黄丹

摘要：目前我國乃至世界的珊瑚礁生态系统都处于快速退化中，鉴于珊瑚礁巨大的价值和持续面临的严峻威胁，珊瑚礁的修复引起国内外专家的关注，成为社会关注的热点内容。本文阐述了国内外珊瑚礁修复研究概况，重点介绍了一些非传统的珊瑚礁修复研究新技术和辅助修复新策略。为我国未来保护珊瑚礁生态系统，开展珊瑚礁修复理论与实践研究提供借鉴，从而提出我国未来珊瑚礁修复发展策略。

关键词：珊瑚礁；修复；研究概况；发展策略

近年来，在人类活动和全球变暖的影响下，全球珊瑚礁受到不同程度的威胁，处于快速退化中，且造礁珊瑚的覆盖面逐渐减少，危及珊瑚礁生态系统的修复状况。大堡礁珊瑚礁覆盖率从1985年的28.0%下降为2012年的13.8%。我国海南三亚附近的蜈支洲岛的珊瑚覆盖率从 2006年的50%左右退化到2013 年的不足10%。Burke等预测，到2050年，全球大约75%的珊瑚礁将被划分成遭受致命威胁的等级[1]。

珊瑚礁作为全球物种多样性最高、资源最丰富的生态系统之一，具有重要的生态价值和独特的经济价值。因此，面对珊瑚白化死亡、大面积退化的现状，珊瑚礁修复迫在眉睫。珊瑚礁修复是在人工干预下运用科学合理的方法使退化珊瑚礁重新恢复活力、扩大覆盖率的技术。本文通过阐述国内外珊瑚礁修复研究概况，重点介绍一些珊瑚礁修复研究新技术和辅助修复新策略，以期为中国珊瑚礁修复发展策略的制定提供借鉴。

一、国内外珊瑚礁修复研究概况

（一）我国珊瑚礁修复研究概况

我国珊瑚礁修复研究虽起步较晚，但近几年在珊瑚礁修复方面有所发展，尤其是在三亚、广西、三沙、香港等地修复工作有一定成效。在三亚亚龙湾西排附近海域建立的珊瑚礁生态修复示范区，到2017年珊瑚覆盖率提高了5%～8%，存活率达到90%以上。海洋三所与广西海洋研究院合作在广西涠洲岛建立了珊瑚礁保育与实验基地，可以满足珊瑚培育和暂养，用于开展环境变化对涠洲岛典型造礁珊瑚生理生态的影响以及分子遗传学研究的样品前处理等实验研究。同时，海洋三所科研团队开展了珊瑚礁野外联合调查，获取了大量的数据。目前已初步形成具有近岸特色的珊瑚礁生境修复，珊瑚人工培育、移植、病害防控和人工礁水下工程的修复技术体系，但是在“移植入海”方面还未突破。2015年研究人员在西沙珊瑚礁实施了“百万珊瑚计划”，目前培育成活了1万株珊瑚，20 万个珊瑚礁伴生物种，形成新的珊瑚礁生态系统[2]。

目前，由于珊瑚礁修复成本相当高，周期也很长，总体上看我国还是较多考虑降低成本，并以珊瑚移植为主要修复技术，加之缺乏相关的系统研究和技术支持，使得珊瑚礁修复技术更新发展较慢，修复成效相比其他国家仍较微弱。

（二）国外珊瑚礁修复研究概况

相比中国，国外很早就开始了珊瑚礁研究，对于珊瑚礁现状和威胁的研究从上世纪开始不仅参与者不断增多，参与成员也从单纯的科学家演变到政府部门、科学家和公众共同参与。

近年的研究发现，传统的修复技术难以保证珊瑚修复的效果，也难以进行大面积推广，然而珊瑚礁修复工程的成本却很高，国际上更多地从珊瑚礁修复所产生的价值考虑，确定了“修复成本与生态补偿平衡”的原则。注重从本质上提升珊瑚的修复能力，更多地从基因角度提升珊瑚适应环境的能力，更全面地挖掘珊瑚礁修复的新模式和新策略。

