熱帶生物海岸保護與發展研究

張喬民 ，楊紅強 ，趙美霞 ，張偲

（1.中國科學院南海海洋研究所，廣州 510301；2.中國科學院南海生態環境工程創新研究院，廣州 510301）

一、前言

我們通常可根據塑造海岸的主導因素和海岸的物質組成來劃分海岸，其中生物海岸在潮間帶或潮下淺水區生長有相當規模的底棲生物群落， 其生物過程對海岸發育顯著影響或成為主導因素[1]。珊瑚礁海岸和紅樹林海岸是典型的熱帶生物海岸。生物海岸強調研究海岸動力地貌過程與生物過程之間的雙向相互作用，或稱之為海岸生物地貌學[2]。生物地貌過程是海岸生態系統響應和反饋全球變化的主要機制之一 [3]。熱帶生物海岸的特殊生物棲息環境往往成為對維持海岸帶生物多樣性和資源生產力有特別價值的各種生物活動高度集中的海岸生態關鍵區[4]。它具有十分重要的生態系統服務功能，包括海岸高生物多樣性、高資源生產力、海岸抗侵蝕和穩定、凈化和美化環境[5]。海岸帶又面臨人類世自然環境快速變異和海岸帶人類活動持續增強等問題，海岸帶生態安全和可持續發展受到更大挑戰。熱帶生物海岸中的珊瑚礁和遠海島礁，對海洋國土、海洋維權、海洋強國建設關系尤其密切而受到特別關注。

二、世界典型熱帶生物海岸的現狀與特征

(一) 世界珊瑚礁海岸的現狀與特征

珊瑚礁海岸是由造礁石珊瑚群落原地碳酸鹽骨骼和各種生物碎屑充填膠結共同形成的具有抗浪性能的海底隆起結構[6]。珊瑚礁是地球上僅僅由動植物建造的最大地質地貌體，其中有許多從太空中都可以清楚地看到。珊瑚礁生態系統初級生產力非常高，具有地球生態系統中最活躍的鈣化過程，碳酸鈣年總產量約為9.29×109t [7]。珊瑚礁海岸生物多樣性很高，常被稱為海洋熱帶雨林。全球珊瑚礁主要分布在冬季水溫始終高于18 ℃的印度洋-太平洋、加勒比海和紅海的熱帶淺水區[8]。

進入人類世新時期的海岸帶在人口密度和開發活動不斷增強及全球環境變化不斷加速的雙重影響下，珊瑚礁的世界性退化越來越顯著，形勢越來越嚴峻[9,10]。1970年以來，珊瑚礁白化愈發普遍和嚴重[11]， 珊瑚礁的干擾由傳統的間斷性、事件性逐步轉變為持續性、趨勢性，破壞力和恢復力之間的平衡受到破壞[12]。由此導致各大礁區活珊瑚覆蓋率連續下降，印度洋-太平洋區下降了40%，大堡礁和西大西洋區下降了50%～53% [13]。全球珊瑚礁監測網絡和美國世界資源研究所 1998年以來分別提出系列評估報告，前者2008年報告認為受到中等及以上破壞的珊瑚礁已經達到全球珊瑚礁面積的54% [14]，后者2011年報告認為受到中等及以上威脅的珊瑚礁已經達到全球珊瑚礁面積的61%到75%（后者加上全球變化的影響）[15]。珊瑚礁已經形成全球性衰退趨勢，其中澳大利亞最輕微，東南亞最嚴重[10]。

