红树林在固碳与防灾方面发挥的作用

什么是红树林

红树林是对生长在热带与亚热带河口、海湾等海水与淡水交汇的咸淡水潮间带森林的统称,并非指某一特定物种,而是指进化出适应含盐泥地生存能力的多种树木的集合。全球分布着跨越红树科、马鞭草科等多个科的树种,不同地区的物种组成也各不相同。

全球分布:集中在热带与亚热带海岸

根据FAO(联合国粮食及农业组织)2023年的报告,截至2020年,全球红树林总面积估计约为1480万公顷。分布最广的是东南亚与南亚,仅印度尼西亚一国就占全球总面积的约两成。其次分布于非洲西岸、拉丁美洲的加勒比海沿岸及澳大利亚北部,大致以赤道两侧的回归线附近作为分布的南北界限。

全球已知的真红树植物约有70种左右,但其分布极不均衡。包括印度尼西亚、马来西亚在内的"印度-西太平洋区"集中了超过50种,仅印度尼西亚一国就记录有40多种,是物种多样性的中心地带。相比之下,从非洲西岸延伸至拉丁美洲、加勒比海的"大西洋-东太平洋区"仅有十几种,地区间的多样性差异十分明显。包括日本在内的东亚温带地区则处于这一多样性中心之外的"分布边缘"。

日本的红树林:仅分布于鹿儿岛县与冲绳县

在日本,红树林的自然分布仅限于鹿儿岛县与冲绳县,两县合计记录有20个岛屿共214处自然分布地(鹿儿岛县6个岛屿39处、冲绳县14个岛屿175处)。规模最大的是冲绳县的西表岛,面积达602.099公顷,占日本国内总面积的68.3%。其次是石垣岛的101.824公顷与冲绳本岛的59.439公顷,仅这三座岛屿就集中了日本国内绝大部分的红树林。分布北限为鹿儿岛县日置市的神之川河口(北纬31度37分附近),而自然分布的最北端则被认为是种子岛西之表市的凑川。从全球范围看,这一纬度带也是红树林自然生长的最北端之一。

"红树林"这一名称与人类的关系

"红树林"这一名称本身并非指某一特定分类群的学术术语,而是世界通用的、泛指生长在咸淡水区域树木群落的俗称。东南亚与南美的沿海地区自古以来就将其用作薪炭材,以及单宁(染料、鞣皮原料)的来源,根与树干也被用作住宅建材。近年来,人们越来越认识到红树林作为固碳、防灾、渔业资源等生态系统服务的价值,远大于其作为木材或燃料的直接利用价值,政策重心也正从砍伐利用转向保护与修复。

生长在"海陆交界"的生态机制

红树林生长的潮间带是一个极端严苛的环境:每天两次随潮汐涨落,水位变化幅度可达数十厘米乃至数米。涨潮时根部完全浸没在海水中,退潮时则只剩下裸露的泥地。此外,海水的盐分浓度高于淡水,对大多数植物而言,根部难以从中吸收水分。构成红树林的树种为应对这双重困境,进化出了独特的形态。

气生根:兼顾呼吸与支撑的根系

由于泥地中氧气稀薄,许多红树林树种发育出裸露在地表或水面之上的"气生根"。红海榄等物种拥有的弓形支柱根,在稳固树干的同时,还能通过根系表面吸收氧气。木榄类具有的膝状根,以及秋茄树所见的笋状呼吸根,同样是为了呼吸而从泥中伸出的结构。

按潮位高低分层的带状分布

从侧面观察红树林,常常可以看到从海侧向陆侧、树种组成逐渐变化的"带状分布(区系分层)"现象。最靠近海水、受海水浸泡最严重的海侧边缘生长着耐盐性最强的物种,越往内陆则逐渐被受淡水影响更大的物种取代。这是因为不同物种能够耐受的盐分浓度、浸泡时长与土壤硬度各不相同而形成的分区共存现象,也说明即便在同一片红树林中,不同地点也连缀着各具特色的微环境。

排盐与浓缩盐分的机制

不同物种应对盐分的方式也各不相同。海榄雌一类的物种通过叶片背面的盐腺排出多余盐分,干燥后叶片表面有时会析出白色盐晶。红海榄等物种则通过根部细胞膜过滤盐分,只吸收接近淡水的水分。正是有了这些适应机制,红树林才能在其他陆生植物无法生存的咸淡水区域构建起庞大的生态系统。

胎生:在母树上发芽后再落入海中的繁殖策略

许多红树林树种拥有一种被称为"胎生"的独特繁殖方式。种子并非落地后才发芽,而是在仍附着于母树枝条时就已发芽,长成细长的棒状幼苗(胚轴),待充分成长后才落入水中。落下的胚轴漂浮在海水中,随洋流移动,一旦漂到条件合适的滩涂便会扎根定植。在种子落地后无法立即发芽的咸淡水环境中,这一机制被认为是一种预先储备发芽所需养分的适应策略。

