前幾年，《海草舞》在網絡上曾一度非?；?，其中的歌詞 “像一棵海草，海草，海草隨風飄搖”更是讓很多人張口就能唱起來，歌詞中的畫面輕松明快，讓人自然聯(lián)想到一株海草在海水中飄動的樣子。

圖片來源：AI生成

但是，從科學角度來說，這里其實是一個常見的誤會。真正的海草，并非像歌詞中所描述的那樣隨波逐流、無根無基。相反，它們是扎根于海底的高等開花植物，結構上與我們熟悉的禾本科植物更為接近。真正會隨海洋漂流的，其實是海藻，它們二者是完全不同的生物類別。

海草不會隨“風”飄搖啊！

人們將海草和海藻相混淆的原因并不難理解。在日常生活中，很多人只要一看到海里長條狀的綠色植物，就會下意識將其統(tǒng)稱為海草。不過海草和海藻之間的區(qū)別，就類似蘑菇和稻子的區(qū)別一樣大。

從生物分類上看，海草是地道的被子植物，和我們餐桌上的水稻、小麥是“遠房親戚”。它們同樣擁有根、莖、葉和維管系統(tǒng)，甚至能在海里完成開花授粉、結出種子的全過程。它們源自陸地，在演化中成功重返海洋。因此，雖然它們在外形上看起來像隨波逐流的海藻，但其本質更接近于一棵扎根海底的“海水稻”。

海草（圖片來源：veer圖庫）

相比之下，海藻屬于更古老的藻類植物。雖然它們看上去也是褐色的大葉子或綠油油的長條狀，但沒有根莖葉等組織分化。那看似根部的結構，其實只是固著器，用于附著在巖石上。更多時候。它們是自由漂浮的，真正詮釋了何為“隨水漂流”。

因為這種根本的差別，海草并不會像歌詞中唱的那樣隨“風”飄搖。海草的根系異常發(fā)達且堅韌，它們像無數錨深深扎入海底泥沙，牢牢固定植株。這些根系不僅能吸收養(yǎng)分，更重要的是它們還提供了牢固的支撐，可以抵抗風浪的沖擊，并因此在淺海區(qū)形成大片海底草原。

左邊為海藻，右邊為海草（圖片來源：藍絲帶海洋保護協(xié)會網站）

不過真正有趣的問題在于，海草作為來自陸地的植物，是如何適應完全不同的海水環(huán)境，并繁盛生長的？

一片草原？不，可能只是一株海草

為了適應海水環(huán)境，海草演化出兩種獨特的繁殖方式。第一種是無性繁殖，就像我們熟悉的Ctrl+C，Ctrl+V一樣。

除了根系之外，海草的一部分莖也會匍匐在海底，甚至直接在地下生長，此時這些莖會向外圍延伸，而在匍匐莖的節(jié)部新的根系會向下扎入海底，同時新的葉片則從上方穿出泥沙。隨著時間推移，這些節(jié)點逐漸發(fā)育成獨立的植株，但在遺傳層面，它們仍然與最初的母株完全一致，是同一個基因體在空間上的不斷擴展。這種繁殖方式與草莓或竹子的蔓延極為相似：根莖所到之處，就“粘貼”出一株新的個體。

正是這種由地下莖驅動的克隆方式，讓海草能夠在幾年之內迅速覆蓋大片淺海區(qū)域。一片看似由無數個體組成的海草床，實際上往往是同一套基因通過不斷分枝而形成的連續(xù)結構。這樣的繁殖方式不需要開花、授粉或等待種子成熟，在環(huán)境相對穩(wěn)定的海域中尤其高效，也讓海草得以在海底建立起密集而穩(wěn)固的草甸。

海草的根狀莖正在延伸生長（圖片來源：藍絲帶海洋保護協(xié)會網站）

在海里，也能開花

然而，克隆擴張雖然讓海草能快速占領空間，但意味著整個群落在遺傳上高度一致。所有植株對外界環(huán)境的反應幾乎相同，這在穩(wěn)定時期并不是問題，但當環(huán)境發(fā)生變化時，過于統(tǒng)一的基因結構就可能讓一整片海草草甸滅絕。也正因為如此，海草在演化過程中并未依賴無性繁殖的單一策略，而是延續(xù)了其在陸地的有性繁殖方式。

與陸地植物一樣，海草也能開花、授粉然后結出種子。與陸地植物相似，海草的傳粉也是借助了環(huán)境和動物——大部分種類依賴水流進行水媒傳粉，其余少部分也可以借助海洋生物作為傳粉媒介。近年研究發(fā)現(xiàn)，部分小型甲殼類動物和蠕蟲在海草傳粉過程中可能發(fā)揮著關鍵作用，這一發(fā)現(xiàn)顛覆了“海洋中無昆蟲，故無開花植物”的傳統(tǒng)認知。