二、珊瑚礁修复新进展

（一）珊瑚礁修复研究新技术

1.珊瑚移植与集鱼两用礁基

无论是珊瑚移植礁基还是人工鱼礁，大都存在着功能单一的问题。现有人工鱼礁只能增加渔业产量，并不具备移植珊瑚的功能，而多数珊瑚移植礁基为非架空结构，缺少集鱼空间，诱集鱼群的功能不理想。此外，多数珊瑚移植礁基较为笨重，安装不便，且仅适用于海底为平地的情况，限定了珊瑚移植的区域范围。文柯达等提出一种珊瑚移植与集鱼两用礁基的设计方案，并利用 Fluent中的大涡模拟进行流场仿真计算，对该两用礁基进行了效果评估，实现珊瑚移植与集鱼的结合[3]。

2.珊瑚碎片（BCF）利用

珊瑚碎片移植是恢复珊瑚群落的有效和常用方法，可以迅速恢复珊瑚礁退化区域的珊瑚覆盖，对于珊瑚礁修复具有积极作用。随着对珊瑚碎片研究的深入，研究结果有助于更有效地利用珊瑚碎片，并设计更有效的珊瑚移植策略。

最初在修复过程中，珊瑚移植是人工连接的，但珊瑚自附着（Self-attachment，即珊瑚组织在基质上自我生长）提供了一种更安全、持久的连结，James R.Guest等[4]通过两个独立实验，表明珊瑚的生长速度、生长形态和生活史等因素决定了珊瑚碎片分裂和移植后的自附着速度。Héctor Nava等[5]将最近破碎的珊瑚碎片（BCF）和愈合的珊瑚碎片（HCF）之间进行移植成功的比较，得出BCF可能是移植物的最佳来源，因为它们具有比HCF更高的钙化率，可以促进初始附着。这些都为未来设计更有效的珊瑚移植策略提供了宝贵借鉴。

3.辅助进化模式

Van Oppen等[6]首次提出“改变世界珊瑚修复的模式”——辅助进化模式，即通过选择性育种，辅助基因流，调节或表观遗传规划和珊瑚微生物组的操纵作为增强珊瑚环境压力耐受性和珊瑚礁修复工作成功的手段。辅助进化方法需要以历史信息为指导，针对不同功能群的珊瑚物种开发针对气候适应能力增强的珊瑚库存。

珊瑚礁的辅助进化方法还处于概念证明阶段，要最终在珊瑚礁修复工作中实施这个方法，迫切需要推进大规模养殖和调配珊瑚库存以提高抗逆性的方法，还需要通过使用冷冻方式建立珊瑚保存和珊瑚现存遗传多样性的代表性部分的基因组储存库，类似于为植物建立的种子库[6]。

4.基于二维珊瑚制备工具的新型生态工程方法（2D-CP）

Rachmilovitz等[7]利用珊瑚对基质和同基因片段之间组织融合的“自锚”能力，开发了一种基于二维珊瑚制备工具的新型生态工程方法（2D-CP）。该方法是先将收集的珊瑚菌落碎片化为平面（CD），创建平面二维珊瑚单元（2D-CP），让其先在珊瑚苗圃中生长，然后再移植到珊瑚礁表面覆盖物上生长。

由于在受到干擾和胁迫的珊瑚礁生态系统中，平衡可能转移到超出珊瑚群落和裸露表面的藻类，从而进一步抑制珊瑚的聚集，导致生物多样性和从珊瑚到藻类主导的生物相变珊瑚礁的减少[8]。2D-CP装置可以在珊瑚苗圃中成功生长，可创建直接放置在由草皮藻覆盖的裸露礁石上的“活瓷砖”，是一种珊瑚藻相移逆转工具的新型生态工程。2D-CP装置旨在用作珊瑚礁修复“工具箱”框架内的新补充工具，而不是其他工具的替代品。

5.关键积极物种相互作用的利用

珊瑚礁生态系统中的积极物种相互作用可以被识别并用于协助珊瑚种群和栖息地的自动恢复。

Elizabeth C.Shaver等[9]强调珊瑚礁管理者和修复从业者应该利用关键积极物种相互作用来促进珊瑚的修复，包括（i）营养促进；（ii）互助；（iii）长距离便利；（iv）积极的密度依赖；（v）积极的遗留影响；（vi）生物多样性与生态系统功能之间的协同作用。同时，还推荐了一些促进机制，这些机制值得在修复设计中进行进一步的测试和考虑，这些积极相互作用可用于提高珊瑚礁修复的效率和规模，从而最终提高修复的成功率。

