地中海(Mediterranean Sea)是世界上最大的陆间海,分别被北面的欧洲大陆、南面的非洲大陆以及东面的亚洲大陆所包围,东西长度大约为4000千米,南北最宽处大约为1800千米,平均深度为1450米,最深处超过了5000米,水域面积约为2,500,000平方公里。地中海的海岸线长达446,000千米,总共有22个国家与之接壤。直布罗陀海峡(Strait of Gibraltar)、达达尼尔海峡(Dardanelles)和苏伊士运河(Suez Canal)分别使地中海与大西洋(Atlantic)、黑海(The Black Sea)以及红海(The Red Sea)相连。此外,还有尼罗河(Nile)、罗纳河(Rhone)、埃布罗河(Ebro)和波河(Po)等河流往地中海中源源不断地注入淡水。

地中海以亚平宁半岛(Appenine Peninsula)、西西里岛(Sicily)和突尼斯(Tunisia)之间的突尼斯海峡为界,分为东地中海和西地中海两个部分,其中西地中海较东地中海在海水温度、盐度、营养成分等方面更胜一筹,比较适于渔业等海洋经济产业的发展。历史上的地中海沿岸地区也是古代文明的发祥地之一,孕育了闻名于世的古埃及文明、古希腊文明等古代文明,波斯帝国和古罗马帝国也在此地盛极一时。如今,地中海在旅游业、渔业、远洋运输、化石能源开采、生物多样性、地缘政治等领域依然有着十分重大的价值和战略意义。

地中海地图。 (Wikipedia)

地中海地图。 (Wikipedia)

以色列作为地中海的沿岸国家之一,与东地中海中的黎凡特海(Levantine Sea)有着长达190千米的海岸线,其海滩以砂质海滩(Sandy Beach)和岩石海滩(Rocky Beach)为主。此外,在以色列的地中海沿岸地区还分布着独特的海岸风成砂岩(Kurkar Sandstone)以及石灰岩(Limestone),构成了以色列地中海海滨地区的一道亮丽的风景线。

地中海以色列段的海岸风成砂岩。 (罗锦程 摄)

地中海以色列段的海岸风成砂岩。 (罗锦程 摄)

以色列滨海地区的海岸风成砂岩除了具有旅游观光价值以外,同时也是不少稀有动植物的栖息地,此外还具有抵御海啸等自然灾害的能力以及用作建筑材料的功能。然而,目前在以色列境内的海岸风成砂岩的分布面积却在不断的缩减。

流经埃及和埃塞俄比亚境内的尼罗河中所带来的泥沙是以色列海岸风成砂岩主要来源,但是自从埃及上世纪修建了阿斯旺大坝(Aswan Dam)以后,由于大坝的阻塞作用,导致以色列沿岸的砂岩再也不能通过尼罗河得以补充,再加上近年来以色列房地产行业在地中海沿岸地区的“入侵”以及一些越野车在质地松脆的海岸砂岩上肆无忌惮的行驶,已经造成了以色列境内的海岸风成砂岩分布面积从奥斯曼帝国(Ottoman Empire)时期的285平方千米锐减到了现在的109平方千米左右,致使以色列地中海沿岸地区在面对海啸等灾害的能力大为削弱,同时也导致了一些以海岸风成砂岩为栖息地的稀有动植物濒临灭绝。

以色列地中海沿岸地区的海浪高度有时会在强风的作用下达到8至10米,巨浪对沿岸地区的港口设施和居民房屋造成了很大的威胁。为了削弱地中海海浪的冲击力以保护港口等海岸设施,以色列在其沿海地区也修建了不少防波堤(Wavebreaker)。防波堤的修建虽然在保护港池岸线不受冲蚀等方面起到了一定的作用,为船舶的停靠提供了一个相对平静的港湾,但是与此同时也造成了不少环境问题。

特拉维夫沿海地带的防波堤。(haaretz.com)

特拉维夫沿海地带的防波堤。(haaretz.com)

首先,由于海岸防波堤的阻拦作用,导致了海滩沙在其保护范围内发生淤积,海滩上的沙子不再被循环往复的海浪冲洗,造成海滩沙的污染十分严重。以色列海岸沙滩环境的恶化也导致了以沙滩为主要栖息地的海龟等海洋生物的繁殖能力下降,打破了当地海洋生态系统的生态平衡。其次,海岸防波堤的修建也扰乱了正常的海水循环路径,造成防波堤内常常有涡流(Eddy)出现,对在此区域内游泳者的生命安全造成了巨大的威胁,因此在以色列的一些防波堤保护范围内常常会设有禁止游泳的标识。此外,海岸防波堤由于其材质大多以石头为主,十分易于海藻等藻类植物在其表面生长,工作人员在防波堤上作业时会有滑倒的危险。当海藻死亡后分解腐败时,还会散发阵阵恶臭,严重破坏了当地的环境。在生态学影响方面,由于目前的海岸防波堤的材质较为单一,往往只适合某些海洋生物在此生存,大大降低了防波堤附近的生物多样性,也很大程度上削弱了对外来入侵物种的抵御能力。

