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拯救牡蛎礁| 全球最大规模牡蛎礁修复--切萨皮克湾哈里斯溪案例

媒体:原创  作者:大自然保护协会
专业号:大自然保护协会 2020/7/1 12:07:32

为推动国内牡蛎礁资源的保护与修复,大自然保护协会(TNC)推出“拯救牡蛎礁系列”文章,分别介绍全球牡蛎礁退化危机、国内牡蛎礁现状、牡蛎礁修复案例、牡蛎礁修复技术和牡蛎礁监测方法。系列文章内容暂定7期,欢迎关注这一领域的各位讨论并提出宝贵意见。

前 言

全球多数海湾和生态区内的天然牡蛎礁已不足原来的10%(Beck等,2011)。无论是出于恢复野生牡蛎资源,或是重获生态系统服务功能的目的,都需要在小规模“概念验证”的基础上,将修复扩大到与其退化程度相匹配的规模,才能逆转已丧失的资源,产生显著的生态影响,乃至经济和社会效益。作为目前全球最大规模的牡蛎礁修复项目,2011年启动的美国切萨皮克湾哈里斯溪的牡蛎礁修复涉及多个合作机构,从前期设定修复目标、规划项目,到实施后的长年监测与评估,耗时8年,共修复142公顷牡蛎礁,为其他国家的大型生态修复项目提供了可借鉴的经验。

切萨皮克湾中修复后的潮间带牡蛎礁。

图源:Stephanie Westby

历史上的切萨皮克湾牡蛎礁

切萨皮克湾是美国最大的河口,位于靠近马里兰州和弗吉尼亚州的大西洋海岸。历史上,湾内有着数量庞大的牡蛎种群,美洲牡蛎(Crassostrea virginica)是这里的标志性物种,它们既是商业性渔业的重要资源,也在净化水体、为蓝蟹等渔业物种提供栖息地方面扮演着十分关键的角色。

历史上切萨皮克湾内的大规模牡蛎捕捞活动。

图源:oystersforthebay.com

然而,过度捕捞、栖息地退化、病害传播等原因导致切萨皮克湾内的牡蛎礁大面积减少。自19世纪起,湾内开始使用拖网进行大规模的牡蛎采挖,以马里兰州为例,19世纪后期达到捕捞顶峰时的牡蛎年捕捞量达1500万蒲式耳(30-40万吨)(Knoche等,2018)。据评估,目前湾内的牡蛎种群数量仅为历史水平的1%(Newell,1988),余下的牡蛎种群已不足以发挥充分的生态系统服务功能。

大规模修复切萨皮克湾的牡蛎礁

切萨皮克湾的牡蛎礁栖息地修复工作开始于20世纪90年代,已有数十年之久。早期,在切萨皮克湾基金会、美国鱼类基金会、美国环境保护局等机构的资助下开展了小规模试点工作,旨在评估礁体结构的重要性,以及试验小范围增殖放流能否有效增加种群补充量。近年来,随着相关科学知识的增加和经验的积累,在13508号总统行政令(2009年)、切萨皮克湾流域各州州长与联邦政府签署的《切萨皮克湾流域协议》(2014年)这两项政策的推动下,开始了更大规模、多方协作的牡蛎礁修复工作。这两项政策要求在2025年之前,恢复切萨皮克湾10条支流中的牡蛎礁栖息地

建立科学系统的大规模牡蛎礁修复框架

哈里斯溪是切萨皮克湾内计划开展大规模牡蛎礁修复的10条支流之一。它位于切萨皮克湾东岸,属于马里兰州,历史上是有名的牡蛎产地,但到了21世纪初也出现了牡蛎补充量和礁体结构均大幅下降的问题。2010年,哈里斯溪被马里兰州政府设立为牡蛎保护区(1829公顷),禁止牡蛎采挖活动。综合哈里斯溪“受保护的地位、水质相对良好、盐度适宜、尚存一些活体牡蛎礁(可提供部分幼苗)以及水动力条件下浮游阶段的牡蛎幼虫不会移动到修复区域以外的地方(模型预测)”的条件,再加上这里有着大面积的适宜修复的区域,因此哈里斯溪被选为马里兰州第一条开展大规模牡蛎礁修复工作的支流

