們長(zhǎng)什么樣？海草床又是怎么一回事？海草和海草床具有怎樣的生態(tài)作用和價(jià)值呢？

名“藻”而實(shí)草

所謂海草（Seagrass），是指生長(zhǎng)在熱帶和溫帶海域沿岸淺水的單子葉植物。它們確實(shí)是草類，具有高等植物的一般特征，能完全適應(yīng)海洋沉水生活環(huán)境，是唯一可以在海水中完成萌發(fā)、開(kāi)花以及結(jié)實(shí)這一完整生活史的被子植物。

很久以前，歐洲沿海地區(qū)的漁民已經(jīng)應(yīng)用“海草”一詞來(lái)形容分布在沙灣、泥灘、潟湖區(qū)和河口區(qū)的植物。1871年，阿金森（Ascherson）首先在科學(xué)文獻(xiàn)中使用“seagrass”來(lái)描述能在海洋中生存的顯花植物。從嚴(yán)格意義來(lái)說(shuō)，海草并不屬于分類學(xué)上的名詞，而是一個(gè)生態(tài)類群的總稱。海草不屬于同一種群，這意味著，生長(zhǎng)在一起的海草，不同種類之間沒(méi)有親緣關(guān)系。

研究顯示，海草在被子植物中僅占0.02%。全世界約有72種海草，我國(guó)有22種海草，隸屬于4科10屬，約占全球海草種類數(shù)的30%。中國(guó)海草所在的4個(gè)科分別是絲粉藻科、水鱉科、大葉藻科和川蔓藻科。從上述名稱明顯可以看出，其中有3個(gè)科是以“藻”命名的。同樣，中國(guó)海草的10個(gè)屬和22種里分別有7個(gè)屬和16個(gè)種也是以“藻”命名的，如二藥藻、大葉藻、針葉藻、黑纖維蝦海藻等。不僅如此，即便是同種海草，也存在不同叫法，如絲粉藻又叫海神草，泰來(lái)藻又叫海龜草，日本大葉藻又叫矮大葉藻，等等。凡此種種，極易使人將以“藻”命名的海草誤認(rèn)為是海藻，造成混淆，也給海草的研究、保護(hù)和利用帶來(lái)不便。為改變這一情況，在第十一次國(guó)際海草生物學(xué)研討會(huì)上，眾多專家形成共識(shí)，將以“藻”命名的海草統(tǒng)一更名為“草”，今后新發(fā)現(xiàn)的海草也統(tǒng)一以“草”命名。

海草與海藻的區(qū)別

盡管和部分種類的海藻長(zhǎng)相相似，海草卻并不是海藻。海草是高等植物，有根莖葉的分化，可以開(kāi)花和產(chǎn)生種子。海藻則是海產(chǎn)藻類的統(tǒng)稱，它們的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，沒(méi)有根莖葉的分化，也不會(huì)開(kāi)花結(jié)實(shí)，依靠孢子繁殖。從無(wú)真核細(xì)胞的藍(lán)藻門到有真核細(xì)胞的紅藻門、褐藻門和綠藻門等，海藻共有1萬(wàn)多種。我們熟知的海帶、紫菜、裙帶菜等都屬于海藻。

海草分布廣泛，除南極外，在熱帶、亞熱帶和溫帶海域沿岸淺水區(qū)都能尋覓到它們的身影。由于依賴光合作用，海草多出現(xiàn)在淺海，生活在水下1～10米處，有些可以生活在水下60米深的地方。它們通常沿著緩緩傾斜的海岸線成片分布，這些成片的海草聚集在一起便構(gòu)成了海草床。以海草床為基礎(chǔ)，棲息于其中的生物及周圍環(huán)境共同構(gòu)成海草床生態(tài)系統(tǒng)。

海草床被人們形象地稱為“海底草原”。雖然海底生長(zhǎng)著海草并不是新鮮事，但是能長(zhǎng)成“草原”的并不多。面積小、密度低的海草環(huán)境都無(wú)法被稱為“床”。海草床的面積通常在3～5平方千米，厚度可達(dá)1米以上。

