科学家和农民正在开发大型藻类的潜力,以帮助清理世界上一些污染最严重的海洋环境。
我国已经有1700年的海藻养殖历史。沿海地区的居民首先收获了各种各样的藻类,作为食物和动物饲料。但后来随着这种做法越来越普遍,它们被用于工业用途和营养补充品。
如今,我国仍然是世界上最大的海藻生产国(2018年,我国的海藻产量占全球总产量的60%),但许多其他国家正开始意识到这种独特的海洋作物的潜力。
某些红海藻品种含有高达25%的蛋白质,但其他品种也富含镁、铁和其他高营养矿物质。现在,海藻养殖是世界上增长最快的水产养殖方式,而且在短期内没有放缓的迹象。
在阿拉斯加,这里是北美最大的海藻养殖场所在地,2019年农民生产了超过50.8吨的海藻,比2017年该州首次商业收获增加了200%。
农民们利用面积只有几十亩的小型场地,在水下花园中种植海藻,这些水下花园由悬挂的长绳组成,利用整个水柱来节省空间。它很经济,相对简单,而且对环境有很多好处。
研究表明,除了作为营养物和食物的来源外,海藻还可以发挥关键作用。在应对一些困扰我们当今世界的最严重问题的生态系统中发挥重要作用:气候变化和海洋污染。
海藻养殖的环境效益
海藻不需要喂养或施肥,因为这种作物从阳光和海洋中的天然营养物质中获得它需要的一切。
这意味着在这个过程中没有合成农药、淡水或砍伐森林,同时为当地海洋生物提供栖息地,并改善水质。
更有效的碳封存
大型海藻有能力像其他沿海植物一样封存碳,如红树林和海草,具有可持续性。
因为有机物被埋在水下的土壤中,所以海藻并不是将二氧化碳储存在靠近海岸的地方,而是更有可能移动到更深的深海沉积物中,因为它的栖息地是更多被侵蚀过的岩石层。
由于海藻中的碳储存在离海岸更远的地方,它不太可能受到干扰并返回到大气中。
事实上,大型藻类有潜力通过这种方式每年封存1.73亿吨二氧化碳,其中90%的封存是通过出口到深海进行的。
甚至奶牛也会受益
研究表明,在牛饲料中添加一小部分海藻,可以减少动物80%以上的温室气体排放。
对抗海洋酸化
海洋是世界上最大的碳汇聚地之一,吸收和储存碳化合物,以降低大气中高浓度的二氧化碳。
这一自然过程有助于控制地球上的二氧化碳,但最近温室气体排放的上升(主要来自化石燃料的燃烧)已经造成了太多的二氧化碳。
其结果是海洋酸化,这对从软体动物、螃蟹到鱼类和珊瑚礁等海洋物种造成了巨大的负面影响。
这就是海藻的用处。海藻不仅生长迅速,而且还能吸收水中的二氧化碳。
2021年的一项研究比较了我国的3个海藻养殖场,发现该地区的地表水pH值增加了0.10,足以有效地缓冲酸化。
污染治理
海藻不仅能吸收二氧化碳,还能像海绵一样吸收重金属和其他沿海污染物(比如径流中的污染物)。
当然,出于这个原因种植的海藻不能食用,但它确实提供了一种潜在的、便宜的、全天然的解决方案,帮助改善海洋生态系统的健康。
这些拥有快速生长的大型海藻的农场还为鱼类和其他海洋生物创造并恢复了栖息地,为濒危物种提供了避难所。
径流是最具破坏性的海洋污染之一,很大程度上是因为很难确定其确切来源。
根据美国国家海洋和大气管理局的数据,海洋环境80%的污染来自陆地,既有大规模工业化农业的化肥和杀虫剂等较大来源,也有化粪池和车辆等较小来源。
径流在到达水体的过程中还会带走其他污染物,增加过多的硝酸盐,如磷和氮,导致有害藻类大量繁殖和低氧海洋“死区”的形式的环境问题。
养殖海藻可以减少这些物质的生成,同时产生氧气,减轻这些地区的因果关系。
世界上最严重的死亡区域之一位于美国墨西哥湾,2019年该地区的面积超过20277平方公里。
加州大学圣巴巴拉分校的一组研究人员发现,9%的海湾适合海藻养殖,在不到1%的区域培育海洋作物可能达到美国减少污染的目标。
海藻养殖的积极社会影响
从长远来看,扩大海藻养殖市场可能意味着支持更多的就业机会,并创造更好的全球粮食安全。
一家名为卡斯卡迪亚海藻的加拿大公司正在成为北美最大的养殖海藻供应商,该公司与当地原住民团体合作,提供符合他们文化传统的有意义的工作。
海藻养殖的局限性
当然,海藻养殖也有一些潜在的不利因素。如果不谨慎地进行大规模种植,可能会产生负面的生态影响,并改变海洋生境。
不受管制或过度生产的海藻可能会影响其他依赖光合作用的海洋生物获得的自然光的数量。
此外,运输、干燥和将海藻转化为生物燃料、生物塑料或食物的技术本身也会占用资源并排放二氧化碳。
也有可能碳捕捉作物的工作做得太好了,从野生生态系统中带走了太多的营养物质。
然而,随着研究继续深入到负责任的海藻养殖,以解决我们最紧迫的环境问题之一,我们可能会发现,大型海藻的广泛应用超越了任何障碍。
例如,处理营养物污染的经济价值可以降低废水处理的成本。根据水质,将海藻转化为生物燃料、肥料或饲料也是如此。
这一平衡将归结为环境保护、创业精神和科学研究的结合,这种合作是一种崇高的合作,因为投资可以提供一个缓解气候变化和帮助拯救我们的海洋的重大机会。