切萨皮克湾的牡蛎

与过去的小规模牡蛎礁修复相比,在美国国家海洋和大气管理局(NOAA)、美国陆军工程兵团(USACE)、马里兰州自然资源部门(DNR)与马里兰大学、牡蛎恢复伙伴关系(Oyster Recovery Partnership)等多个科研院校和社会组织的合作下,哈里斯溪展示出一套完整的、科学系统的大规模牡蛎礁修复方法

明确的修复目标

一个好的修复项目,项目规划时就需要回答 “什么才是被成功修复的牡蛎礁?”和“需要成功修复多少礁体,才算成功修复了一条支流内的牡蛎资源?”。在13508号总统行政令支持下,由科学家、联邦政府和州政府的资源管理者组成的团队为切萨皮克湾10条支流的牡蛎礁修复,制定了礁体尺度支流尺度的牡蛎礁修复目标——“切萨皮克湾牡蛎指标”(Oyster Metrics Working Group,2011),作为哈里斯溪牡蛎礁修复计划的基础。修复后6 年的牡蛎礁如能满足以下指标,即被视为“成功修复的礁体/支流”。

* 礁体尺度

-   牡蛎密度:最低值=15个/m2,理想值=50个/m2

-   牡蛎生物量:最低值=干重15g/m2,理想值=干重50g/m2

-   多龄级:成功=两个或以上龄级

-   贝壳预算(贝壳损耗和增长之间的差值):成功=稳定或增长

-   礁体高度和礁体面积:成功=稳定或增长

* 支流尺度:50%以上的可修复河床(目前为硬质底的区域)由“达标”的礁体覆盖,且修复后的礁体应至少占该支流预估历史礁体面积的8%。

基于科学信息的修复计划

2012年,DNR、NOAA与USACE各方代表组建了马里兰州跨部门工作组(Maryland Interagency Workgroup),负责协调联邦政府、州政府、科研学术和非政府组织间的沟通与合作,促进牡蛎礁修复。这些合作伙伴共同制定了该支流牡蛎礁修复计划(Maryland Oyster Interagency Working Group,2012),包括修复区域、修复方法及所需的修复材料用量、预算和监测框架。

哈里斯溪牡蛎礁修复计划的蓝图

(Maryland Oyster Interagency Working Group,2012)

为制定计划,项目组收集了地理空间信息(如水质数据、声纳调查底栖生境特征、水深调查、牡蛎种群调查),并结合“适宜美洲牡蛎种群生活的水质(盐度、溶解氧)、硬质底、水深1.2至6米、远离码头、航道和辅助航道”的标准,依据哈里斯溪历史牡蛎礁面积(约1408公顷)和“切萨皮克湾牡蛎指标”,经过分析决定了在支流中修复牡蛎礁的面积、位置和采用的修复方法(见上图)。该计划中采用了两种修复方式:

·  只投放牡蛎幼苗:将牡蛎的附壳幼体直接投放到现有残存的牡蛎礁体(62公顷)上;

·  投放底质物和牡蛎幼苗:首先在残余礁体很少的地方投放底质物(80公顷),再将附壳幼体移植其上。底质物由石头或海螺、蛤蜊和蛾螺壳混合构成。

前排中间为育苗场生产的美洲牡蛎附壳幼体。

图源:霍恩普恩特育苗场

实施修复计划

在美国联邦政府(USACE、NOAA)和马里兰州政府为主要支持方提供的5300万美元支持下,在2011-2015年间,哈里斯溪中共建造了142公顷牡蛎礁,投放了超过20万m3的底质物,用于构建高度为0.15-0.3m的礁体,并投放了超过20亿个附壳幼体,幼苗移植密度通常为1250万个/公顷。这些附壳幼体主要来自马里兰大学环境科学中心的霍恩普恩特育苗场(Horn Point Hatchery)。