以色列海滩的禁止游泳标志。(mantaray.co.il)

以色列海滩的禁止游泳标志。(mantaray.co.il)

埃及境内修建的苏伊士运河连接了地中海与红海,提供了从欧洲至印度洋和西太平洋附近地区最近的航线,是世界上使用最为频繁的海上航线之一。然而也正是因为苏伊士运河的兴建,致使红海和地中海这两个从未接触过的海洋直接相连,导致了大量原本栖息于红海海域的海洋生物大批地进入地中海海域,而地中海海域的原生海洋生物却几乎没有通过苏伊士运河进入红海,造成以色列等地中海沿岸国家的海洋生物入侵现象十分严重。据统计,至少有55种红海原生鱼类经由苏伊士运河进入了地中海,由于它们在地中海海域内没有天敌,其中又有至少6种红海原生物种在地中海海域达到了“人口爆炸”的阶段,目前在以色列地中海沿岸地区所捕捞的鱼类中大约有54%为外来入侵物种。

这些外来入侵物种导致地中海的应变适应力(Resilience)大为削弱,它们与地中海的原生海洋生物争夺资源,造成部分地中海原生物种濒临灭绝,严重危害了地中海海域内的生物多样性。其中不少外来入侵物种还会传播疾病,造成大量的海洋生物得病死亡。还有的外来入侵水母甚至会大批地钻入位于以色列沿海地区一些火力发电厂的冷凝装置,造成设备管路发生堵塞,对火电厂的正常运营造成了巨大的威胁。

以色列哈德拉火电厂中入侵的水母。(haaretz.com)

以色列哈德拉火电厂中入侵的水母。(haaretz.com)

因全球气候变化带来的种种影响也正在时刻威胁着以色列的海洋生态环境。第二次工业革命以后,地球大气中的二氧化碳含量急剧上升,在造成全球气候变暖的同时也导致了海洋酸化(Ocean Acidification)的问题,酸化的海水对地中海中软体珊瑚(Soft Coral)的生存造成了很大威胁,不少珊瑚因此发生了珊瑚白化(Coral Bleaching)的现象并最终因为失去营养供应而死亡。此外,由于海洋酸化也改变了海洋的化学性质,降低了海水的pH值,不利于珊瑚的钙化过程,并且对现存的珊瑚礁以及海岸石灰岩有着强大的侵蚀作用。由于全球气候发生变化,海藻出现大规模繁殖的几率也大大增加,往往会导致海岸地区铺天盖地的都被海藻所覆盖,当海藻死亡后,其分解反应又会产生阵阵恶臭,对沿海地区的生态环境造成严重影响,其中还有部分海藻会和珊瑚发生竞争以争夺海洋中的养分,导致珊瑚种群数量降低。

珊瑚白化现象。(insideclimatenews.org)

珊瑚白化现象。(insideclimatenews.org)

全球海洋pH值变化趋势。(IPCC)

全球海洋pH值变化趋势。(IPCC)

海洋污着生物(Marine Fouling Organisms)指能够附着在船体或者其它海中设施表面上的海洋生物,在地中海中就有许多以藤壶(Barnacle)为代表的海洋污着生物。海洋污着生物会增加海中建筑物的截面积,增强波浪和海流的冲击力,还会与海洋中所养殖的贝类、藻类等经济作物争夺附着基和饵料。更加严重的是,海洋污着生物一旦粘附到轮船上会大大增加舰船表面的粗糙度,从而增加了轮船航行的阻力,导致轮船的性能大为降低。根据计算统计,受到海洋污着生物影响的轮船行驶相同的航程要比未被污染的轮船多消耗40%的燃油。此外,轮船也会因为海洋污着生物的附着而排放更多的二氧化碳和二氧化硫气体,既不低碳、也不环保。为了维护轮船的航行性能,轮船还要频繁的入坞(Docking)以清理船舶表面的附着物,需要耗费大量的人力物力财力。

