神秘的“海底草原”

谈及草原，人们往往会首先联想到芳草萋萋、野花遍地、牛羊成群的原野。在广袤的大海中，则有“海底草原”—海草床。在幽谧的海底，茂密的海草随着海流摇曳，甚至能开出美丽的花朵。

何为海草？海草是草吗？它们长什么样？海草床又是怎么一回事？海草和海草床具有怎样的生态作用和价值呢？

名“藻”而实草

所谓海草（Seagrass），是指生长在热带和温带海域沿岸浅水的单子叶植物。它们确实是草类，具有高等植物的一般特征，能完全适应海洋沉水生活环境，是唯一可以在海水中完成萌发、开花以及结实这一完整生活史的被子植物。

很久以前，欧洲沿海地区的渔民已经应用“海草”一词来形容分布在沙湾、泥滩、潟湖区和河口区的植物。1871年，阿金森（Ascherson）首先在科学文献中使用“seagrass”来描述能在海洋中生存的显花植物。从严格意义来说，海草并不属于分类学上的名词，而是一个生态类群的总称。海草不属于同一种群，这意味着，生长在一起的海草，不同种类之间没有亲缘关系。

研究显示，海草在被子植物中仅占0.02%。全世界约有72种海草，我国有22种海草，隶属于4科10属，约占全球海草种类数的30%。中国海草所在的4个科分别是丝粉藻科、水鳖科、大叶藻科和川蔓藻科。从上述名称明显可以看出，其中有3个科是以“藻”命名的。同样，中国海草的10个属和22种里分别有7个属和16个种也是以“藻”命名的，如二药藻、大叶藻、针叶藻、黑纤维虾海藻等。不仅如此，即便是同种海草，也存在不同叫法，如丝粉藻又叫海神草，泰来藻又叫海龟草，日本大叶藻又叫矮大叶藻，等等。凡此种种，极易使人将以“藻”命名的海草误认为是海藻，造成混淆，也给海草的研究、保护和利用带来不便。为改变这一情况，在第十一次国际海草生物学研讨会上，众多专家形成共识，将以“藻”命名的海草统一更名为“草”，今后新发现的海草也统一以“草”命名。

海草与海藻的区别

尽管和部分种类的海藻长相相似，海草却并不是海藻。海草是高等植物，有根茎叶的分化，可以开花和产生种子。海藻则是海产藻类的统称，它们的结构很简单，没有根茎叶的分化，也不会开花结实，依靠孢子繁殖。从无真核细胞的蓝藻门到有真核细胞的红藻门、褐藻门和绿藻门等，海藻共有1万多种。我们熟知的海带、紫菜、裙带菜等都属于海藻。

海草分布广泛，除南极外，在热带、亚热带和温带海域沿岸浅水区都能寻觅到它们的身影。由于依赖光合作用，海草多出现在浅海，生活在水下1～10米处，有些可以生活在水下60米深的地方。它们通常沿着缓缓倾斜的海岸线成片分布，这些成片的海草聚集在一起便构成了海草床。以海草床为基础，栖息于其中的生物及周围环境共同构成海草床生态系统。

海草床被人们形象地称为“海底草原”。虽然海底生长着海草并不是新鲜事，但是能长成“草原”的并不多。面积小、密度低的海草环境都无法被称为“床”。海草床的面积通常在3～5平方千米，厚度可达1米以上。

我国的海草分布

按照分布的海域不同，我国的海草可以分为南海分布区和黄渤海分布区。南海分布区属印度洋-太平洋热带海草分布区，主要包含海南、广西、广东、香港、台湾和福建沿海，分布有9属15种海草，其中，以喜盐草分布最广；黄渤海分布区属北太平洋温带海草分布区，主要包含山东、河北、天津和辽宁沿海一带，分布有3属9种海草，以鳗草属和虾形草属为主，且以鳗草分布最广。

长在海里的“草”

