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拯救牡蠣礁

為推動國內(nèi)牡蠣礁資源的保護(hù)與修復(fù)，大自然保護(hù)協(xié)會（TNC）推出“拯救牡蠣礁系列”文章，分別介紹全球牡蠣礁退化危機(jī)、國內(nèi)牡蠣礁現(xiàn)狀、牡蠣礁修復(fù)案例、牡蠣礁修復(fù)技術(shù)和監(jiān)測方法。系列文章內(nèi)容暫定7期，歡迎關(guān)注這一領(lǐng)域的各位討論并提出寶貴意見。

引言

目前，在全球越來越多的國家，牡蠣礁修復(fù)行動逐漸啟動，目標(biāo)是改善退化的牡蠣礁棲息地，使其恢復(fù)到能夠發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的狀態(tài)。而在項(xiàng)目實(shí)施后，我們需要定期了解項(xiàng)目是否達(dá)到預(yù)期修復(fù)成效，從而進(jìn)行適應(yīng)性管理。因此，基于資金預(yù)算、人力水準(zhǔn)和專家資源等條件，制定和實(shí)施相應(yīng)科學(xué)合理的監(jiān)測評估方案是牡蠣礁修復(fù)項(xiàng)目能否最終取得成功至關(guān)重要的組成部分。

美國南卡羅來納州帕爾梅托種植園修復(fù)的牡蠣礁。

圖片來源：TNC

受過度捕撈、海岸帶開發(fā)、水體污染和病害等影響，牡蠣礁已成為全球退化最嚴(yán)重的海岸帶棲息地之一（Beck等，2011）。為了恢復(fù)牡蠣漁業(yè)資源以及牡蠣礁所發(fā)揮的凈化水體、提升生物多樣性和防護(hù)岸線等重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，北美洲、歐洲、大洋洲和亞洲的很多國家都開始了牡蠣礁修復(fù)行動。

浙江三門縣健跳港內(nèi)灣灘涂上正在構(gòu)建牡蠣礁。

攝影：董大正/TNC

美國是全球早期關(guān)注和開展牡蠣礁棲息地修復(fù)活動的主要國家，Netwell（1988）及隨后眾多學(xué)者發(fā)布了“牡蠣礁在溫帶和亞熱帶海灣和河口生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵生態(tài)功能”的一系列研究后，更多牡蠣礁修復(fù)活動得以實(shí)施（Kennedy等，2011）。自2000年起，美國平均每年建造的美洲牡蠣（Crassostrea viginica）礁體面積達(dá)190公頃（Hernandez等，2018）。

1987-2017年，美國各海區(qū)構(gòu)建的美洲牡蠣礁體累計(jì)面積變化趨勢（Hernandez等，2018）

盡管牡蠣礁修復(fù)活動越來越多，但是在一定程度上，早期修復(fù)的牡蠣礁并沒有得到很好的監(jiān)測（對于監(jiān)測沒有足夠的重視），以致于無法評估這些修復(fù)行動是否達(dá)到預(yù)期的修復(fù)成效。Kennedy等（2011）收集了1990-2007年間美國切薩皮克灣內(nèi)73549條牡蠣礁修復(fù)和監(jiān)測的活動記錄，分析發(fā)現(xiàn)灣內(nèi)594個被實(shí)施修復(fù)的牡蠣礁中，25%的礁體都沒有被監(jiān)測；此外，被監(jiān)測的礁體也常常因樣本量缺乏、定量化監(jiān)測數(shù)據(jù)少以及受牡蠣捕撈活動干擾的影響，其修復(fù)成效無法得到有效評估。

中國香港深圳灣流浮山牡蠣礁體投放。

攝影：Kyle Obermann

而現(xiàn)在，我們知道了監(jiān)測評估是每一個修復(fù)項(xiàng)目極其重要且必不可少的組成部分，它讓我們了解修復(fù)項(xiàng)目是否達(dá)到預(yù)期成果，能夠?yàn)轫?xiàng)目進(jìn)行適應(yīng)性管理提供依據(jù)，能夠?yàn)橐院蟮捻?xiàng)目提供借鑒和以數(shù)據(jù)為支持的經(jīng)驗(yàn)。同時，不同項(xiàng)目之間進(jìn)行比較也十分重要，一方面有助于對比多個修復(fù)位點(diǎn)及多種修復(fù)方案之間的不同修復(fù)效果，以支持改進(jìn)修復(fù)技術(shù)；另一方面還有助于從更廣泛的空間尺度上、時間尺度上評估修復(fù)成效。