鰻草種子萌發(fā)建苗過程（圖片來源：參考文獻[2]）

這些種子被海水攜帶到很遠的地方，像是在海洋中開啟了一場緩慢但持久的遠征。漂流的過程中，有些種子會在合適的季節(jié)萌發(fā)，有些則沉入沙中，等待條件變得適宜再開始生長。與克隆擴張相比，這一過程并不能在短時間內形成大片草甸，但它帶來的基因交流和重組，卻是維持整個種群健康與適應力的關鍵。許多研究都顯示，即使在只剩下小片海草床的區(qū)域，海草群體之間依舊在進行種子的遠距離交換，這種隱性的連通性支持了它們的長期存續(xù)。

一片海草床，撐起一整個海域的生命循環(huán)

克隆擴張讓海草能夠占據空間，有性繁殖則讓海草種群保持活力。正是這兩種策略的結合，使海草不僅能穩(wěn)固地扎根于海底，也能在不斷變化的海洋環(huán)境中長期演化。而隨著時間推移，這種生存方式逐漸構建出廣闊而穩(wěn)定的海底草原，為無數海洋生物提供棲息地，也讓海草在生態(tài)系統(tǒng)中承擔起更重要的角色。

乍看之下，海草草甸只是一片水下的綠色地毯，但從生態(tài)學角度看，它們實際上構成了極為重要的生態(tài)環(huán)境。

密集的葉片為許多小型海洋生物提供了天然的隱蔽場所，魚蝦蟹等小型海洋生物的幼體可以在此躲避天敵、安全成長。同時海草床也是儒艮、綠海龜以及某些魚類的直接食物來源，維系著這些物種的生存與繁衍。舉例來說，儒艮的種群數量的變化與海草床的健康狀況息息相關，海草的退化往往預示著儒艮數量的減少，成為海草生態(tài)系統(tǒng)衰退的信號。

海草和儒艮（圖片來源：自然資源部第四海洋研究所網站）

海草草甸對環(huán)境本身也有重要影響。海草的根系能夠穩(wěn)固海底沉積物，減少海流帶來的擾動，使水體變得更加清澈；葉片表面豐富的微生物活動可以吸收和分解水中多余的營養(yǎng)物質，降低富營養(yǎng)化的風險。此外，海草通過光合作用固定大量二氧化碳，將碳長期封存在根莖和沉積物中，使其成為海洋“藍碳”體系的重要組成部分。與紅樹林、鹽沼等藍碳生態(tài)系統(tǒng)相比，海草草甸覆蓋范圍更廣、固碳效率更高，對氣候變化的緩解具有不可忽視的貢獻。

全球海草退化速度驚人

盡管海草草甸在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要角色，但它們正面臨不少危機。

首先，克隆繁殖導致種群基因單一化，使海草缺乏應對突發(fā)情況的能力。克隆繁殖的方式在環(huán)境平穩(wěn)的情況下效率很高，卻也意味著一個草甸往往由高度相似的克隆個體組成?；蚨鄻有缘娜狈Γ拐麄€群落在面對突然的環(huán)境變化時容易出現(xiàn)共同的脆弱點。一旦某種病害、異常高溫或海洋熱浪突破了群體的耐受范圍，整片草甸可能在短時間內出現(xiàn)同步衰退。

現(xiàn)今的環(huán)境壓力遠不止自然波動。沿海開發(fā)使海草賴以生長的淺海空間不斷減少，港口建設、圍填海與旅游活動使許多草甸被直接覆蓋或擾動。水質污染導致的藻華會阻擋光照，而海草恰恰非常依賴光合作用才能維持生長；而船只拋錨、拖網捕魚等人為活動可能直接破壞海草的地下莖網絡，使原本連續(xù)的草甸被人為切斷。全球變暖背景下的海洋熱波則帶來更加頻繁和劇烈的溫度異常，加劇海草的生理壓力。

有人在葫蘆島海草床中挖貝（圖片來源：參考文獻[5]）

這些因素疊加，使海草草甸成為對環(huán)境變化最敏感的海洋生態(tài)系統(tǒng)之一。全球多項研究顯示，自上世紀90年代以來，海草的全球面積正以每年約7%的速度下降，這一速度甚至超過了熱帶雨林和珊瑚礁的退化趨勢。而在我國的山東東營，中國科學院海洋研究所的研究表明，受臺風等氣候事件的影響，當地日本鰻草草床面積從2015年的1031.8公頃急劇縮減至2020年的不足10公頃。對于依賴海草維持生態(tài)平衡的海域來說，草甸的消失不僅意味著植物本身的減少，更會影響整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生產力。

