拯救牡蛎礁：纽约港亿万富“蚝”牡蛎礁修复项目
- 日期：2020.07.09
为推动国内牡蛎礁资源的保护与修复，大自然保护协会（TNC）推出“拯救牡蛎礁系列”文章，分别介绍全球牡蛎礁退化危机、国内牡蛎礁现状、牡蛎礁修复案例、牡蛎礁修复技术和监测方法。系列文章内容暂定7期，欢迎关注这一领域的各位讨论并提出宝贵意见。
美国纽约港、新泽西港地区（以下简称为纽约港）因自然资源、社会、经济、生态环境之间的相互影响、相互制约和相互作用，形成了一个复杂的系统。这里既有丰富的河口生物，也有以此为居的数千万市民。该地区环境面临水质恶化、海岸带硬化、海平面上升、高密度人口、公众使用的岸线有限等多重压力，使得纽约港的牡蛎礁修复极具挑战性。在如此条件下，牡蛎礁修复工作已然在这里开展了20年，除了带来水质和生物多样性的提升，也成为当地居民亲近自然、了解自然的重要渠道，这对全球其他滨海大城市进行类似项目具有重要的借鉴意义。在多年的保护实践中，人们逐渐意识到，建设健康的海港离不开大众的支持和参与。
摄影：Jennifer Emerling
纽约港，咸淡水在此交汇。哈德逊河、拉里坦河、长岛海岬、牙买加湾和大西洋在这14,000平方英里的范围里汇聚，这里及周边地区居住人口近2400万，是美国第三大货运港口。这里散落着盐沼地、海草床、沼泽与滨海森林等诸多类型的滨海湿地。除此之外，这里亦是美东最繁忙的港口。
历史上，由美洲牡蛎（Crassostrea virginica）形成的牡蛎床（垂直高度较低的牡蛎礁）曾铺满了港口底部，是这里生态和经济发展的基础。然而，随着城市发展与扩张、过度采挖野生牡蛎、河道开发、周边湿地填埋以及倾倒城市废水等原因，这里的牡蛎种群数量从17世纪初开始下降。到18世纪20年代时，最后一块牡蛎床也因退化严重而不再开放采收牡蛎。进入20世纪，港口的水域被污染到不再适合牡蛎生存。如今，现存牡蛎床面积不到历史面积的0.01%，在纽约港的大部分地区牡蛎床被认为功能性灭绝。
图源：deepinsights/istock.com
随着20世纪90年代末纽约港环境治理工作的开展，纽约港的水质已经有所好转，虽然现在的水质是过去100年间最佳，但它仍然面临很多挑战：如何恢复消失的盐沼、沙岸、泥滩、滨海湿地和森林，如何更好地解决未经处理的城市污水排放问题，如何面对水中过低的溶解氧、过高的营养盐问题，还有海平面上升等挑战。
尽管恢复牡蛎种群并不能解决这儿的所有问题，但却是复杂的解决方案中重要的一部分，为高度城市化的河口地区恢复自然生态提供了一些可能性。牡蛎曾经影响了这里的文化，如今当地社区对修复牡蛎礁也是热情高涨，这代表着人们对未来的期望。
20世纪90年代开始，当地社区组成的民间组织便开展了关于修复牡蛎礁的研究和实践。随后，联邦政府、州政府以及其他非政府组织也加入其中。美国工程兵团、纽约及新泽西州的港口管理机构，连同其他合作伙伴，共同为纽约港设定了牡蛎礁修复目标——2020年前修复20英亩牡蛎礁，2050年前修复2000英亩牡蛎礁。这一目标在2019年已经实现了至少16英亩（图1）。
图1：纽约港的牡蛎礁研究和修复项目点，图中日期示意牡蛎或底质物投放或监测的时段。图源：TNC/Michael McCann
位于纽约港中的牡蛎礁修复项目使用的修复方法，根据当地条件和项目目标而各有不同。基本上有两种，一种在滩底投放底质物以恢复滩底的栖息地，另一种在水中用养殖笼吊养附壳牡蛎，以提供更多的牡蛎幼苗。传统的潮下带礁体修复方法是用装满附壳幼体的网袋作为底质物来构建礁体，比如纽约港莱蒙溪湖（Lemon Creek Lagoon）的项目（图2）。而吊养牡蛎苗圃则借鉴了商业水产养殖中的常见技术，把附着了幼苗的牡蛎装在定制的铁笼里，通过浮球让牡蛎附着生长的结构悬浮于水中、远离海床，牡蛎笼可以取下并移至岸边，以便公众和学生志愿者参与监测工作（图3）。有些社区项目则使用金属支架支撑牡蛎笼，这些笼子也易于取下，拿到岸边进行测量工作（图4）。
图2：网袋固定的附壳幼体。 图源：TNC/ Michael McCann
图3：使用商业水产养殖中常见的吊养技术作为悬浮的牡蛎苗圃。图源：TNC/ Michael McCann
图4：位于Bush Terminal 公园的社区牡蛎礁项目，修复的牡蛎礁通常是潮下带结构，可以转移到潮间带进行监测。图源：TNC/ MichaelMcCann
亿万富“蚝”项目(Billion Oyster Project，BOP) 是纽约港修复牡蛎礁的主要非政府组织，自2010年开始与当地公立学校及其学生共同开展行动。该组织的使命是通过公众教育，以达到长期有效的牡蛎礁修复成果。同时，这些项目也见证了学生参与修复活动后学习能力的提高。