（二）珊瑚礁辅助修复新策略

1.广泛有效的珊瑚礁修复评估计划

近年来越来越多研究者关注到珊瑚礁修复的评估，提出充分表征修复计划的有效性需要一系列明确定义的指标，它们需与特定目标及其所测量的潜在全礁属性以及适当的监测时限相关联。Margaux Y.Hein等[10]通过对使用珊瑚移植修复珊瑚礁的83篇论文的回顾显示，珊瑚礁修复科研主要侧重于短期实验，以评估生态修复技术的可行性和移植后的初始建立阶段，而不是珊瑚礁群落的长期结果。为此他们概述了10个社会生态学指标，综合评估了建立在可持续发展四大支柱（即环境，社会文化，治理和经济对可持续社区的贡献）上的珊瑚礁修复有效性。

这启发未来评估珊瑚礁修复计划的有效性需要将生态指标与社会文化，经济和治理因素结合起来考虑，结合各种时间和空间尺度以及社会生态背景优化珊瑚礁修复工作，以便补充更广泛有效的适应性修复管理战略。

2.全民参与计划

Hodgson[11]早在1999年就指出“太少的珊瑚礁科学家用太少的时间研究太少的珊瑚礁”。许多国家地区已经意识到这样的缺陷，正努力改善这一现状；且随着人们对世界珊瑚礁现状和威胁的研究更加深入，越来越多人参与到寻找应对未来环境压力下更广泛的珊瑚礁管理保护计划的行列之中。

针对发展中国家珊瑚礁研究人才缺乏的问题，世界银行和联合国教科文政府兼海洋学委员会（IOC/UNESCO）在全球环境基金（GEF）支持下，启动了一项以管理为目标的珊瑚礁研究和能力建设项目（CRTR），在发展中国家设立了 3个区域高级研究中心，培养了来自发展中国家的 50 名年轻科学家，向珊瑚礁资源管理者提供珊瑚礁响应人类干扰和气候变化方面最好的科学指导。D.Hesley等提出“公民科学计划”（RAR），在2015-2017年之间，230名RAR志愿者繁殖和移植了超过1300只鹿角珊瑚，该计划的贡献侧重于区域或全球底栖生物的数据调查收集和珊瑚礁监测，参与者积极进行珊瑚礁修复的活动可以扩大既定监测计划的范围，此外还可提高当地的经济和生态系统生产力。像公民科学计划（RAR）这种让非专业人员与专业科学家合作开展的研究或科学活动还有2017年世界海洋峰会发起的“50礁倡议（50Reefs Initiative）”，是目前唯一的全球性拯救珊瑚礁行动的倡议。[12-13]

珊瑚礁退化消失与人类修复保护的竞赛仍在继续，世界还要继续努力，包括政府部门、科学家和公众。目前仍然需要动员更多的人认识珊瑚礁，热爱珊瑚礁，研究珊瑚礁，保护珊瑚礁。

三、我国未来珊瑚礁修复发展策略

全球珊瑚礁生态系统的衰退以及珊瑚礁自然恢复需要很长时间，目前几乎没有珊瑚礁的修复程度能达到按照结构和功能恢复的最终成效。对于已退化珊瑚礁的修复，未来我国在制订珊瑚礁修复策略及实施过程中，应重点关注以下五个方面：

（一）借助遗传学、细胞工程、基因工程等先进理论技术，加强对珊瑚礁修复机理的探究，逐步深入至细胞、分子水平等；并加强对珊瑚礁自身耐受力和修复潜能的挖掘。

（二）根据实际情况，明确修复目标，完善更新修复评价体系，全面关注珊瑚礁修复各个环节，系统开展珊瑚礁修复研究，如前期调查、退化诊断、跟踪监测、成效评估及后期管理等，切实提高修复成效。

