作者:张章 来源:中国科学报 发布时间:2013-5-7 7:52:27
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科学家恢复福岛海啸破坏的渔业和海洋环境

地震之前,学生在露出海面的岩石上研究潮汐带生物(左)。震后由于地面下沉,这里的岩石被永久地淹没(右)。图片来源:M. IKEDA;M. KANNO
 
当渔船到达目的地后,发动机停止了运转,船长表示“好了”之后,甲板上变得热闹起来。打开右舷的围栏,船员扔下容量为10升、被绑在绳索上的塑料瓶,船员利用这些塑料瓶收集海面的样本,然后采集10米、20米和30米深的海水样本。在左舷,船长投掷出一个3米长的细网格浮游生物网。几分钟后,他用手将网拉上来,并将捕获物放置在小罐子里。为了测量浊度,他还沉下一个餐盘大小、系缆绳的白色丙烯酸磁盘,并记下了它消失时的深度。
 
在2011年3月11日之前,日本的太平洋海湾——仙台市东部地区——以裙带菜海藻和牡蛎养殖闻名于世。但是一场9.0级地震引发的强烈海啸将这一切摧毁,大部分渔船和陆地设施也化为乌有。
 
浮标再次出现在这个海湾,预示着水产养殖业的回归。但是它决不是回到一如往常的境况。去年,这里通常是深绿色的裙带菜变成了淡黄色,没有人愿意买它。解决海藻变色之谜只是科学家面临的诸多挑战之一。曾经在浅海区富集的鲍鱼和海胆也无影无踪。鳍鱼也十分罕见。这个灾前渔业收入占20%~30%的地区,其经济主要依赖海洋的馈赠。
 
这个在3月的一个清晨开始的巡航是了解日本东北海啸如何影响海洋生态学以及监督其修复的一项史无前例努力的一部分。在今后的10年中,来自超过12个机构的300多名研究人员将记录那些改变生物多样性和海洋生物遗传的水体质量、污染和最大洋流的每一次改变。其中一个最大的挑战是梳理强化沿海开发和湿地开垦可能如何加重海洋灾难,以及陆地重建将如何使海洋环境退化。通过与当地渔业合作社合作,研究人员希望能帮助发展可持续渔业计划以及复兴当地水产业。
 
破碎的建筑、残破的汽车,以及被洪水冲毁的道路和铁轨,更不必说逝去如此多的生命:地震和海啸让沿岸城市满目疮痍,并且人们能够清楚地看到它们对城市的创伤有多大。这场灾难对于海洋生态系统的影响也极为严重,但是这种损害难以识别。建筑的移位改造了海岸线,淹没了湿地并改变了洋流。湍流摧毁了海草林,冲走了贝类和鱼类养殖区。
 
海啸是一种常规现象,随着时间的推移沿海环境会逐渐修复。但是日本福岛地震带来的灾难是独一无二的。日本东北大学海洋种群遗传学家Akihiro Kijima表示,东北海啸将大量人造物体的残骸冲到海中,这场海啸远比2004年发生的印度洋海啸更凶猛。东北沿海地区也比2004年海啸袭击的地区更为发达,这里狭窄的海岸上密布着建筑和工业设施。尽管人们能清扫房屋、损坏的船和汽车的碎片,以及储油罐和工厂泄漏的燃油和化学品等,但这是第一次,海啸导致海洋出现大量的放射污染。
 
2012年1月启动的日本东北生态系统相关海洋科学(TEAMS)十年项目仍在确立观察点和收集基线数据。在某些地区,研究人员已经持续数年观测水质和海洋生物,另外他们还须估算和推测灾前的状况。
 
但是科学家已经着手进行准备性观察。该项目的一位负责人表示,木岛出现黄色裙带菜可能的原因之一是海岸沉降,这似乎能改变洋流。“新鲜的海水不再涌入志津川海湾的内陆河段,并且浑浊的水也难以排出,因此近岸海洋生物急需养分。”他说。
 
至少一支研究队伍在TEAMS启动前就开始了相关研究工作。这场灾难仅3个月后,东北大学海底生物研究专家Masakazu Aoki就开始每月检测3个海湾的26个地点。该研究小组注意到,海啸引起的湍流冲走了巨藻等海藻,或将其叶状体剥离,并且岩石底部的一些区域被泥土覆盖。以藻类为食的鲍鱼、海胆以及其他生物大量消失,当然也有一些以某种方式坚持下去的成熟个体除外。
 
去年秋天,事情有了转机。Aoki小组观察到新的巨藻在生长,尽管由于持续的浑浊,巨藻在4米以下的水域极为少见。另外幼小的海胆也开始出现。Aoki说:“不过令人好奇的是,鲍鱼依然未被发现,原因尚不明确。”
 
Aoki及同事发现了地震和海啸危害的扩展区域,这里逃离了波浪的冲击。牡鹿半岛的西边——从本州岛向南突出到太平洋的部分——抵挡住了海啸的打击,海浪从东部袭击了这里。但是地震使得该地区的海岸下沉了近90厘米。
 
生长在此处深水区的巨藻急需阳光和养分。Aoki说,尽管没有受到湍流的直接袭击,但是半岛西岸被海啸疏浚泥所淹没,这对岩石海岸种群会产生深刻的影响。在这里,巨藻、海胆和鲍鱼同样遭到极大打击。
 
海洋生态系统的改变可能很难逆转。作为TEAMS的一部分,日本研究人员在3月23日于仙台市举行的一场研讨会上与研究2004年印度洋海啸的专家交换了意见。马来西亚理科大学海洋生态学家Zulfigar Yasin也认为,海啸后的泥土是一个影响因素。“总生物量能恢复,但存在动物群构成的长期变化。”Yasin说。那些能够忍受浑浊水质的鱼类涌入,并生活在这里。在日本东北,浊度被认为是一个慢性问题,沿岸地区重建也使得污水流入河中和海湾。
 
在志津川湾,泥土也同样让取样人员关心。完成水取样后,他们采用勺状的抓斗式取样器取回泥土桶。从一个抓斗中,研究人员认真地按沉积层顺序提取样本。从另一个桶中,负责人记录下了泥土的颜色和气味,并欣慰地报告称,没有发现油或化学品的痕迹。
 
该研究小组筛选了几个桶中的底栖生物和甲壳类动物,并将它们放置到罐子里。在90分钟里,研究人员收集到各式样本70个。回到实验室后,研究人员将进行盐度、溶氧量、叶绿素、金属和化学污染物分析,并研究密度和有机体种类。
 
船长开动发动机,驾着船只朝着位于湾口的取样点驶去。Kijima提到,本次巡航和其他研究的目的并不仅是恢复该地区生态。“数据将归档,这样一来将对下一场海难十分有用。”他说。(张章)
 
 
《中国科学报》 (2013-05-07 第3版 国际)
 
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