海洋科普:如何拯救海洋贝类
发布时间:2021-08-12
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我们希望将来南海的珊瑚岛礁就是这样,大家潜到海里,就可以随便看到五彩斑斓的、漂亮的砗磲。

喻子牛

 中国科学院南海海洋研究所研究员


大家好,我是喻子牛,来自中国科学院南海海洋研究所,主要从事海洋贝类的研究。今天很高兴能在SELF讲坛和大家分享海洋贝类砗磲的知识和信息

大家都比较熟悉陆地上的生物,因为我们人类就生活在陆地。对于海洋生物,大家可能比较陌生。实际上,海洋生物比陆地生物可能有更多的种类,更加丰富多彩。

丰富多彩的热带岛礁海洋生物

从上面珊瑚礁的图片中,大家可以看到一些常见的海洋生物,有鱼类、虾类、海龟、珊瑚、海葵等等,十分丰富多彩。

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砗磲是什么?

而我们今天要讲的是海洋贝类,从下图中可以看到,种类也是非常丰富的,形状各异,有的长得还非常“随意”。

种类丰富的海洋贝类

而上图右红圈里面的贝类,就是今天的主角,我们叫它砗磲。从图上看,它好像没有什么特别的地方,但如果看下面的图片,大家可能就会有比较深刻的印象了。

巨大的砗磲--美丽的“海中玫瑰”

它给人的第一印象就是非常漂亮,五颜六色。第二个就是它的个头大,它不像我们常吃的扇贝、贻贝那样小,是个体比较大的贝类。所以它的特点是大、色彩鲜艳漂亮

下图能看得更清楚一点,它有两个贝壳,中间是肉体组织,有两个孔,一个是出水孔,一个是进水孔,有什么作用呢?

“喷水”高手

首先,它吃海里的的食物时,水流要从进水孔进去,再从出水孔出来,把食物带到体内以供食用。另外,在它繁殖的时候,出水孔可以用于排放精子或者卵子。

可能有人又会问,为什么这个贝类叫砗磲呢?

首先,从下图可以看到,它的贝壳很大、很厚,表面有4、5道很深的沟辄和隆起。古代人就觉得它很像马车在泥泞道路走过留下的车痕(当时叫车渠)。又因为它是贝类,贝壳坚如石,所以在“车渠”两边加上“石”字,就变为了现在的写法——砗磲。

砗磲名字由来

砗磲很大,从照片大家可以看到,最大的砗磲可以达到1.2、1.3米左右,可以长到小孩那般大小。

砗磲是一类生物,有十多种,最大可以长到1.2、1.3米左右,小的也有十来公分,所以它不是一个种类,而是一个类群。但我们还是称它为贝王,因为它最大可以长到很大。

世界上最大的双壳贝类

那么刚才说到砗磲的颜色非常鲜艳、漂亮,那为什么它会这么鲜艳、这么漂亮呢?

除了它本身有一些色素之外,更主要的是由于它体内有与他共生的一些植物细胞——虫黄藻。

除此之外,它体内还有虹彩细胞。这些虹彩细胞有片层结构,可以对光进行衍射、反射、折射,从而形成像蝴蝶翅膀、甲壳虫壳、鱼鳞那样鲜艳的金属色彩。

为什么砗磲色彩艳丽丰富?

砗磲还有一个从表面上看不出来的特征。刚才提到砗磲和虫黄藻是共生的,如图所示,左边就是砗磲的剖面图,右边就是显微镜下虫黄藻的图象,它是单个的植物细胞。

虫黄藻生活在砗磲体内,它利用砗磲排出的代谢废物和二氧化碳进行光合作用,合成营养物质提供给砗磲。而砗磲则给它提供了舒适温暖的玻璃暖房式“住所”,以及光合作用的原料。

与众不同的“光合动物”

所以,它们是一个互惠互利、不离不弃的共生关系。因此,砗磲不像其他的贝类或者生物必须吃东西,它可以一生不摄食,仅依靠虫黄藻提供营养就可以生活。

就像以前科幻小说畅享的,未来人类能够不吃食物,晒晒太阳利用植物光合作用就可以生存。可人类还做不到,而砗磲早就做到了。

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砗磲的价值:拥有半透明温润的质感

大家平时可能也听到过砗磲。

砗磲的壳很厚,是碳酸钙晶体结构,很硬,有温润感。所以玉化的砗磲壳可以雕刻做成工艺品,有玉一般半透明温润的质感。

因此也受到了市场和人们的追捧,这也是砗磲资源破坏、消失比较快和减少比较多的原因。

独特的经济价值

但在这里我提醒一下大家,虽然它很漂亮,贝壳也可以做贝雕,但是砗磲目前是国家保护动物。所以国家法律禁止任何形式的(无论是活的还是死的)砗磲及砗磲壳买卖和交易,这都是违法的。