在此背景下,能够避免海洋污浊生物的轮船抗生物污着剂(Anti-fouling Agent)应运而生。轮船抗生物污着剂的发明每年能为全世界节省超过600亿美元的运输费用,抗生物污着剂的应用除了能够大大节约因海洋生物附着造成的额外成本以外,还能够防止一些海洋生物通过吸附在远洋轮船上而给其它的海域造成生物入侵,可谓一举两得。

三丁基锡(Tributyl Tin, TBT)曾经是得到大规模使用的轮船抗生物污着剂,但是后来的观察研究却发现三丁基锡是一种强力的内分泌干扰物(Endocrine Disruptor),在受其影响的水域中已经有绝大多数的底栖生物(Benthic Organisms)出现了性畸变(Imposex)的问题,致使雌性海洋腹足类动物发育产生雄性腹足类动物的生殖器官。此外,三丁基锡还会在轮船在港口停泊时发生渗出,对港口周边的海产养殖业造成了严重的威胁。此外,还有一些轮船使用的抗生物污着剂存在重金属释放污染的问题,造成舰船所航行过的海域重金属污染十分严重。2008年,以色列宣布使用三丁基锡作为轮船防污剂非法,并用硅涂料暂时取而代之。

轮船上的海洋附着生物。(maritime-executive.com)

轮船上的海洋附着生物。(maritime-executive.com)

海洋垃圾(Marine Litter)是指海洋和海岸环境中具有持久性的、人造的或加工的固体废弃物。海洋垃圾会影响海洋景观、威胁航行安全、危害游泳者和潜水员的生命安全,能够对海洋生态系统造成严重的影响。

在海洋垃圾中,塑料微粒(Microplastics)的危害尤为严重。塑料微粒通常指尺寸小于5毫米的塑料碎片,它们原本由大块的塑料组成,在紫外线的作用下分解成为细小的塑料颗粒。这些塑料微粒的表面容易吸附海洋中的一些污染物,在海洋动物进食的过程中随之进入生物体内并发生富集(Bioaccumulation),其毒性还会伴随着时间的推移和食物链而被逐级地生物放大(Biomagnification),人类一旦食用了体内富集有塑料微粒的海洋生物,其后果是不言而喻的。此外,由于海洋垃圾的密度往往比海水密度大,通常都会沉降至海底,常常会导致海洋中的底栖生物(Benthos)发生窒息,对底栖生物的生存造成了巨大的威胁。

海洋塑料微粒垃圾。(fauna-flora.org)

海洋塑料微粒垃圾。(fauna-flora.org)

以色列除了拥有190千米的地中海海岸线外,在南部的红海亚喀巴湾(Gulf of Aqaba)沿岸城市埃拉特(Eilat)还拥有大约11千米的红海海岸线。以色列的红海海岸线虽短,但是其海岸系统(Coastal System)却十分的重要。埃拉特的附近海域是红海珊瑚礁分布范围的最北端,有着十分丰富珊瑚生活群的红海,是埃拉特重要的旅游资源之一。

红海海滨城市埃拉特鸟瞰图 。(Wikipedia)

红海海滨城市埃拉特鸟瞰图 。(Wikipedia)

由于各方面的原因,“地球的肚脐”——死海(Dead Sea)的面积已经从上世纪30年代的1020平方千米缩减至现在的600平方千米左右,死海的水位则从80多年前的-390米下降至如今的-430米,正在以每年1米的速度下降,死海面临枯竭的危险。为了拯救死海,以色列设计出了将红海亚喀巴湾海水引入死海中的红海-死海沟渠工程(The Red Sea – Dead Sea Conduit)。

按照设计,红海-死海沟渠的长度约为180-200公里。沟渠一旦建成,每年将有20亿立方米的水量从红海输送至死海。由于死海水位低于海平面四百多米,在将亚喀巴湾(Gulf of Aqaba)的红海海水抽上来后注入死海的途中会产生好几百米的高度落差,如果在沟渠中间建设一个海水淡化厂,工程师们则可以利用该高度差所产生的重力势能为红海的海水淡化提供所需的能量,经其淡化的红海海水可供沟渠附近的以色列、巴勒斯坦和约旦使用。此外,海水淡化的副产物盐卤(Brine)还能够在经过处理之后注入死海来稳定死海的组成成分,一举两得。红海-死海沟渠的建成将在拯救死海的同时也能通过为沟渠周边的国家和地区供应淡水来促进中东地区的和平稳定。

