科學家恢復福島海嘯破壞的漁業和海洋環境

地震之前，學生在露出海面的巖石上研究潮汐帶生物(左)。震后由于地面下沉，這里的巖石被永久地淹沒(右)。

　　當漁船到達目的地后，發動機停止了運轉，船長表示“好了”之后，甲板上變得熱鬧起來。打開右舷的圍欄，船員扔下容量為10升、被綁在繩索上的塑料瓶，船員利用這些塑料瓶收集海面的樣本，然后采集10米、20米和30米深的海水樣本。在左舷，船長投擲出一個3米長的細網格浮游生物網。幾分鐘后，他用手將網拉上來，并將捕獲物放置在小罐子里。為了測量濁度，他還沉下一個餐盤大小、系纜繩的白色丙烯酸磁盤，并記下了它消失時的深度。

　　在2011年3月11日之前，日本的太平洋海灣——仙臺市東部地區——以裙帶菜海藻和牡蠣養殖聞名于世。但是一場9.0級地震引發的強烈海嘯將這一切摧毀，大部分漁船和陸地設施也化為烏有。

　　浮標再次出現在這個海灣，預示著水產養殖業的回歸。但是它決不是回到一如往常的境況。去年，這里通常是深綠色的裙帶菜變成了淡黃色，沒有人愿意買它。解決海藻變色之謎只是科學家面臨的諸多挑戰之一。曾經在淺海區富集的鮑魚和海膽也無影無蹤。鰭魚也十分罕見。這個災前漁業收入占20%~30%的地區，其經濟主要依賴海洋的饋贈。

　　這個在3月的一個清晨開始的巡航是了解日本東北海嘯如何影響海洋生態學以及監督其修復的一項史無前例努力的一部分。在今后的10年中，來自超過12個機構的300多名研究人員將記錄那些改變生物多樣性和海洋生物遺傳的水體質量、污染和最大洋流的每一次改變。其中一個最大的挑戰是梳理強化沿海開發和濕地開墾可能如何加重海洋災難，以及陸地重建將如何使海洋環境退化。通過與當地漁業合作社合作，研究人員希望能幫助發展可持續漁業計劃以及復興當地水產業。

　　破碎的建筑、殘破的汽車，以及被洪水沖毀的道路和鐵軌，更不必說逝去如此多的生命：地震和海嘯讓沿岸城市滿目瘡痍，并且人們能夠清楚地看到它們對城市的創傷有多大。這場災難對于海洋生態系統的影響也極為嚴重，但是這種損害難以識別。建筑的移位改造了海岸線，淹沒了濕地并改變了洋流。湍流摧毀了海草林，沖走了貝類和魚類養殖區。

　　海嘯是一種常規現象，隨著時間的推移沿海環境會逐漸修復。但是日本福島地震帶來的災難是獨一無二的。日本東北大學海洋種群遺傳學家Akihiro Kijima表示，東北海嘯將大量人造物體的殘骸沖到海中，這場海嘯遠比2004年發生的印度洋海嘯更兇猛。東北沿海地區也比2004年海嘯襲擊的地區更為發達，這里狹窄的海岸上密布著建筑和工業設施。盡管人們能清掃房屋、損壞的船和汽車的碎片，以及儲油罐和工廠泄漏的燃油和化學品等，但這是第一次，海嘯導致海洋出現大量的放射污染。

　　2012年1月啟動的日本東北生態系統相關海洋科學(TEAMS)十年項目仍在確立觀察點和收集基線數據。在某些地區，研究人員已經持續數年觀測水質和海洋生物，另外他們還須估算和推測災前的狀況。

　　但是科學家已經著手進行準備性觀察。該項目的一位負責人表示，木島出現黃色裙帶菜可能的原因之一是海岸沉降，這似乎能改變洋流。“新鮮的海水不再涌入志津川海灣的內陸河段，并且渾濁的水也難以排出，因此近岸海洋生物急需養分。”他說。

　　至少一支研究隊伍在TEAMS啟動前就開始了相關研究工作。這場災難僅3個月后，東北大學海底生物研究專家Masakazu Aoki就開始每月檢測3個海灣的26個地點。該研究小組注意到，海嘯引起的湍流沖走了巨藻等海藻，或將其葉狀體剝離，并且巖石底部的一些區域被泥土覆蓋。以藻類為食的鮑魚、海膽以及其他生物大量消失，當然也有一些以某種方式堅持下去的成熟個體除外。

　　去年秋天，事情有了轉機。Aoki小組觀察到新的巨藻在生長，盡管由于持續的渾濁，巨藻在4米以下的水域極為少見。另外幼小的海膽也開始出現。Aoki說：“不過令人好奇的是，鮑魚依然未被發現，原因尚不明確。”

　　Aoki及同事發現了地震和海嘯危害的擴展區域，這里逃離了波浪的沖擊。牡鹿半島的西邊——從本州島向南突出到太平洋的部分——抵擋住了海嘯的打擊，海浪從東部襲擊了這里。但是地震使得該地區的海岸下沉了近90厘米。

　　生長在此處深水區的巨藻急需陽光和養分。Aoki說，盡管沒有受到湍流的直接襲擊，但是半島西岸被海嘯疏浚泥所淹沒，這對巖石海岸種群會產生深刻的影響。在這里，巨藻、海膽和鮑魚同樣遭到極大打擊。

　　海洋生態系統的改變可能很難逆轉。作為TEAMS的一部分，日本研究人員在3月23日于仙臺市舉行的一場研討會上與研究2004年印度洋海嘯的專家交換了意見。馬來西亞理科大學海洋生態學家Zulfigar Yasin也認為，海嘯后的泥土是一個影響因素。“總生物量能恢復，但存在動物群構成的長期變化。”Yasin說。那些能夠忍受渾濁水質的魚類涌入，并生活在這里。在日本東北，濁度被認為是一個慢性問題，沿岸地區重建也使得污水流入河中和海灣。

　　在志津川灣，泥土也同樣讓取樣人員關心。完成水取樣后，他們采用勺狀的抓斗式取樣器取回泥土桶。從一個抓斗中，研究人員認真地按沉積層順序提取樣本。從另一個桶中，負責人記錄下了泥土的顏色和氣味，并欣慰地報告稱，沒有發現油或化學品的痕跡。

　　該研究小組篩選了幾個桶中的底棲生物和甲殼類動物，并將它們放置到罐子里。在90分鐘里，研究人員收集到各式樣本70個。回到實驗室后，研究人員將進行鹽度、溶氧量、葉綠素、金屬和化學污染物分析，并研究密度和有機體種類。

　　船長開動發動機，駕著船只朝著位于灣口的取樣點駛去。Kijima提到，本次巡航和其他研究的目的并不僅是恢復該地區生態。“數據將歸檔，這樣一來將對下一場海難十分有用。”他說。