 水族观赏--漂亮的海中玫瑰

刚才说了砗磲的颜色很漂亮,所以它的另外一个价值就是可以用做观赏动物。不管是在海水水族箱、水族馆和小丑鱼、珊瑚放在一起观赏,甚至博物馆、大型水族馆放的 砗磲也是非常漂亮的。

还有一些国家,比如像某些太平洋岛国,利用砗磲在浅滩进行生态旅游,通过浮潜或者是潜水都可以欣赏,所以这是它很好的观赏价值。

还有砗磲的生态价值要着重提及,这也是我们研究的主要目的之一。砗磲是珊瑚岛礁的重要生物之一,有以下几个生态功能:

一是它是造礁和护礁的生物之一,是岛礁构成成分。南海有很多岛礁,就是由这些珊瑚和砗磲的贝壳千万年来堆积形成的,所以它可以造礁、护礁。

砗磲的生态价值

二是它巨大的壳可以形成一个小的生态系统,很多小鱼、小虾、小蟹和其他小生物都在它的周围或附近生活,所以它为其他的生物提供了良好的栖息地、繁育场所。

三是它巨大的壳堆积起来可以抵抗海浪、海流对珊瑚岛礁的侵蚀。因为很多珊瑚岛礁是沙质的,长期的海流、海浪冲击可能会使这个岛被逐渐侵蚀毁坏、甚至消失。而砗磲壳在这里构成的珊瑚岛礁的“钢筋”则抵抗了海流、海浪的冲击。

最后一个生态价值就是它体内共生了的数百万、数千万的虫黄藻。虫黄藻靠光合作用提供营养物质,是初级生产力,是提供光合作用的一个源头。

所以从这四方面看砗磲有很重要的生态功能和价值。

但由于砗磲众多的经济价值,社会上以前对砗磲产生了过渡捕捞和利用的情况。也就是说很多珊瑚岛礁的砗磲都被人工盗挖走了。下图左上角显示的就是以前人们盗挖砗磲的情况,船舱里的这些贝壳就是砗磲壳。

右下的图则显示被盗挖过珊瑚和砗磲珊瑚礁区域变成了一片荒芜,这样就危害整个珊瑚礁生态系统。

 砗磲资源恢复和保护

珊瑚礁生态系统是海洋中间相当于热带雨林的生态系统,对海洋资源和海洋生物的维护和发展是极为重要的一个系统。这个系统如果受到破坏,对珊瑚礁及其子孙后代就会有很大的影响。

所以我们的任务就是希望对砗磲进行人工繁育,把被破坏的珊瑚岛礁和砗磲区域进行恢复,把砗磲种群和数量恢复起来,重现往日的辉煌。

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人工繁育砗磲:重现往日辉煌

砗磲的人工繁育我们以前没有做过,所以这个任务比较难。

首先,砗磲是雌雄同体的生物,也就是说它的体内又有精巢,又有卵巢,成熟的个体既可以排放精子也排放卵子。这就产生了问题,我们不知道它什么时候会排卵、排精。

主动式资源保护:砗磲的人工繁育

所以我们白天晚上都守在砗磲水槽旁,有时候守了大半夜都没有动静,等我们回去休息了它又产卵和产精了。所以我们经常不得不定闹钟,半夜起来去等待它产卵和产精。

另外一个要解决问题的就是,它是雌雄同体,如果不分开精子和卵子,一个砗磲自己的精子和卵子就会受精,那就形成了近交,产生的后代就会生活力低下或者死亡,这是我们不愿意看到的。

我们想了一些办法,当一个砗磲排放完精子后,我们马上就把它搬到另外一个水槽里面排放卵子,这样就能让来自不同个体的精卵互相结合,就不会近交繁殖,不会产生负面效应。

砗磲的胚胎早期发育

上图显示的是我们在显微镜下观察到的砗磲发育过程,一个受精卵从1个细胞变2个、2个变4个、4个变8个,数量一直增加,慢慢形成可以在水中游泳的砗磲幼体。

我们知道,成体的砗磲不可以动的,但是幼体可以在海里游动的。下图就是幼虫的照片。

砗磲的虫黄藻系统人工构建

在研究过程当中,还有一个问题,就是砗磲在自然状态是自己凭运气去摄取虫黄藻到体内的,有了虫黄藻就可以继续发育,没有就会死亡。

但是我们大规模人工繁殖,如果不能使虫黄藻大规模地、高效地进入幼虫体内,或者是虫黄藻进去的比例很少,那研究就等于失败了。

所以我们要解决的一个重大问题就是把虫黄藻高效地植入到砗磲的体内。开始我们也没有经验,不知道怎么做,后来通过慢慢观察、研究,想出了一些办法,比如把虫黄藻收集起来,然后把幼虫放进去浸泡,让它逐渐进入幼虫体内。

但是有时候温度不合适,盐度不对,光照过强都会影响虫黄藻进入砗磲的效率,甚至导致不进去,或者进入了又被“排”出来。所以我们就要经过很多的研究,解决各种各样的问题,把最优条件找出来,让虫黄藻可以顺利进入砗磲体内。