在哈里斯溪上投放底质物。图源:Sean Fritzges

哈里斯溪内使用底质物和仅使用附壳幼体的修复区。

图源:《贝类礁体修复指南》

长期监测与评估

自项目实施时起,每年持续开展的监测工作包括溶解氧、水温、盐度、牡蛎密度、礁体面积与高度、病害等。截至 2017 年底的监测,哈里斯溪内98%的礁体都达到了“切萨皮克湾牡蛎指标”中牡蛎生物量和密度的最低值要求,75%的礁体都达到了理想值。后续,在修复后第6年将再次对这里的牡蛎礁进行监测。

研究人员在哈里斯溪进行牡蛎取样监测。图源:Will Parson

牡蛎礁的生态与经济影响分析

Kellogg等(2018)模型估算哈里斯溪修复的牡蛎礁每年可移除46650kg氮和2140kg磷,这一生态系统服务功能每年至少创造300万美元的价值。此外,Knoche等(2018)模型预测,与未修复时相比,哈里斯溪以及附近特雷德埃文河和小查普坦河修复的礁体成熟时,当地的蓝蟹(Callinectes sapidus)捕获量将增长超过150%,仅此一项每年就能额外带来1100万美元的码头年销售额;白鲈鱼(White Perch)的捕获量将增加650%;修复后,预计该区域内渔业总产出每年增长2300万美元(直接、间接及连带效应的总和)。

哈里斯溪内,以石块为底质物修复的牡蛎礁。

图源:NOAA切萨皮克湾办公室

目前,哈里斯溪使用的牡蛎礁修复方法已被推广应用到切萨皮克湾其余9条需要修复牡蛎礁的支流。从哈里斯溪牡蛎礁修复项目中,可借鉴的成功经验有:

·    建立良好的多方协作与沟通机制;

·    修复前应梳理修复范围内的社会和生态条件,并据此制定修复规划,修复规划需要包括可衡量的修复目标、适宜修复区、修复方法、所需许可、预算、监测方案等;

·    修复规划需要各利益相关方参与讨论和制定,并达成共识;

·    提前考虑修复所需的后勤物料和机械设施,如采购和运输建礁底质物的供应商、育苗场的幼苗供应量等;

·    长期监测,并对大型项目开展经济分析以论证修复带来的投资回报。

参考资料:

1. Beck et al. 2011. OysterReefs at Risk and Recommendations for Conservation, Restoration, andManagement. BioScience.

2.  Fitzsimons, J., Branigan,S., Brumbaugh, R.D., McDonald, T.和zu Ermgassen, P.S.E. (编者) (2019). 贝类礁体修复指南. 大自然保护协会(TNC), 弗吉尼亚州阿灵顿, 美国。

3.  Kellogg, M.L., Brush,M.J., and Cornwell, J.C. (2018). An Updated Model for Estimating TMDL-relatedBenefits of Oyster Reef Restoration. A final report to The Nature Conservancyand Oyster Recovery Partnership. Virginia Institute of Marine Science, GloucesterPoint, VA.

4.  Knoche, S., Ihde, T.,Townsend, H. and Samonte, G. (2018). Estimating Ecological Benefits andSocio-Economic Impacts from Oyster Reef Restoration in the Choptank RiverComplex, Chesapeake Bay. Final Report to The National Fish and Wildlife Foundation& The NOAA Chesapeake Bay Office. Morgan State University, PEARL Report#11-05.

5. Maryland OysterRestoration Interagency Workgroup (2012). Harris Creek Oyster RestorationTributary Plan: A blueprint to restore the oyster population in Harris Creek, atributary of the Choptank River on Maryland’s Eastern Shore. Maryland InteragencyOyster Restoration Workgroup of the Sustainable Fisheries Goal ImplementationTeam.

6.   Newell, R.I.E. (1988).Ecological changes in Chesapeake Bay: Are they the result of overharvesting theAmerican oyster, Crassostrea virginica? In: M.P. Lynch and E.C. Krome (eds.).Understanding the Estuary: Advances in Chesapeake Bay Research, pp. 536-546.Chesapeake Research Consortium, Publication 129 CBP/TRS 24/88, GloucesterPoint, VA.

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