珊瑚礁修复中的生态工程方法

编译人员:丛生盔形珊瑚

文献来源:RinkevichB.Ecologicalengineeringapproachesincoralreefrestoration[J].ICESJournalofMarineScience,,78(1).(IF=3.)

气候变化的加速影响和人为压力的增加以及许多传统管理活动的不良结果,使人们需要主动的珊瑚礁修复策略(以珊瑚养殖/移植为目标),并辅之以生态工程方法。这些生态工程方法包括使用生态系统工程物种,通过改变其身体或生物特性,创造具有新生物多样性特征的新栖息地(通过自生或异生基因工程行为)。只有少数关于珊瑚礁修复的研究讨论/提到了“生态工程”或“珊瑚礁工程”。珊瑚礁修复出版物(-年;份出版物)显示,只有39份(26.9%)涉及生态工程方面,有10类“应用”(26份出版物)和4类“属性”(n=13)。生态工程“应用”包括珊瑚礁修复的所有方面,而生态工程“属性”涉及辅助遗传学、珊瑚嵌合体、水产养殖珊瑚礁生物,以及考虑海水养殖/移植关键物种的生活史参数。然而,许多生态工程应用侧重于特定的珊瑚物种,解决其特定的社区问题,而只有少数几个解决整个生态系统/景观修复的需要。生态工程不应试图将生态系统修复到历史状态,而应转向创造新生态系统。

图1.分支珊瑚物种是修复珊瑚礁的生态工程师。(a)无相关生物群的水养珊瑚群体移植。一个15厘米高的鹿角珊瑚群体,移植到泰国KoPhai的裸露珊瑚礁中。在苗圃中,珊瑚群体中通常居住着珊瑚鱼和无脊椎动物,甚至在移植之前就显示出它们的生态工程能力。在其他情况下,苗圃要么远离浮游生物繁殖体的补充路线或者珊瑚群体在外植前从生物群中清除(本例)。这种方法依赖于移植后珊瑚相关生物群的补充。(b)以色列埃拉特湾德克尔海滩修复的小丘。这座小山丘由三个分支珊瑚属(柱状珊瑚属、杯形珊瑚属和鹿角珊瑚属)的养殖珊瑚群修复而成,其中包含一些相关的无脊椎动物物种(如杯形珊瑚和鹿角珊瑚中的梯形蟹和拟梯形蟹)。现在,15年后,这些分支状珊瑚的完整工程特性被揭示,与三维结构相关的鱼群(如图所示)、由珊瑚提供和支撑的食物网,以及广泛的被补充的无脊椎动物(不在上图)。

图2.将苗圃养殖的指状蔷薇珊瑚群体移植到菲律宾博利诺的裸露礁区。两种不同的移植设计证明了利用生态工程方法修复珊瑚礁的好处。(a)珊瑚移植沿一条线,10个月后外植。移植的珊瑚群体表现良好,但没有看到生态工程成果。(b)聚集移植,10个月后。揭示了两个主要的生态工程结果:基质的完全覆盖和珊瑚礁鱼类的补充(G.Levi拍摄)。

表1.最近的份出版物(-年)展示了珊瑚礁修复中的生态工程应用(App)和特性(Pro)。

图3.珊瑚移植中的生态工程方法,“园艺珊瑚礁”规程的第二步(a1、a2)。珊瑚在沙质基质上的移植。水泥地面使用的铁网(20厘米网)。在预先计划的移植方案之后,铁丝被切断,中间的4cm块被去除,留下两个8厘米的条,它们垂直弯曲,产生钉(a1,箭头)。铁框架放在基底上,每个角落和中心各有一个铁条固定,苗圃养殖的珊瑚用电缆扎带绑在钉上(a2,泰国KoHae,G.Levi拍摄)。在硬基质上移植珊瑚,使用气动水下钻机在基质上钻孔,由12-l水肺气瓶(b1)支持。然后将生长在塑料钉上的苗圃养殖珊瑚插入孔中,并使用水下环氧树脂(b2,以色列埃拉特湾德克尔海滩;照片由Y.Horoszowski-Fridman拍摄)。移植后1年,将绳索苗圃移植到软(c)和硬(d)底基质上。指状蔷薇珊瑚群体成排放置在软基底上,或通过金属销固定在硬基底(箭头:取出的金属销之一;菲律宾的博利诺;照片由G.Levi拍摄)。

文献表明,修复结果差异很大(Rinkevich,),修复终点沿着变化梯度存在(MillerandBestelmeyer,)。生态工程在珊瑚礁修复法案中的额外好处尚未完全实现,但很明显,通过新栖息地的形成,生态工程策略可能会修复或延迟物种灭绝,这是栖息地丧失最具破坏性的结果之一(Newmarketal.,)。因此,基于修复的生态工程将修复区域的历史知识作为指导,或至少作为考虑因素之一(而非模板),进一步寻找修复生态系统的新轨迹,这一点非常重要,同时采用与人类相关的生态服务的务实目标(Balagueretal.,;Higgsetal.,)。包括珊瑚礁修复在内的修复的传统理由是“将生态系统修复到其历史地位”或“协助修复已被损害、退化或破坏的生态系统”,这几乎是不可能实现的。它未能充分满足当前受全球变化/人为影响的珊瑚礁的需求,不应被视为主要尝试(Higgsetal.,)。因此,与其试图修复到原来的某一个时期的生态系统,不如将重点放在一个新的修复轨迹上,在这个轨迹中,生态系统可以演变成新的生态状态,并在不受帮助的情况下适应不断变化的条件(ClewellandAronson,),所有这些都需要生态工程方法的帮助。在一些研究中,这已经被认为是珊瑚礁修复的主要目标(Tothetal.,)。随着环境政策越来越多地采用修复,包括生态工程方法,珊瑚礁修复的新时代正在出现。

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