不過，海草雖然脆弱，卻并非無法恢復。了解它們的生存策略，尤其是克隆擴張與種子傳播的特點，為人工修復和自然恢復提供了重要線索。

如何幫助海草重建“海底家園”？

在全球范圍內，海草草甸的衰退趨勢已經足夠明顯，但與其完全依賴自然恢復，不如從海草自身的生存策略中尋找修復的思路。

海草依靠克隆擴張快速鋪展，又依靠種子傳播維持遺傳多樣性，這兩種方式恰好為人工干預提供了參考。目前許多海草修復項目正是在模擬這些自然過程，通過結合移植根狀莖和播撒種子兩條路徑，嘗試重建被破壞的海底草甸。

在一些條件相對穩(wěn)定的淺海區(qū)域，研究人員會直接移植健康海草的地下莖，讓它們在新的區(qū)域重新扎下根并繼續(xù)向外延伸。這種方式能在短時間內恢復一定的覆蓋度。但單純依賴克隆擴張也存在局限，尤其是面對未來可能發(fā)生的環(huán)境波動時，遺傳單一的群落仍然容易受到威脅。因此，越來越多的修復項目開始重視種子的作用，希望通過提高遺傳多樣性來增強草甸的長期穩(wěn)定性。

種子修復的做法通常是通過采集大量的海草生殖枝，在實驗條件下促進種子成熟，然后將篩選后的種子用泥丸包裹后重新播撒到目標海域。在一些海草種類中，種子的漂浮特性能夠幫助它們找到適宜的沉積環(huán)境，從而提高建立新群落的成功率。相比克隆移植，種子修復的過程更接近自然更新，速度較慢，但對構建一個具有韌性的草甸更為關鍵。目前已有研究表明，混合來源的種子能顯著提高海草群落在極端天氣事件后的恢復能力。

河北唐山沿海鰻草海草床生態(tài)修復（圖片來源：科學網）

人工修復只是第一步，維護海草的長期生存更依賴對環(huán)境壓力的管理。減少近岸污染、保護自然的淺海地形、限制拖網和頻繁拋錨等活動，都是讓海草有機會重新擴張的基本條件。一旦外部壓力下降，海草依靠自身的兩套生存策略往往有能力在多年內重新建立穩(wěn)定的草甸結構。換句話說，海草的恢復能力并未消失，只需要一個可持續(xù)的外部環(huán)境，讓它們的自然機制得以發(fā)揮作用。

了解海草的演化策略并不僅僅是生物學興趣，它直接關系到我們如何保護和修復沿海生態(tài)系統(tǒng)。越深入地理解它們的生長與繁殖機制，越能找到有效的干預方式。在環(huán)境變化和人類活動持續(xù)影響海洋的今天，這樣的知識顯得尤為重要。

參考文獻：

[1] 杜建國, 陳煒霖, 邱廣龍, 等. 海草有性繁殖成花誘因研究進展與展望[J]. 漁業(yè)科學進展, 2023, 44(4): 01–11

[2] 劉明杰. 鰻草有性繁殖特征及生態(tài)修復技術研究[D]. 中國科學院大學(中國科學院海洋研究所), 2023.

[3] 岳世棟. 黃渤海日本鰻草退化機制及生態(tài)修復研究[D]. 中國科學院大學(中國科學院海洋研究所), 2022.

[4] 張孟潔. 典型熱帶海草和海藻的生理生態(tài)適應性研究[D]. 中國科學院大學(中國科學院海洋研究所), 2022.

[5] 徐少春. 黃渤海鰻草（Zostera marina）種群特征及生態(tài)修復研究[D]. 中國科學院大學(中國科學院海洋研究所), 2021.

[6] Yue S, Zhang X, Xu S, et al. Reproductive strategies of the seagrass Zostera japonica under different geographic conditions in northern China[J]. Frontiers in Marine Science, 2020, 7: 574790.

[7] Zhang Y, Yue S, Wang X, et al. Global transcriptome dynamics of seagrass flowering and seed development process: insights from the iconic seagrass Zostera marina L[J]. Frontiers in Plant Science, 2025, 16: 1545658.

[8] Liu M, Wang X, Liu X, et al. Variation in seed traits among different eelgrass populations in China[J]. Global Ecology and Conservation, 2025, 57: e03375.

[9] Liu M J, Qiu T L, Xu S C, et al. Effects of seed tape on eelgrass (Zostera marina L.) seed germination and seedling development: A study into seed tape sowing technology for seagrass restoration[J]. Journal of Plant Ecology, 2025: rtaf168.

[10] Haverbeck D, Olivé I, Dattolo E, et al. Contrasting Genetic Diversity and Connectivity at the Eastern Range Edge of the Mediterranean Seagrass Posidonia oceanica[J]. Authorea Preprints, 2025.

來源：科學大院

編輯：zzz

轉載內容僅代表作者觀點

不代表中科院物理所立場

如需轉載請聯(lián)系原公眾號