几乎所有被子植物都具有地上和地下两部分。海草也不例外。它们具有和其他开花植物类似的器官和组织，其地下的茎和根通常起固定植株、储藏营养和吸收营养及水分的作用，地上部分则是柔软的叶片。为了适应海洋环境，除喜盐草外，不同种属的海草在外观上表现出高度的一致性，在形态结构上也具有一些相似的特征。

海草的根虽然扎得不太深，但长势茂密，并且交织在一起，能很好地固定底质泥砂，抵抗水流和涌浪的冲击。它们的根通常从茎节向下长出，根尖最前端的根冠如同帽子一样套在分生区外面，起到保护幼嫩的分生组织细胞的作用。

海草拥有发育良好的根状茎，茎上通常有环状的节。其根状茎大多匍匐生长，较为纤细，但喜盐草属等种类的海草例外，它们具有肉质的根状茎。海草的根状茎上生长着许多细小的根毛，用以吸收水分和营养物质。不仅如此，海草的根状茎具有扩展和繁殖的能力。当根状茎长到一定长度时，会分裂成多个新的根状茎，从而形成新的植株个体。这种繁殖方式使得海草能够在水中形成茂密的群落。

大多数海草的叶片是柔软的绿色，叶形多呈带状、线状、披针形、卵形或椭圆形，且以带状和线状居多，为的是在海水流动时保持直立，同时能够增加受光面积，提高光合作用效率。海草的叶片内部有规则排列的气腔，便于叶片漂浮在水中和进行气体交换。为更好地吸收营养物质，海草的叶面没有或只有少量角质层。叶片基部有膜质的叶鞘。喜盐草属植物与众不同，它们的叶片呈椭圆形，且不含叶鞘，也没有气腔。需要说明的是，海草的叶子并不都是绿色的，有些海草的叶子呈黄色或红色。

海草的花朵着生于叶丛基部，单性或两性，雌雄同株或异株。雄蕊花药、雌蕊花柱和柱头高出花瓣，花粉一般为念珠形且黏结成链状，以便于受粉。

除了有性繁殖方式，部分海草还可以通过无性繁殖方式繁衍后代；不过，这种繁殖方式会降低海草的遗传多样性。

从陆地重返海洋

海草为何能适应完全淹没在海水中的生活环境？它们有哪些独特的生理和形态结构？

这还要从几千万年前说起。最早的陆生植物是从海洋“登陆”的；到了白垩纪中期，一部分陆生植物迁移回海洋，逐步演化成现在的海草。这意味着，海草经历了从海洋到陆地、再从陆地返回海洋的迁移过程。

海草为何会重返海洋？人们对此知之甚少。不过，在复杂的进化过程中，为适应完全淹没在海水中的生活，海草丢失了参与气孔发育与合成挥发性物质的基因，并进化出通气组织以适应水下的低氧环境及抵抗病菌入侵。因而，海草不具备陆生被子植物常见的气孔。此外，海草还丢弃了抗紫外线基因以及感受远红光的光敏色素基因，其体内同时增加了与光捕获有关的基因。这可能与海草生活在水下弱光环境有关。最重要的是，海草恢复了产生硫酸化多糖的基因。这有助于海草在高盐、高渗透压的环境中维持体内正常的渗透压。

不可小觑的“草原”

海草床分布在6大洲的100多个国家，面积约为17万平方千米，是地球上分布最广泛的沿海栖息地之一。看似微不足道的海草组成的完整海草床生态系统，对维持海洋环境、调节全球气候、净化水质等都有着重要作用，其生态服务价值每年高达1.9万亿美元。

“生物天堂”

一个能被称为“生态系统”的海洋环境，绝不仅仅只是风景美丽，还要做到物种多样，并且能够形成完整的生物链。由海草床及其他生物构成的复杂的生态系统中，海草床同时满足了底栖动植物、浮游生物、细菌、寄生生物、附生生物等物种生存和繁衍的需求，形成了良性的生态循环，这也是海草床作为海洋生态系统最重要的价值。

海洋学家曾在成熟发达的海草床中找到超过100种生物品种，每平方米海草床的生物总数量高达5万种；在没有海草床的地方，只能找到不到60种生物品种，每平方米的生物总数量少于1万种。海草床是成千上万海洋生物赖以生存的家园，是全球海洋生态与生物多样性保护的重要对象。