大堡礁是世界上規模最大的珊瑚礁生態系統，1975年成立海洋公園，管理范圍為3.444×105km2，延伸2600 km，包括2900 個礁體和900 多個礁島。在相當長一段時間內是世界面積最大和保護管理最好的珊瑚礁保護區。1981年被列入世界自然遺產名錄。2004年澳大利亞議會把大堡礁完全保護區（NTAs）面積從1981年確定的5%擴大到33% [9]。2005年澳大利亞研究委員會（ARC）成立珊瑚礁卓越研究中心（CoECRS），對珊瑚礁管理和可持續利用進行綜合研究。盡管如此，Bellwood 等[16]根據歷史數據分析， 認為過去40年中大堡礁活珊瑚平均覆蓋率由40%下降到20%。De’ath 等 [17]根據1985—2012年對214 個珊瑚礁的2258 次調查監測資料分析，其平均覆蓋率由28.0%下降到13.8%，驅動因子熱帶氣旋占48%，長棘海星侵害占42%，白化占10%。針對大堡礁活珊瑚平均覆蓋率不斷下降和新的海岸開發及港口疏浚等計劃的嚴重威脅，聯合國世界遺產委員會2012年發出將大堡礁“列入瀕危遺產名錄”的警示，引起政府和科學界的廣范關注。澳大利亞政府斥資1 億澳元制定的“大堡礁2050 保護計劃”，承諾改善水質、禁止挖泥船傾倒、限制沿岸港口發展。2015年該計劃得到認可而決定不將大堡礁列入瀕危遺產名錄。在2015—2016年第三次全球性珊瑚白化事件期間，澳大利亞CoECRS主任Terry P.Hughes 親自乘飛機監測大堡礁珊瑚礁區的白化情況并被新聞界廣泛關注， 2016年12 月被《自然》雜志評為全球十大科學人物之一，授予“珊瑚礁哨兵”稱號[18]。

(二)世界紅樹林海岸現狀與特征

紅樹林海岸以其潮間帶平均海平面以上生長的稱為紅樹林的茂密耐鹽常綠喬木或灌木為其基本特征[19]。經統計，1997年全球紅樹林面積約為1.8×105km2[20]，不到世界熱帶森林資源面積的2%。南亞和東南亞占41.5%。印度尼西亞占23% [20]。世界紅樹林最大連續分布區位于孟加拉灣的恒河三角洲，面積超過6000 km2。最近的衛星遙感調查表明，紅樹林向水產養殖、農業和城市發展的轉變是全球紅樹林破壞的主要原因[20,21]。自1950年以來，由于生態環境保護不夠和大規模轉化，全球近50%的紅樹林生物群落已經消失[22]。如果紅樹林按照1980—2000年的損失率（1%～2%）繼續下去，整個紅樹林生物群落可能將在未來100年內消失[23]。2004年的印度洋海嘯事件和2008年的《藍碳報告》成為紅樹林保護海岸和減緩及適應氣候變化方面重要性認識的分水嶺，紅樹林恢復項目獲得國際關注和廣泛支持[24]。在70 個擁有紅樹林的國家中，大多數國家都在實施恢復計劃[20]。但除了以木材生產為主要目標的恢復項目效果較好之外，其他恢復項目并沒有取得普遍的成功[25]。但總體上紅樹林損失速率在明顯降低。最近通過遙感方法統計，2000—2012年全球紅樹林面積平均年損失率約為0.16%，比1980—2000年的損失率低了一個數量級[26]。

三、我國熱帶生物海岸的現狀與特征

(一)我國珊瑚礁海岸的現狀與特征

中國珊瑚礁分岸礁和環礁兩大類，岸礁斷續分布在海南島、臺灣島和雷州半島西南角等海岸區；環礁廣泛分布在南海，128 個環礁組成南海諸島島礁的基礎。按照地貌類型范圍統計其總面積約為3×104km2，約占全球珊瑚礁總面積的5% [1]。128 個環礁中面積約占5/6，個數約占一半的為沉沒型珊瑚礁體（如中沙大環礁、禮樂灘大環礁等），其余面積約占1/6 的為干出型珊瑚礁體，在大潮低潮時可露出礁坪，礁坪總面積約為907 km2，環礁潟湖總面積約為4380 km2，礁坪上的自然島嶼沙洲共53 個，總面積約為12 km2。中國南海珊瑚礁的重要特點就是島嶼沙洲偏少偏小，沉沒型珊瑚礁廣泛分布 [1]。南海諸島珊瑚礁島嶼、沙洲、礁坪和潟湖區是我國海洋國土重要的標志和依據，也是遠海漁業活動和其他海事活動的重要基地[1]。