胚轴的大小与形状因物种而异:红海榄一类的胚轴可长达数十厘米、呈棒状,而海榄雌等其他科的物种胚轴则只有数厘米长、形似小小的茧。棒状胚轴前端较重,因而能垂直漂浮在海面上,一旦漂到岸边便容易直接插入泥中扎根。正是这种漂流与定植的机制,使红树林得以借助洋流将分布范围扩展到新的滩涂与河口。

固碳:蓝碳生态系统的实力

红树林与海草床、潮间带滩涂一起被称为"蓝碳生态系统",指海洋与沿海生态系统吸收大气中的CO2并将其长期封存于土壤与植物体内的功能。自2009年联合国环境规划署(UNEP)的一份报告首次提出这一概念以来,该领域在应对气候变化的语境下持续受到关注。

最高可达陆地热带雨林3倍的碳储量

据研究综述,红树林生态系统每公顷平均有机碳储量高达711至766.8吨(以碳计),平均固碳速率为每年每平方米179.6克。这一储量相当于同等面积陆地热带雨林碳储量的最高约3倍。原因在于,除了地面上的树干与树叶之外,在缺氧的泥地中未被分解、持续堆积的有机物,能以数百年乃至数千年为单位持续封存碳。

砍伐与转用意味着"释放已储存的碳"

这一特性反过来也意味着,一旦砍伐红树林并将其转为养殖池或农田,泥地中历经数百年积累的碳便会迅速分解,以CO2的形式重新释放到大气中。红树林的消失之所以被形容为"打破储碳的存钱罐",正是因为如此,这也是保护与修复红树林同样被视为应对气候变化重要举措的原因。关于海洋整体在CO2吸收方面所扮演的角色,详见相关文章《海洋究竟吸收了人类排放的百分之多少CO2》。

被纳入国际碳信用体系

政府间气候变化专门委员会(IPCC)在2013年发布的湿地指南补编中,首次给出了将红树林等沿海湿地碳储量纳入各国温室气体排放清单的方法。以此为契机,依据国际核证标准(如"核证碳标准"VCS等),将红树林保护与修复所产生的CO2吸收量认证为碳信用、供企业购买以抵消自身排放的机制,在世界各地迅速普及。在印度尼西亚、肯尼亚、马达加斯加等红树林广泛分布的国家,借助这一机制筹集保护资金的行动正在加速推进。

削弱风暴潮与海啸威力的防灾功能

密集的红树林凭借树干、气生根与树叶对水流形成的阻力,发挥着逐级削减风暴潮与海啸能量的"绿色基础设施"作用。近年来,将红树林与防波堤、护岸等人工结构相结合的"混合型"防灾方法,也在多国得到深入研究。

实测数据揭示的削减效果

在孟加拉国哈蒂亚岛开展的研究显示,一条宽600米的红树林带能使风暴潮水位降低约0.45米。而在新西兰的一处调查点,穿过林地的波浪平均每公里衰减0.24米。衰减程度会因树木密度、树干粗细及林带宽度而异,因此要最大化防灾效果,保持一定的宽度与健康的密度至关重要。

2004年印度洋大海啸与"生物盾牌"理论

2004年印度洋大海啸发生后不久,印度尼西亚、斯里兰卡、印度等地相继出现多份观察报告,指出位于沿海红树林或海岸林后方的村落受灾相对较轻,这促使国际社会开始关注将红树林作为"生物盾牌"加以利用的思路。不过研究者也指出,其效果会因地形、海啸高度与入射角度等条件而存在很大差异,面对超出一定高度的海啸,仅凭红树林并不能完全保护人的生命安全。目前较为一致的看法是,只有将红树林与畅通的疏散路线及早期预警系统结合起来,其减灾效果才能得到最大程度的发挥。

全球每年避免650亿美元损失、保护1500万人

2020年发表于学术期刊《科学报告》(Scientific Reports)上的Beck等人的研究,对全球红树林所发挥的防洪效果进行了货币化估算,认为其每年能避免超过650亿美元的损失。该研究同时指出,若失去红树林,全球每年将有超过1500万人新增遭受洪水侵袭的风险。受益最大的国家包括美国、中国、印度与墨西哥,而按人口计算,越南、印度、孟加拉国的受益尤为显著。

1999年印度超级气旋提供的实证

发表于美国《国家科学院院刊》(PNAS)上、由Das与Vincent完成的研究,分析了1999年袭击印度奥里萨邦(现奥迪沙邦)的超级气旋灾害数据后发现,即便在剔除社会经济条件差异后进行比较,那些与海岸之间隔有较宽红树林带的村庄,死亡人数也显著更少。研究记录到,直接暴露在海岸线上的村庄遭受毁灭性打击,而距海岸距离相近、但受红树林庇护的村庄受灾则大幅减轻——这印证了红树林本身虽不及早期预警系统,但确实具有保护生命的效果。