我國(guó)的海草分布

按照分布的海域不同，我國(guó)的海草可以分為南海分布區(qū)和黃渤海分布區(qū)。南海分布區(qū)屬印度洋-太平洋熱帶海草分布區(qū)，主要包含海南、廣西、廣東、香港、臺(tái)灣和福建沿海，分布有9屬15種海草，其中，以喜鹽草分布最廣；黃渤海分布區(qū)屬北太平洋溫帶海草分布區(qū)，主要包含山東、河北、天津和遼寧沿海一帶，分布有3屬9種海草，以鰻草屬和蝦形草屬為主，且以鰻草分布最廣。

長(zhǎng)在海里的“草”

幾乎所有被子植物都具有地上和地下兩部分。海草也不例外。它們具有和其他開(kāi)花植物類似的器官和組織，其地下的莖和根通常起固定植株、儲(chǔ)藏營(yíng)養(yǎng)和吸收營(yíng)養(yǎng)及水分的作用，地上部分則是柔軟的葉片。為了適應(yīng)海洋環(huán)境，除喜鹽草外，不同種屬的海草在外觀上表現(xiàn)出高度的一致性，在形態(tài)結(jié)構(gòu)上也具有一些相似的特征。

海草的根雖然扎得不太深，但長(zhǎng)勢(shì)茂密，并且交織在一起，能很好地固定底質(zhì)泥砂，抵抗水流和涌浪的沖擊。它們的根通常從莖節(jié)向下長(zhǎng)出，根尖最前端的根冠如同帽子一樣套在分生區(qū)外面，起到保護(hù)幼嫩的分生組織細(xì)胞的作用。

海草擁有發(fā)育良好的根狀莖，莖上通常有環(huán)狀的節(jié)。其根狀莖大多匍匐生長(zhǎng)，較為纖細(xì)，但喜鹽草屬等種類的海草例外，它們具有肉質(zhì)的根狀莖。海草的根狀莖上生長(zhǎng)著許多細(xì)小的根毛，用以吸收水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。不僅如此，海草的根狀莖具有擴(kuò)展和繁殖的能力。當(dāng)根狀莖長(zhǎng)到一定長(zhǎng)度時(shí)，會(huì)分裂成多個(gè)新的根狀莖，從而形成新的植株個(gè)體。這種繁殖方式使得海草能夠在水中形成茂密的群落。

大多數(shù)海草的葉片是柔軟的綠色，葉形多呈帶狀、線狀、披針形、卵形或橢圓形，且以帶狀和線狀居多，為的是在海水流動(dòng)時(shí)保持直立，同時(shí)能夠增加受光面積，提高光合作用效率。海草的葉片內(nèi)部有規(guī)則排列的氣腔，便于葉片漂浮在水中和進(jìn)行氣體交換。為更好地吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，海草的葉面沒(méi)有或只有少量角質(zhì)層。葉片基部有膜質(zhì)的葉鞘。喜鹽草屬植物與眾不同，它們的葉片呈橢圓形，且不含葉鞘，也沒(méi)有氣腔。需要說(shuō)明的是，海草的葉子并不都是綠色的，有些海草的葉子呈黃色或紅色。

海草的花朵著生于葉叢基部，單性或兩性，雌雄同株或異株。雄蕊花藥、雌蕊花柱和柱頭高出花瓣，花粉一般為念珠形且黏結(jié)成鏈狀，以便于受粉。

除了有性繁殖方式，部分海草還可以通過(guò)無(wú)性繁殖方式繁衍后代；不過(guò)，這種繁殖方式會(huì)降低海草的遺傳多樣性。

從陸地重返海洋

海草為何能適應(yīng)完全淹沒(méi)在海水中的生活環(huán)境？它們有哪些獨(dú)特的生理和形態(tài)結(jié)構(gòu)？

這還要從幾千萬(wàn)年前說(shuō)起。最早的陸生植物是從海洋“登陸”的；到了白堊紀(jì)中期，一部分陸生植物遷移回海洋，逐步演化成現(xiàn)在的海草。這意味著，海草經(jīng)歷了從海洋到陸地、再?gòu)年懙胤祷睾Ｑ蟮倪w移過(guò)程。