浙江省三門縣健跳港內(nèi)灣灘涂上正在開展修復(fù)前基線調(diào)查。

攝影：劉青/TNC

為了支持牡蠣礁修復(fù)活動更好地被監(jiān)測和評估，美國的牡蠣礁修復(fù)科學(xué)家和實(shí)踐者組成工作組，開發(fā)了《牡蠣棲息地修復(fù)監(jiān)測和評估手冊》（Baggett等，2014），為美國本土牡蠣物種美洲牡蠣（Crassostrea virginica）和奧林匹亞牡蠣（Ostrea lurida）棲息地修復(fù)的監(jiān)測技術(shù)和監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)提供建議。本文將基于《牡蠣棲息地修復(fù)監(jiān)測和評估手冊》（Baggett等，2014）和新版《貝類礁體修復(fù)指南》（Fitzsimons等，2019），介紹牡蠣礁修復(fù)的監(jiān)測原則、時間框架和監(jiān)測指標(biāo)。

（上）牡蠣棲息地修復(fù)監(jiān)測和評估手冊（2014年）；

（下）新版貝類礁體修復(fù)指南（2019年）

BACI監(jiān)測原則

為了科學(xué)評估修復(fù)項(xiàng)目的修復(fù)成效以及生態(tài)影響是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，所有修復(fù)項(xiàng)目都應(yīng)遵循BACI原則（Before-After-Control-Impact，修復(fù)前-修復(fù)后-對照組-實(shí)驗(yàn)組）設(shè)計(jì)和執(zhí)行監(jiān)測，即對于所制定的所有監(jiān)測指標(biāo)，都要在修復(fù)前進(jìn)行基線調(diào)查（最好在修復(fù)前一年之內(nèi)開展），與修復(fù)后監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行比對；也需要在修復(fù)位點(diǎn)、對照位點(diǎn)（未修復(fù)區(qū)）和自然參照位點(diǎn)（周邊未被采挖的天然礁體，如有的話）進(jìn)行取樣監(jiān)測，進(jìn)行控制變量的對比分析。

BACI實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則。圖片來源：Boze Hancock/TNC

監(jiān)測時間框架

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)期間，修復(fù)實(shí)踐者應(yīng)根據(jù)監(jiān)測指標(biāo)和資金預(yù)算，為項(xiàng)目的監(jiān)測采樣和成效評估創(chuàng)建一個時間表，以描述如何預(yù)測項(xiàng)目在短期和中期時間框架內(nèi)的進(jìn)展情況。在資金充足的條件下，修復(fù)項(xiàng)目應(yīng)盡可能的開展長期監(jiān)測。

短期時間框架指修復(fù)項(xiàng)目最低限度的監(jiān)測期限，通常在項(xiàng)目實(shí)施后持續(xù)1-2年，期間應(yīng)當(dāng)至少覆蓋兩個牡蠣幼苗補(bǔ)充期。項(xiàng)目的時間框架通常是由受資助期限決定的。資助起始時間并不總是與牡蠣附苗時間相一致，因此在制定項(xiàng)目監(jiān)測時間框架時，了解當(dāng)?shù)啬迪牳矫缙谑侵陵P(guān)重要的。一般來講，多數(shù)地方的牡蠣附苗期在5月至10月之間，高緯度地區(qū)的這段時間可能相對短些。

志愿者在美國佛羅里達(dá)州夏洛特港灣監(jiān)測牡蠣礁。

攝影：AnneBirch/TNC

短期時間框架通常不足以充分反映一個修復(fù)項(xiàng)目的動態(tài)變化。對于評估項(xiàng)目成效來說，中期時間框架是一個更具有生態(tài)意義的時間期限，也是修復(fù)項(xiàng)目首選的監(jiān)測期限，通常要在項(xiàng)目實(shí)施后持續(xù)4-6年。

監(jiān)測類型

基于監(jiān)測的多重目的，可將監(jiān)測分為執(zhí)行監(jiān)測、成效監(jiān)測和適應(yīng)性管理監(jiān)測三種類型。

科研人員在浙江省三門縣健跳港內(nèi)灣灘涂上監(jiān)測牡蠣礁。

攝影：劉青/TNC

-   執(zhí)行監(jiān)測是對項(xiàng)目的修復(fù)行動進(jìn)行直接評估，判斷其是否按照預(yù)先的設(shè)計(jì)和規(guī)劃開展和完成修復(fù)行動。