2002年美國世界資源研究所利用1 km2網格量計算淺水區近表層礁面積， 其中中國大陸為900 km2，中國臺灣為700 km2，西沙群島和南沙群島為5700 km2，合計為7300 km2，占世界總面積的2.57% [27]。在占面積比例大于1%的21 個國家中，位列第8，在印度尼西亞、澳大利亞、菲律賓、法國、巴布亞新幾內亞、斐濟、馬爾代夫之后[28]。中國南海諸島珊瑚礁對海洋國土資源和海洋權益維護有特殊重要意義，遠海島礁對海洋強國建設關系尤其密切。我國珊瑚礁調查研究、監測評估和管理保護亟需加強。

(二)我國紅樹林海岸的現狀與特征

中國紅樹林斷續分布于東南沿海熱帶、亞熱帶海岸的港灣、河口灣等受掩護水域。從海南島向北，隨著緯度升高，氣候帶由中熱帶、北熱帶、南亞熱帶到中亞熱帶，紅樹林分布面積和樹種數降低，林相由喬木變為灌木，樹高和凋落物產量降低，充分顯示溫度的宏觀控制。其中萬畝（6.67 km2）以上連片分布區有海南清瀾港、東寨港，廣西珍珠港，廣東雷州灣通明海和英羅港高橋岸段。20 世紀50年代中國紅樹林的總面積約為420 km2，2001年為228 km2，總體上在急劇萎縮[29]。目前已經采取了保護管理的多種措施。我國1975年以來已建立18個紅樹林自然保護區，其中國家級的有6 個（海南東寨港、廣西北侖河口、廣西山口、廣東湛江、深圳福田、福建漳江口），保護區紅樹林面積已占全國總面積一半以上。最近范航清等[30]報道，國家林業局第二次全國濕地資源調查，2013年紅樹林面積為253 km2，比2001年增加10%以上。在全球紅樹林面積逐年減少的背景下，中國初步遏制了紅樹林面積急劇下降的勢頭。這主要歸功于政府的嚴格保護政策和大規模人工造林，紅樹林保護和生態修復得到國家的高度重視，2017年4 月，習總書記視察北海金海灣紅樹林時指示：一定要尊重科學，落實責任，把紅樹林保護好。6 個國家級紅樹林自然保護區在“十二五”期間各自獲得的中央和地方專項經費一般不低于2500 萬元，大力支持了紅樹林恢復。我們仍然要關注我國紅樹林的結構與功能退化及過度圍墾造成極度缺乏適合鄉土紅樹林生長的潮間帶宜林灘涂問題，未來增加紅樹林面積的主要手段是退塘還林[30]。

四、熱帶生物海岸面臨的主要生態風險

(一)珊瑚礁海岸的主要生態風險

從20 世紀80年代末開始， 珊瑚礁的重要性及其面臨的危機得到普遍關注。人們關注海岸帶各種開發活動對珊瑚礁的影響，包括沉積物污染、營養物污染、過度捕撈、沙石采挖和圍墾的直接破壞等。1994年UNEP-IOC-ASPEI-IUCN 氣候變化對珊瑚礁的影響專家組認為，人類活動是珊瑚礁危機的主要原因， 氣候變化威脅僅會發生在遙遠的將來[31]。1998年，全球珊瑚礁因歷史性海溫升高導致嚴重白化事件，“有效損失”全球珊瑚礁16%，遠高于歷年人類活動導致損失總和的10%，引起對全球變化影響的高度重視并徹底改變了珊瑚礁保護的議程。2015—2016年，延時最長、嚴重程度與1998年類似的全球珊瑚礁白化事件（見圖1、圖2），再次證實全球變暖已經成為珊瑚礁可持續發展的主要威脅。預計隨著全球變暖的持續甚至增強，珊瑚礁大規模消失的時間或許就在21 世紀中葉。1994年美國等發起成立的國際珊瑚礁倡議組織（ICRI）一直是最重要的珊瑚礁管理保護國際協調機構。2011年由科學家和慈善機構發起的X L Catlin 海景調查和2017年發起的50礁倡議是珊瑚礁管理保護的最新舉措[10]。