上图中白箭头和红箭头所指出的褐色圆点就是我们植入的虫黄藻。虫黄藻一旦植入成功,它就会自己繁殖,1个变2个,2个变4个,然后几十个、几百个这样繁殖起来。

幼虫贝壳很透明,从照片中就可以把变化看得很清楚,植入是否成功通过显微镜也可以观察到,所以最后我们通过努力解决这个问题,成功植入了虫黄藻到砗磲幼虫体内。

还有一个问题,就是在人工繁育的时候,砗磲有一个变态过程。什么是变态呢?刚才说了,砗磲幼体是可以游泳的,而成体是不能游泳,固定在海底生活的,所以从可以游泳变成固定在海底,这个形态变化过程就称为“变态”。

砗磲幼虫变态过程

变态过程是最容易发生大规模死亡、使人工繁殖失败的一个环节。我们想了很多的办法,后来发现在人工环境条件下,如果光线过强会使它变态失败。

所以我们拉上遮阳网,减少光照,再控制温度,给予适当的盐度,最后经过多方的努力得到比较适宜的条件,使变态成功率提高了。

国际上也有人做成功了,但当时的变态率是1%左右,也就是100万个幼虫只有1万个存活下来。而我们经过努力、优化以后这个比率率达到了30%。比例大大提高了,所以生产率也明显提高了。

但在砗磲中植入虫黄藻后慢慢生长发育长大的过程中,另一个问题又来了。在养殖系统玻璃缸水槽里有很多藻,特别是丝状藻。丝状藻多了就会缠绕砗磲的幼贝,使其不能张壳,如下图左展示的那样,时间一长,砗磲幼体就会死。怎么解决这个问题呢?

开始是用人工的方法,用水和刷子轻轻刷它,或把幼贝换到另外一个干净的缸,但是这样的效率都很低、很费力。后来我们想了一个办法,就是用生物防治的方法,如生物界一物降一物一样。

砗磲繁育的危害藻类与生物控制

丝状藻也有天敌,我们就发现马蹄螺和海兔(外壳退化的一种贝类)这两种东西是吃藻的。所以我们把适当大小和适当数量的马蹄螺和海兔放到培育砗磲幼体的水槽里去,它们就会帮我们把丝状藻逐渐清理干净。这样一方面省力,另外一方面效率很高。

 国内首次成功的人工繁育砗磲

最后经过几年的努力,2016年我们在国内首次成功人工繁育出了砗磲。国外的一些媒体也做了报道,这是我们繁育保护砗磲的一大进步。

国内首次成功的人工繁育砗磲

上图展示的就是砗磲从小到大,从不到1毫米、几毫米的小砗磲到十多公分,色彩从单调变为丰富多彩的过程。

上面是我们培养砗磲的一段视频,视频中蓝色的就是一种砗磲(番红砗磲),灰色和灰黄色则是另外一种砗磲,右下角还有另外一种蓝绿色的、带有荧光的砗磲,是无鳞砗磲。

有多种砗磲在这里头大家都可以看到,虽然只有十来公分,但是已经非常漂亮了,已经接近大砗磲的漂亮程度了。我希望能让大家亲身感受到,人工繁育出来的砗磲到底是什么样的。

砗磲的人工养殖

我们繁殖成功以后,就希望人工养殖起来。养殖更多,就可进行更多的资源恢复、扩大范围。我们希望砗磲能够像其他的养殖动物一样进行广泛的养殖。

 砗磲的人工养殖

实际上砗磲的养殖应该是将来一个很有前途的产业,因为它不像鱼、虾一样要投喂饲料,它是像植物一样利用光合作用那样生存。所以它实际上就像海底的森林一样,利用光来生长,不消耗其他生物和饲料,不产生任何污染,是完全绿色的产业。

有了人工繁育的砗磲,就可以进行放流增殖了。实际上就是放到原来它们生活的岛礁,让它们自我生长繁育。

岛礁海域砗磲的人工放养

上图就是我们到海岛、海礁去放流的照片,图中我们坐着船,带着培育的砗磲一直到现场进行人工放养。因为是在海底,所以需要潜水进行人工水下作业,把我们的砗磲安放在合适的地方。还要进行检查和呵护,直到它健康地成长。

岛礁海域砗磲的人工水下作业

下图是我们的愿望,我们希望将来南海的珊瑚岛礁就是这样,大家以潜到海里就可以随便看到五彩斑斓的、漂亮的砗磲。

愿景:南海未来的珊瑚礁模样

由于砗磲漂亮,所以我们还希望不仅能够资源恢复,也发展出一个新的产业,就是生态旅游。大家可以通过潜水或浮潜去看漂亮的砗磲和珊瑚。

愿景:未来的南海岛礁生态旅游

最后,我希望大家能一起保护海洋,守护海洋生物不被破坏,谢谢大家!


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