海草為何會(huì)重返海洋？人們對(duì)此知之甚少。不過(guò)，在復(fù)雜的進(jìn)化過(guò)程中，為適應(yīng)完全淹沒(méi)在海水中的生活，海草丟失了參與氣孔發(fā)育與合成揮發(fā)性物質(zhì)的基因，并進(jìn)化出通氣組織以適應(yīng)水下的低氧環(huán)境及抵抗病菌入侵。因而，海草不具備陸生被子植物常見(jiàn)的氣孔。此外，海草還丟棄了抗紫外線基因以及感受遠(yuǎn)紅光的光敏色素基因，其體內(nèi)同時(shí)增加了與光捕獲有關(guān)的基因。這可能與海草生活在水下弱光環(huán)境有關(guān)。最重要的是，海草恢復(fù)了產(chǎn)生硫酸化多糖的基因。這有助于海草在高鹽、高滲透壓的環(huán)境中維持體內(nèi)正常的滲透壓。

不可小覷的“草原”

海草床分布在6大洲的100多個(gè)國(guó)家，面積約為17萬(wàn)平方千米，是地球上分布最廣泛的沿海棲息地之一?？此莆⒉蛔愕赖暮２萁M成的完整海草床生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)維持海洋環(huán)境、調(diào)節(jié)全球氣候、凈化水質(zhì)等都有著重要作用，其生態(tài)服務(wù)價(jià)值每年高達(dá)1.9萬(wàn)億美元。

“生物天堂”

一個(gè)能被稱為“生態(tài)系統(tǒng)”的海洋環(huán)境，絕不僅僅只是風(fēng)景美麗，還要做到物種多樣，并且能夠形成完整的生物鏈。由海草床及其他生物構(gòu)成的復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)中，海草床同時(shí)滿足了底棲動(dòng)植物、浮游生物、細(xì)菌、寄生生物、附生生物等物種生存和繁衍的需求，形成了良性的生態(tài)循環(huán)，這也是海草床作為海洋生態(tài)系統(tǒng)最重要的價(jià)值。

海洋學(xué)家曾在成熟發(fā)達(dá)的海草床中找到超過(guò)100種生物品種，每平方米海草床的生物總數(shù)量高達(dá)5萬(wàn)種；在沒(méi)有海草床的地方，只能找到不到60種生物品種，每平方米的生物總數(shù)量少于1萬(wàn)種。海草床是成千上萬(wàn)海洋生物賴以生存的家園，是全球海洋生態(tài)與生物多樣性保護(hù)的重要對(duì)象。

一些大型海草床還支持著綠海龜、儒艮等瀕危保護(hù)野生動(dòng)物的繁衍生息。

“固碳能手”

海洋是地球上最大的碳庫(kù)，儲(chǔ)存了地球上93%的二氧化碳，約為40萬(wàn)億噸。

盡管海草床只占據(jù)不到0.2%的海洋面積，卻儲(chǔ)存了全球18%的海洋碳，是海洋固碳的主力軍。作為全球重要的碳庫(kù)，海草床通過(guò)光合作用固定二氧化碳，并通過(guò)減緩海水流動(dòng)促進(jìn)含碳顆粒物沉降，具有固碳量巨大、固碳效率高和碳存儲(chǔ)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。研究顯示，海草床每年可吸收超過(guò)1億噸二氧化碳，而且這些碳可以被完整地保存數(shù)千年。海草床也因此與紅樹(shù)林、鹽沼并稱三大海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)。

維護(hù)海草床有助于減少二氧化碳等溫室氣體排放，減緩全球氣候變化。

“海洋之肺”

海草床并非完全孤立的生態(tài)系統(tǒng)，它們?cè)趶?fù)雜的沿海環(huán)境中與相鄰的其他生態(tài)系統(tǒng)相互聯(lián)通。海草床是海水的天然過(guò)濾器，海水通過(guò)海草床時(shí)流速減緩，使得顆粒物沉降在海草床底層，水中的懸浮顆粒物也會(huì)被過(guò)濾并附著在海草葉片上。與海草床相鄰的珊瑚礁就受益于海草床的這種水質(zhì)凈化功能。