圖1 全球珊瑚礁數據庫(ReefBase)不同嚴重程度白化記錄（2010年以后資料缺失）[10]

圖2 1982—2016年美國NOAA 衛星海溫監測熱壓力全球礁單元百分數[10]

(二)紅樹林海岸的主要生態風險

到目前為止，隨著人類海岸開發活動的直接破壞和水質惡化，水文條件改變（如恒河三角洲紅樹林區因上游建大壩導致淡水徑流減少[32]）是紅樹林生態系統的最大威脅。紅樹林消失和生態退化導致海岸生態關鍵區功能喪失，嚴重削弱或喪失紅樹林防浪、護岸、捕沙、促淤、維持海岸穩定的生物地貌功能，喪失藍碳功能，喪失抵消海平面上升增加海岸帶浸淹的負面影響的能力。長期以來，人們極端低估了紅樹林的價值，忽視社會、生態與環境效益，一旦海岸帶開發壓力增大，極易清除紅樹林改作其他短期經濟效益更顯著的用途[33]。人類活動對紅樹林資源的影響在20 世紀達到頂峰。從20 世紀80年代起，大規模的土地利用變化，包括農業圍墾、魚蝦貝等水產養殖、城市向海岸發展等，是全球紅樹林消失的主要原因。21 世紀以來的紅樹林損失率明顯減少，但并未停止。在短期和中期，隨著沿海人口持續增長和海岸帶持續城市化的推動，土地利用變化仍將是造成紅樹林損失的主要原因[25]。在人類世背景下，海岸地區不斷增加的人類壓力，以及海平面上升和短期海平面波動的長期威脅始終是紅樹林海岸的主要生態風險[26]。

五、 熱帶生物海岸保護和發展的政策建議

中國熱帶生物海岸尤其是對遠海珊瑚島礁區生態保護和發展的建議如下。

（1）從國家層面對保護管理戰略和規劃提出新舉措。在黨中央、國務院關于生態文明建設的總體部署，和2016年中央深改組審議通過，2017年國家海洋局印發施行的《海岸線保護與利用管理辦法》指導下，針對熱帶生物海岸，強調節能減排抑制扭轉全球變暖，嚴限開發，保護優先，維持和增強抗全球變化干擾和自然恢復能力。

（2）加強生態監測和開展全面調查。增加生態監控區并擴大到南沙群島海區，且需要針對遠海島礁區開展全面普查。

（3）加強保護區科學管理和建立遠海大型海洋保護區。增加完全禁止捕撈保護區的面積比例，加強監測評估，提高管理成效，把消除各種人類活動干擾放在首要地位。

（4）針對海洋強國建設的科技需求，加強遠海島礁相關科學研究和人才培養。現在仍然是“太少的珊瑚礁科學家用太少的時間研究太少的珊瑚礁”[34]，而且造礁石珊瑚生長在大潮低潮線以下，絕大部分人沒有機會潛水，難以認識和研究珊瑚礁。亟需動員更多的人認識珊瑚礁、熱愛珊瑚礁、研究珊瑚礁、保護珊瑚礁。Hatcher 等[35]指出，珊瑚礁和紅樹林等熱帶淺海生態系統的未來取決于兩種速度之間的競賽：一是熱帶淺海生態系統正在加速衰退和消失的速度， 另一個是海岸帶管理模式需在生態學和社會學上不斷完善，從公眾教育方面提高對熱帶淺海生態系統保護價值的認識的速度。我國建設海洋強國戰略決策和南海島礁工程的順利實施，為我國珊瑚礁研究提供了空前的發展機遇。我們尤其要更加努力，為海洋強國建設做出新貢獻。