-    成效監(jiān)測是衡量修復(fù)行動是否產(chǎn)生了預(yù)期的生境響應(yīng)，例如牡蠣補(bǔ)充量或種群層面的其他參數(shù)變化是否向參照的生態(tài)系統(tǒng)或模型的水平靠近、區(qū)域內(nèi)魚類蟹類等生物量或水質(zhì)變化情況。

-   適應(yīng)性管理監(jiān)測則是為后續(xù)修復(fù)管理提供各種監(jiān)測信息與數(shù)據(jù)，從而有助于完善未來的修復(fù)設(shè)計(jì)。

在執(zhí)行后兩種監(jiān)測時，務(wù)必使用具有可比性的標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)測方法，以確保能夠?qū)Ρ炔煌?xiàng)目的修復(fù)成效，同時也避免各項(xiàng)目因監(jiān)測規(guī)程差異而出現(xiàn)觀測上的誤差。

監(jiān)測中測量牡蠣殼殼高。 攝影：L. Baggett

監(jiān)測指標(biāo)

牡蠣礁修復(fù)項(xiàng)目的監(jiān)測指標(biāo)可分為通用指標(biāo)（包括環(huán)境變量、礁體基本指標(biāo)）和基于修復(fù)目標(biāo)的衡量指標(biāo)。除了監(jiān)測指標(biāo)，修復(fù)實(shí)踐者還需結(jié)合項(xiàng)目目標(biāo)，依據(jù)從基線調(diào)查或者可參照的生態(tài)系統(tǒng)或模型中獲取的數(shù)據(jù)，采用合適的統(tǒng)計(jì)分析方法，制定相關(guān)的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，也就是在預(yù)計(jì)時間框架內(nèi)，預(yù)期完成的實(shí)際、可衡量的期望目標(biāo)。

中國香港榕樹澳的牡蠣附著板投放。

攝影：LoriCheung/TNC

無論修復(fù)目標(biāo)如何，每一個項(xiàng)目都應(yīng)對通用指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測基本環(huán)境變量（水溫、鹽度、溶解氧和潮汐規(guī)律）有助于解讀構(gòu)建礁體前后所收集的礁體基本指標(biāo)數(shù)據(jù)和基于修復(fù)目標(biāo)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。環(huán)境變量通常沒有監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。

使用手持監(jiān)測設(shè)備測定水溫和鹽度。 攝影：L.Coen

監(jiān)測礁體基本指標(biāo)則能夠跟蹤評估修復(fù)項(xiàng)目的基本表現(xiàn)，也便于與其他項(xiàng)目進(jìn)行比較。它包括：礁體面積、礁體高度、牡蠣密度以及牡蠣大小分布頻次。為確保礁體基本指標(biāo)監(jiān)測方法的系統(tǒng)性，修復(fù)實(shí)踐者應(yīng)采用相似的影響評估方法、采樣方法、采樣頻次和采樣持續(xù)時間（可參考下表）。礁體基本指標(biāo)的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)通常從礁體結(jié)構(gòu)的持久性（以礁體高度來評估）、牡蠣密度以及成功的牡蠣幼苗補(bǔ)充三方面來制定。

牡蠣礁修復(fù)監(jiān)測的礁體基本指標(biāo)。

表格來源：《貝類礁體修復(fù)指南》（Fitzsimons等，2019）

并不是所有牡蠣礁修復(fù)項(xiàng)目都需要監(jiān)測基于修復(fù)目標(biāo)的衡量指標(biāo)，但對于越來越多以恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為目的的牡蠣礁修復(fù)項(xiàng)目來說，需要圍繞項(xiàng)目所關(guān)注的特定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，基于可用的資金、能力和專家資源，制定一個或多個這類指標(biāo)并對其進(jìn)行監(jiān)測，才能評估修復(fù)項(xiàng)目是否實(shí)現(xiàn)了這些生態(tài)效益。這類指標(biāo)的監(jiān)測通常更為復(fù)雜，需要額外的能力和專業(yè)知識來確保收集到有效的、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)。基于修復(fù)目標(biāo)的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)則因項(xiàng)目而異，例如以提高水體澄清度為目標(biāo)的修復(fù)項(xiàng)目，其成效指標(biāo)可表述為“我們預(yù)測在可比較的條件下，無論是在短期還是長期監(jiān)測中，修復(fù)位點(diǎn)的葉綠素a水平都將顯著低于對照位點(diǎn)”。