海草床還是天然的“濱海清潔場(chǎng)”，可清除海洋中威脅人類和珊瑚礁的多種病原體。研究表明，在長(zhǎng)滿海草的水域，腸球菌密度比無(wú)海草水域低3倍，且數(shù)十種細(xì)菌性病原體數(shù)量減半。此外，海草對(duì)水質(zhì)的要求很高，其健康狀況很大程度上反映了當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)污染程度。因此，海草被稱為“生態(tài)哨兵”。

除了固碳和反映水質(zhì)健康狀況，海草床還可吸收過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)懸浮物的沉降，具有緩解海水酸化、防止土壤侵蝕等功能。鰻草是北半球溫帶海域分布最為廣泛的一種海草，其碳、氮、磷含量及穩(wěn)定碳氮同位素值常被用作指示水質(zhì)狀況及營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。鰻草對(duì)重金屬也有較高的耐受和富集能力，可用于指示近岸水域重金屬污染狀況。

作為生長(zhǎng)于近海岸的植物，海草的根莖可以抓緊泥土，起到阻止海岸帶侵蝕、護(hù)堤減災(zāi)的作用。特別是在海水上涌時(shí)，可以減慢海流速度，有助泥沙沉積，緩解洪水和風(fēng)暴潮對(duì)海岸帶的影響。

快速消失的危險(xiǎn)

隨著海洋開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度日益增大以及氣候變化的影響，全球海草床呈退化趨勢(shì)。根據(jù)聯(lián)合國(guó)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，自20世紀(jì)90年代末以來(lái)，全球海草床以每年7%的速率減少，相當(dāng)于每30分鐘就有一塊足球場(chǎng)大小的海草床消失，目前約有30%的海草床已消失。在72種海草中，至少有22種正在減少。導(dǎo)致海草消失的原因有很多，但基本可以歸為自然和人為因素。

我國(guó)的海草群落也同樣面臨快速消失的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)比歷史分布與種類記錄可以發(fā)現(xiàn)，寬葉鰻草、具莖鰻草、黑纖維蝦形草、全楔草、毛葉喜鹽草和大果川蔓草等6種海草已不見(jiàn)蹤跡，我國(guó)近岸海域超過(guò)80%的海草床已經(jīng)消失。

作為海洋生態(tài)系統(tǒng)的哨兵，海草是水質(zhì)變化、沉積物負(fù)荷等海洋輸入物的敏感指示體，它的生長(zhǎng)狀態(tài)預(yù)示著海洋環(huán)境的變化。當(dāng)水體富營(yíng)養(yǎng)化、水質(zhì)下降時(shí)，海草床會(huì)讓位于大型藻類和微型藻類而逐漸退化。它們的消失會(huì)威脅到數(shù)以萬(wàn)計(jì)以之為棲息地的物種，也會(huì)影響沿海初級(jí)生產(chǎn)力、碳儲(chǔ)存和營(yíng)養(yǎng)循環(huán)，以及減少對(duì)海洋近海和遠(yuǎn)海區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的能量補(bǔ)貼，進(jìn)而降低這些生態(tài)系統(tǒng)的次級(jí)生產(chǎn)力。

若海草消失，儲(chǔ)存上億年的碳源將會(huì)重新回到地球碳循環(huán)中，進(jìn)而對(duì)全球氣候變化產(chǎn)生巨大影響。

鑒于海草對(duì)人類、海洋系統(tǒng)以及在應(yīng)對(duì)全球氣候變化中的重要作用，2022年5月，聯(lián)合國(guó)大會(huì)通過(guò)決議，將3月1日確立為世界海草日，以加強(qiáng)人們對(duì)海草的認(rèn)識(shí)和保護(hù)意識(shí)，促進(jìn)和推動(dòng)海草的養(yǎng)護(hù)活動(dòng)。

【責(zé)任編輯】趙 菲