自2016年起，大自然保护协会（TNC）与BOP合作，作为科学顾问，实施牡蛎礁生长状况、水质以及生物多样性的监测活动， 并将监测活动与BOP的教育项目相结合，培养“公民科学家”（图5）。
图5：亿万富“蚝”项目的教育项目经理正在示范如何测量牡蛎苗圃中的牡蛎壳高。图源：TNC／Cheryl Bennett
环境效益
牡蛎礁能够净化水体、减少水体富营养化，特别是通过对氮的同化与反硝化作用减少水体中的营养盐。牡蛎礁还能作为自然基础设施，对海岸线起到防护作用。
同时牡蛎礁是三维立体的栖息结构，能够增加生物多样性，从而对当地鱼虾蟹资源也起到增殖作用（图6）。在纽约港的基波特(Keyport)港就发现牡蛎礁上的物种丰度和多样性比没有牡蛎礁的地方更高（Ravit et al. 2012）。然而并非所有的纽约港修复项目都能监测到生物多样性的显著变化，研究人员普遍认为这是由于修复的礁体面积过小造成的，因此建议在未来加大修复规模 （Peterson & Kulp 2012；McCann 2018）。
图6：TNC与BOP自2016年起使用围网（如图）、陷阱、水下摄影等方法记录和监测布鲁克林和史坦顿岛牡蛎礁修复项目上的生物多样性。 摄影：Michael Treglia
社会效益
过去20年间，纽约港牡蛎礁修复项目更显著的成功在于获得了公众的支持，以及增加了公众对牡蛎礁以及纽约港生态系统的整体认知。通过参与牡蛎礁修复项目的各种活动，城市居民与滨海环境更紧密的连接起来，也因此吸引了一大批热爱自然、关注环境问题、愿意参与宣传和参加环保行动的支持者。在一项针对当地牡蛎礁修复从业人员的调查中显示，几乎半数的人认为公众参与所带来的正面影响比生态恢复本身更加有意义（McCann 2019）。
图7：2018年夏天，TNC与BOP工作人员带领纽约港中学学生、社区合作伙伴，在史坦顿岛的莱蒙溪湖牡蛎礁修复项目点投放牡蛎壳袋。 图源：BOP
每年，由上千名学生、社区成员和普通市民组成的志愿者，协助修复工作者执行各种实地工作，比如制造礁体结构、清理牡蛎壳、维护牡蛎苗圃、投放和安设礁体，以及使用科学方法监测牡蛎礁修复的各项指标（图7、8）。通过这些活动，越来越多的纽约人得以体验如何让他们的港湾变得更好。
图8：BOP工作人员和社区合作伙伴在布鲁克林科尼岛（Coney Island）投放潮下带牡蛎礁。图源：TNC/Michael McCann
在设计合理的公众参与和教育项目时，需要明确许多问题，包括目标受众、参与者的预期和兴趣、前提条件、需要学到什么技能（例如，学生需要以此满足学业要求）等。一些牡蛎礁修复机构还聘请了专业的教育从业者、社区活动设计者，来设计相关活动和项目。为此，TNC和完全社区中心（Center for Whole Communities）曾发表一份北美城市保护活动指南（Field Guide to Conservation in Cities in North America），旨在分享城市环境中的保护项目如何连接环保从业者与城市居民。
许可审批与卫生安全
大多数当地的牡蛎礁修复工作者表示，在纽约港修复牡蛎礁最大的挑战是获得必要的相关许可。这些许可的审批论证过程非常漫长，且因项目而异。这对于资金有限的机构来说，投入很多人力物力来准备许可申请是很困难的。
纽约港颁发许可的部门对此有很多顾虑，主要是由于水体受到污染，这些修复后的牡蛎是不能用于食用的，可总是有居民试图来采挖食用。如果有人因此食物中毒，就会对许可颁发部门管理的其他商业性贝类养殖产业产生负面影响。
对比纽约州，港口对面的新泽西州因担心非法采收带来的食物中毒等其它风险，当地的环保部门禁止了其管辖水域内的牡蛎礁修复活动。为此，当地保护组织还从港口清除了大概5万只牡蛎。由于这些严格的规定，在新泽西州的保护组织只能选择更安全、不能轻易被公众接近的区域进行修复，比如在禁止公众进入的机场安全区域。
高成本
在纽约港进行牡蛎礁修复并不便宜，这是因为在纽约和新泽西这样的大都市生产和投放牡蛎及礁体底质物都是更加昂贵的。又因项目规模普遍较小，因此更难体现成本有效性。比如，通过对纽约港区域内18个修复项目的数据进行分析，估算出该地区平均每英亩牡蛎礁修复的成本约50万美元，较之切萨皮克湾5-11万美元之间的修复成本高出许多（USACE 2016）。
高流速环境