帕爾梅托種植園牡蠣礁修復(fù)位點(diǎn)正在進(jìn)行監(jiān)測。

攝影：Joy Brown

修復(fù)項(xiàng)目的預(yù)期效益可能需要數(shù)年甚至數(shù)十年才會展現(xiàn)出可觀測到的結(jié)果，并且取決于遠(yuǎn)超項(xiàng)目地理邊界和持續(xù)時間的更大尺度的環(huán)境因素。在此情況下，如果能識別出一套整合監(jiān)測數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化適應(yīng)性管理流程（如生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能預(yù)測模型），基于修復(fù)目標(biāo)的監(jiān)測數(shù)據(jù)也將有助于減少項(xiàng)目的不確定性、優(yōu)化當(dāng)下或未來的修復(fù)決策，從而大幅度提升修復(fù)成效。

除了以上指標(biāo)，《牡蠣棲息地修復(fù)監(jiān)測和評估手冊》（Baggett等，2014）還建議一系列可供考慮的補(bǔ)充性指標(biāo)，如礁體上出現(xiàn)的捕食者和競爭者、病害流行程度、牡蠣條件指數(shù)（Oyster Condition Index）、性腺發(fā)育程度、性別比等等，供修復(fù)實(shí)踐者們選擇參考，以獲得更多有價值的信息，來解讀監(jiān)測數(shù)據(jù)或改進(jìn)修復(fù)方法。

公民科學(xué)

除了修復(fù)實(shí)踐者和項(xiàng)目的科研合作伙伴，志愿者、普通公眾也可以在監(jiān)測中發(fā)揮不容小覷的作用。接受過培訓(xùn)的“公民科學(xué)家”有能力對通用指標(biāo)（環(huán)境變量和礁體基本指標(biāo)）進(jìn)行監(jiān)測（如測量牡蠣大小、計(jì)算活牡蠣存活數(shù)量），從而協(xié)助評估項(xiàng)目進(jìn)展。管理得當(dāng)?shù)墓窨茖W(xué)項(xiàng)目可以減輕監(jiān)測活動的部分資金和人員負(fù)擔(dān)，同時提供寶貴的公眾參與機(jī)會，促進(jìn)公眾對修復(fù)項(xiàng)目的了解、認(rèn)可與支持。

“公民科學(xué)家”在澳大利亞菲利普港灣協(xié)助測量貝類。

圖片來源：TNC

要點(diǎn)：

需要對修復(fù)項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測以評估其成效，且采用的監(jiān)測方法應(yīng)便于與其他項(xiàng)目進(jìn)行借鑒、比較。

監(jiān)測指標(biāo)可分為通用指標(biāo)（包括環(huán)境變量、礁體基本指標(biāo)）和基于修復(fù)目標(biāo)的衡量指標(biāo)。所有項(xiàng)目均需對前者開展監(jiān)測。

對基于修復(fù)目標(biāo)的衡量指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，雖然實(shí)施難度較高，但可以評估項(xiàng)目所帶來的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、為適應(yīng)性管理提供監(jiān)測信息，還可以為其他的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能預(yù)測模型提供數(shù)據(jù)。

需要開展修復(fù)前和修復(fù)后監(jiān)測，所有監(jiān)測指標(biāo)均需要在修復(fù)位點(diǎn)、對照位點(diǎn)和自然參照位點(diǎn)（如果有的話）進(jìn)行取樣監(jiān)測。

參考資料：

1.Beck et al. 2011. Oyster Reefs at Risk and Recommendations for Conservation, Restoration, and Management. BioScience.

2.Kennedyat al. 2011. Lessons Learned from Efforts to Restore Oyster Populations in Maryland and Virginia, 1990 To 2007. VIMS Articles. 359.

3.Hernandez et al. 2018. Restoring the eastern oyster: how much progress has been made in 53 years? . VIMS Articles. 1368.

4.Baggett et al. 2014. Oyster Habitat Restoration Monitoring and Assessment Handbook. The Nature Conservancy, Arlington, VA, USA.

5.Fitzsimons, J., Branigan, S., Brumbaugh, R.D., McDonald, T.和 zuErmgassen, P.S.E. (編者) (2019). 貝類礁體修復(fù)指南. 大自然保護(hù)協(xié)會（TNC）, 弗吉尼亞州阿靈頓, 美國