（三）研究范围不仅局限于珊瑚礁退化区域范围，加强周边区域甚至扩展至陆域生态系统的相互关联关系研究，将珊瑚礁修复扩展至大区域、大时间跨度的整体综合研究，并从中找到生态退化的根源。

（四）珊瑚礁修复不可仅靠一方之力，需要不同利益相关者的理解和配合，必须加强当地政府、科研工作者、民众等多方面的充分合作，在保护与修复并进的过程中实现珊瑚礁生态系统与人类的和谐共存。

（五）加强相关领域对外交流，及时进行阶段性总结，将国内外典型珊瑚礁修复实例编制成有借鉴意义的珊瑚礁修复技术指南，再结合我国实际情况，不断创新珊瑚礁修复技术，更新修复战略方案。

近年来，随着我国政府对珊瑚礁修复的越发重视和财政资金投入的加大，越来越多高校、研究所成立海洋学院或是开展珊瑚礁研究项目，加上分子生物学和理论生态学等学科的快速发展，相关仪器设备的引进和更新换代，以及我国在对外交流合作上越发频繁密切，我们拥有更多的人力、物力、财力，更丰富的理论技术支持和新进案例借鉴。相信今后我国在珊瑚礁修复研究中会有更多的理论和方法被提出，修复技术会不断创新突破，为全球珊瑚礁修复工作贡献中国力量。

参考文献：

[1]Burke L，Reytar K，Spalding M，Perry A.Reefs at risk revisited[A].ISBN 978–1–56973–762–0，2011：72.

[2]尤夢瑜.建“珊瑚花园”促“百万珊瑚计划”[N].海南日报，2016-4-5 （A06）：1.

[3]N.N.Duprey，S.E.McIlroy，T.P.T.Ng，P.D.Thompson，et al.Facing a wicked problem with optimism：issues and priorities for coral conservation in Hong Kong[J].Biodiversity and Conservation，2017，11，2521-2545.

[4]James R，Guest Rommi M，Dizon Alasdair J，Edwards Chiara，Franco Edgardo D.How Quickly do Fragments of Coral“Self–Attach”after Transplantation？[J].Gomez Restoration Ecology，2009，19 （2）：234-242.

[5]Héctor Nava，Antonieta G.Figueroa–Camacho.Rehabilitation of damaged reefs：Outcome of the use of recently broken coral fragments and healed coral fragments of pocilloporid corals on rocky boulders[J].Marine Ecology，2017，38 （5）：1-10.

[6]Madeleine J.H.van Oppen，Ruth D.Gates，Linda L.Blackall，et al.Shifting paradigms in restoration of the world's coral reefs[J].Global Change Biology，2017，23 （9）：3437-3448.

[7]Elad Nehoray Rachmilovitz，Baruch Rinkevich.Tiling the reef–Exploring the first step of an ecological engineering tool that may promote phase-shift reversals in coral reefs[J].Ecological Engineering，2017，105：150-161.

[8]L Mccook，J Jompa，G Diaz-Pulido.Competition between corals and algae on coral reefs：a review of evidence and mechanisms[J].Coral Reefs，2001，19 （4）：400-417.

[9]Elizabeth C.Shaver，Brian R.Silliman.Time to cash in on positive interactions for coral restoration[J].Peer J.，2017，5：e3499.

[10]Margaux Y.Hein，Bette L.Willis，Roger Beeden，Alastair Birtles.The need for broader ecological and socioeconomic tools to evaluate the effectiveness of coral restoration programs[J].Restoration Ecology，2017，25 （6）：873-883.

[11]HODGSON G.A global assessment of human effects on coral reefs[J].Marine Pollution Bulletin，1999，38 （5）：345-355.

[12]张乔民，赵美霞，王丽荣.世界珊瑚礁现状和威胁研究进展[J].广西科学，2017，24 （5）：435-440.

[13]GONZ LEZRIVERO M，BONGAERTS P，BEIJBOM O，et al.The Catlin Seaview Survey kilometer scale seascape assessment，and monitoring of coral reef ecosystems[J].Aquatic Conservation：Marine and Freshwater Ecosystems，2014，24 （52）：184-198.