然而,红海-死海沟渠也可能会对红海亚喀巴湾的海洋生态环境造成影响。红海-死海沟渠一旦投入运营,每年将有高达20亿立方米的海水从亚喀巴湾的红海中被抽走,其抽水速度高达63立方米每秒。大规模的抽水过程可能会扰乱亚喀巴湾的天然海洋环流,功率强大的抽水机可能会使在海底沉积已久的营养矿物质突然间脱离海底表面而进入水体,导致亚喀巴湾海水中的矿物质组分发生突变,在造成海洋浑浊度升高的同时也大大增加了发生海藻大规模繁殖的风险,并可能危及到当地的渔业产业发展。红海-死海沟渠的修建可能会导致红海亚喀巴湾的海洋生态环境遭受不可逆的破坏。

红海-死海沟渠示意图。(treehugger.com)

红海-死海沟渠示意图。(treehugger.com)

针对以上种种海洋生态环境方面存在的挑战,以色列也采取了不少相应的措施来予以应对。有关以色列沿海地区海岸风成砂岩分布减少的问题,目前较为可行的方法是从埃及和约旦这两个以色列邻国引进巨石(Megarocks),并与大型混凝土块(Concrete Blocks)配合使用来充当原有海岸风成砂岩的抗风浪的作用,保护沿海地区免受海啸等自然灾害的影响。

面对因海岸防波堤的建设导致的沙滩枯竭污染的问题,目前在以色列境内有不少环保类NGO每年都会参与防波堤内沙滩的清洁和更换工作,这项工作也得到了相关的市政部门在资金上的支持,在一定程度上遏制了沙滩环境发生进一步恶化的趋势。目前以色列的ECOncrete公司正在努力研发一种新型防波堤,该公司通过对防波堤的材质进行优化,采用材质和形状不同的石头或者混凝土甚至橡胶来修建防波堤,并且还在防波堤附近设置人工鱼礁(Artificial Reef),此举吸引了众多不同种类的海洋生物前来“安家”,由此可以形成许多各种各样的生物龛位(Ecological Niche),大大地增加了防波堤附近海域的生物多样性,对抵御生物入侵起到了不容忽视的作用。新型的海岸防波堤既保护了沿海地区免受大浪的影响,同时还促进了海洋生态系统的多样化,可谓一举两得。

ECOncrete公司的新型海岸防波堤。(econcretetech.com)

ECOncrete公司的新型海岸防波堤。(econcretetech.com)

目前,以色列和欧洲的科研团队正在进行合作以研制一种基于仿生学(Biomimicry)原理的低毒性、经济廉价且环境友好的抗生物污着涂料——BYEFOULING,以应对当前抗生物污着剂可能带来的潜在生态威胁。这种新型轮船抗污着剂的使用既能够保证轮船免受海洋污着生物的影响,维持其最佳的运行性能,同时了保护了海洋生态环境免受抗污着剂本身的影响而造成海洋生态方面更大的损失。

新型抗生物污着涂料BYEFOULING喷涂作业。 (sintef.no)

新型抗生物污着涂料BYEFOULING喷涂作业。 (sintef.no)

对于海洋塑料微粒垃圾,以色列目前也有一些初创公司在研究生物膜(Biofilm)技术对海洋垃圾的处理能力,以实现海洋垃圾的生态处理。关于红海-死海沟渠运营后可能造成的环境影响,则要做好开工以前的环境影响评估(Environmental Impact Assessment, EIA)工作,将工程可能带来的海洋生态环境方面的负面影响降到最低。

针对以色列滨海地区常常出现藻类植物大量繁殖的问题,以色列特拉维夫大学环境学院(Porter School of Environmental Studies, Tel Aviv University)的Alexander Golberg课题组正在研究海藻的生物质精炼,试图从海藻中提取出蛋白质、脂质、糖类等有实用价值的物质以用于生物燃油、保健食品、化妆品甚至抗肿瘤药物,从而实现海藻的最大程度利用。

特拉维夫大学环境学院海藻养殖中心。(罗锦程 摄)

特拉维夫大学环境学院海藻养殖中心。(罗锦程 摄)

以色列特拉维夫大学分子微生物学与生物技术系(Departments of Molecular Microbiology and Biotechnology, Tel Aviv University)的Eugene Rosenberg教授课题组通过研究珊瑚与微生物之间的关系,发现可以通过微生物手段来防止珊瑚发生白化现象,其研究成果已经发表于Nature Reviews Microbiology期刊上,有望为解决珊瑚白化的问题提供新的方法。而要从根本上解决海洋酸化的问题,则需要世界各国携手合作,努力实现节能减排,进而从源头上降低二氧化碳的排放量,通过扭转全球气候变化的趋势来解决海洋酸化所带来的问题。

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