纽约港的水域作为港口和航道，通常水流速度较高，使该地区牡蛎礁修复项目所能采用的方法受到限制或加大难度。自1999年以来，早期的少数项目曾经尝试采用松散的牡蛎壳和扇贝壳作为底质物，然而后续的监测都表明这样的底质物会被水流冲散，无法形成礁体。因此，通过这个经验，目前绝大多数的项目都使用了各种办法固定底质物，比如将附壳幼体装在笼子和网袋中，或者将幼苗附着在体积较大的水泥底质物上。
潮下带牡蛎的生存挑战
由于纽约港纬度较高，冬季的冰冻使得牡蛎无法在潮间带生存，因此修复项目只能在潮下带进行。这就导致监测工作的开展将更加困难，而适宜开展修复工作的区域更加有限。另外，修复后的牡蛎将一直被淹没在水下，受潮下带捕食者或生物污染的风险也更高。
此外，纽约港近乎功能性灭绝的天然牡蛎种群和有限的自然补充量，也意味着修复本地礁体必须依靠育苗场生产的牡蛎幼苗，使得修复工作进展缓慢。而恶劣的城市水质环境，也为修复纽约港的牡蛎礁带来更多挑战。
1. 牡蛎礁修复成功与否，很大程度上取决于：1）是否对该区域牡蛎繁殖和幼苗补充量有充足的科学认知，2）是否以这些数据和信息指导项目规划。
2. 必须扩大修复尺度，使牡蛎礁修复活动规模化，同时寻找创新的资金机制。
3. 需要持续投入资源开展公众教育和公众参与活动，量化评估其社会成效，进行策略性的活动设计。
4. 修复机构与许可部门一定要形成双方都同意的执行条件，以最小化潜在的公共健康风险。
5. 修复机构应该持续的进行监测，总结经验，以进行适应性管理并优化实践方法。
6. 应该与社区共同开发修复计划，对修复的地点、面积、时间、采用的方法都取得共识，并满足投资者的要求。
参考文献：
Center for Whole Communities and The NatureConservancy, 2017. Field Guide toConservation in Cities in North America VERSION 1.0. https://www.nature.org/en-us/what-we-do/our-priorities/build-healthy-cities/cities-stories/field-guide-for-conservation-in-cities/
McCann, Mike. 2018. New York City Oyster MonitoringReport: 2016–2017. The Nature Conservancy, New York, NY.
McCann, M. 2019. Restoring Oysters to Urban Waters:Lessons Learned and Future Opportunities in NY/NJ Harbor. The NatureConservancy, New York, NY, USA. https://www.nature.org/content/dam/tnc/nature/en/documents/new-york-city-restoring-oysters-lessons-learned-2019.pdf
Peterson, B, R Kulp. 2012. Investigating ecologicalrestoration: Enhancement of fisheries due to the presence of oyster reefs inthe Hudson River. Report to the Hudson River Foundation, New York, NY, 40 pp
Ravit, B, M Comi, D Mans, C Lynn, F Steimle, S Walsh,R Miskewitz, S Quierolo. 2012. Eastern oysters (Crassostrea virginica)in the Hudson-Raritan Estuary: Restoration research and shellfishery policy.Environmental Practice 14: 110–129.
US Army Corps of Engineers New York District (USACE).2014. Cultural Resources Overview for Hudson-Raritan Estuary ComprehensiveRestoration Plan: Appendix G. New York, NY.