一些大型海草床还支持着绿海龟、儒艮等濒危保护野生动物的繁衍生息。

“固碳能手”

海洋是地球上最大的碳库，储存了地球上93%的二氧化碳，约为40万亿吨。

尽管海草床只占据不到0.2%的海洋面积，却储存了全球18%的海洋碳，是海洋固碳的主力军。作为全球重要的碳库，海草床通过光合作用固定二氧化碳，并通过减缓海水流动促进含碳颗粒物沉降，具有固碳量巨大、固碳效率高和碳存储周期长等特点。研究显示，海草床每年可吸收超过1亿吨二氧化碳，而且这些碳可以被完整地保存数千年。海草床也因此与红树林、盐沼并称三大海岸带蓝碳生态系统。

维护海草床有助于减少二氧化碳等温室气体排放，减缓全球气候变化。

“海洋之肺”

海草床并非完全孤立的生态系统，它们在复杂的沿海环境中与相邻的其他生态系统相互联通。海草床是海水的天然过滤器，海水通过海草床时流速减缓，使得颗粒物沉降在海草床底层，水中的悬浮颗粒物也会被过滤并附着在海草叶片上。与海草床相邻的珊瑚礁就受益于海草床的这种水质净化功能。

海草床还是天然的“滨海清洁场”，可清除海洋中威胁人类和珊瑚礁的多种病原体。研究表明，在长满海草的水域，肠球菌密度比无海草水域低3倍，且数十种细菌性病原体数量减半。此外，海草对水质的要求很高，其健康状况很大程度上反映了当地的水质污染程度。因此，海草被称为“生态哨兵”。

除了固碳和反映水质健康状况，海草床还可吸收过量的营养物质，促进悬浮物的沉降，具有缓解海水酸化、防止土壤侵蚀等功能。鳗草是北半球温带海域分布最为广泛的一种海草，其碳、氮、磷含量及稳定碳氮同位素值常被用作指示水质状况及营养状态的标准。鳗草对重金属也有较高的耐受和富集能力，可用于指示近岸水域重金属污染状况。

作为生长于近海岸的植物，海草的根茎可以抓紧泥土，起到阻止海岸带侵蚀、护堤减灾的作用。特别是在海水上涌时，可以减慢海流速度，有助泥沙沉积，缓解洪水和风暴潮对海岸带的影响。

快速消失的危险

随着海洋开发利用强度日益增大以及气候变化的影响，全球海草床呈退化趋势。根据联合国的统计数据，自20世纪90年代末以来，全球海草床以每年7%的速率减少，相当于每30分钟就有一块足球场大小的海草床消失，目前约有30%的海草床已消失。在72种海草中，至少有22种正在减少。导致海草消失的原因有很多，但基本可以归为自然和人为因素。

我国的海草群落也同样面临快速消失的问题。通过对比历史分布与种类记录可以发现，宽叶鳗草、具茎鳗草、黑纤维虾形草、全楔草、毛叶喜盐草和大果川蔓草等6种海草已不见踪迹，我国近岸海域超过80%的海草床已经消失。

作为海洋生态系统的哨兵，海草是水质变化、沉积物负荷等海洋输入物的敏感指示体，它的生长状态预示着海洋环境的变化。当水体富营养化、水质下降时，海草床会让位于大型藻类和微型藻类而逐渐退化。它们的消失会威胁到数以万计以之为栖息地的物种，也会影响沿海初级生产力、碳储存和营养循环，以及减少对海洋近海和远海区域生态系统的能量补贴，进而降低这些生态系统的次级生产力。

若海草消失，储存上亿年的碳源将会重新回到地球碳循环中，进而对全球气候变化产生巨大影响。

鉴于海草对人类、海洋系统以及在应对全球气候变化中的重要作用，2022年5月，联合国大会通过决议，将3月1日确立为世界海草日，以加强人们对海草的认识和保护意识，促进和推动海草的养护活动。

【责任编辑】赵 菲