沿海村庄尽数被毁,而红树林后方的村庄尽管与海岸距离相近,却幸免于难。

——摘自Das与Vincent(2009年)发表于PNAS的分析结果

相比混凝土海堤的成本优势

在将红树林作为防灾基础设施进行评估时,常被提及的一点是其相较于混凝土防潮堤与护岸的成本优势。防潮堤除建设费用外,还需持续投入维护修缮成本,而健康的红树林则能在自然更新换代中维持其功能,同时还能带来固碳与渔业资源供给等附加效益。虽然并非所有人工结构都能被红树林完全取代,但已有研究报告指出,若在防潮堤外侧保留或修复一条红树林带、采用"混合型"设计,有望降低护岸所需的高度与厚度。

养育幼鱼与虾苗的"海洋育儿所"

伸入水中的根系缝隙,为躲避天敌、同时觅食提供了绝佳环境。加之潮水带来的浮游生物与落叶分解产生的有机物十分丰富,红树林成为许多鱼类、虾蟹类幼体度过生命早期阶段的"育儿所"。更详细的机制可参阅相关文章《红树林为何是海洋的育儿所》,本节主要聚焦其与渔业的关系。

FAO在2004年公布的一项分析显示,全球商业捕捞鱼种中约30%依赖红树林生存,截至2002年其渔获量估计每年约达3000万吨。此外,2025年发表于学术期刊《Communications Earth & Environment》的一项研究估算,全球红树林每年支撑着超过7000亿尾幼鱼与幼虾的生长。尽管不同测算方法得出的数字存在差异,但多项独立研究均印证了红树林与全球渔业资源之间的紧密联系。

支撑沿岸渔业的经济价值

对红树林所产生的生态系统服务经济价值进行评估的研究显示,全球平均每公顷每年约为9900美元,其中仅渔业相关价值就估计在750至11280美元之间。不同地区的数字差异很大:一项针对墨西哥加利福尼亚湾沿岸的调查发现,红树林边缘地带每公顷每年支撑着约37500美元的鱼类与蟹类渔获,该地区小规模渔业渔获量中有32%为红树林相关鱼蟹种类。

与珊瑚礁、海草床相连的生态网络

在红树林中长大的幼鱼,大多会随着成长逐渐转移到大叶藻场等海草床,进而移向外海的珊瑚礁。这三类生态系统并非各自独立,而是通过幼鱼的迁移形成一条相互连通的生态廊道。有观点指出,红树林的消失也可能波及这条廊道尽头珊瑚礁的渔业资源,正是基于这种生态系统间的紧密联系。

虾蟹养殖与红树林之间的两难困境

颇具讽刺意味的是,砍伐红树林后建成的斑节对虾、南美白对虾养殖池,长期以来被视为全球红树林消失的主要原因之一。然而,这些养殖池本身最初依赖的,正是红树林孕育的野生虾苗,以及以林地供给的有机物为起点而形成的丰富沿海生态系统。失去周边红树林的养殖池往往在数年内水质恶化而遭废弃,这种短期转用损害长期生产基础的矛盾,也是近年来的修复项目越来越多地将养殖业者纳入其中的背景所在。

• 锯缘青蟹:东南亚重要的食用蟹种,在根系间成长
• 斑节对虾・日本对虾等幼虾:以红树林根系缝隙为藏身之所
• 咸淡水虾虎鱼类:以落叶分解产生的有机物为食

全球红树林正在加剧的消失危机

尽管拥有如此多样的功能,红树林在全球范围内仍持续减少。据FAO分析,2000年至2020年的20年间,全球共损失67.7万公顷,同期通过人工造林与自然恢复新增39.3万公顷,两相抵消后净减少28.4万公顷。与过去的年减少率相比,近年来减少速度虽有所放缓,但净减少的趋势依然在持续。

主要原因是转为养殖池、农田与城市开发用地

被反复提及的消失主因包括:转为虾类等养殖池、以水稻种植为代表的农田开发,以及港口、住宅用地等基础设施建设。由于红树林在外观上容易被视为利用价值较低的泥地,在经济开发的优先序中往往被靠后考虑,短期的土地用途转换由此导致了固碳与防灾功能的长期丧失。

1980年代以来的急剧减少与近年趋缓

生态学家Valiela等人在2001年发表的分析估计,仅1980至1990年代这一时期,全球红树林就减少了约35%。若以1980年为基准,也有评估认为全球红树林原始面积迄今已消失约三至四成。不过,近年的卫星数据分析显示,大约以2010年前后为分界点,全球范围内新增造林与自然恢复的面积已开始超过消失面积,转为"净增长",这表明尽管地区间差异仍然存在,但形势已从此前的一味消失,开始出现恢复的迹象。

从地区分布看,历史上红树林的消失主要集中在东南亚与南亚。在拥有全球最大红树林面积的印度尼西亚与缅甸等地,除养殖池转用外,棕榈油种植园的扩张在部分地区也构成了消失压力。另一方面,巴西、厄瓜多尔等拉丁美洲部分地区以及澳大利亚北部,面积则保持相对稳定,可见消失风险并非全球一致,而是深受各地区土地利用政策的影响。关于同属潮间带湿地、在日本历史上不断被填埋的滩涂,详见相关文章《滩涂为何会被填埋》。

IUCN:半数以上面临2050年前崩溃的风险

世界自然保护联盟(IUCN)在评估中,除了过往的消失情况外,还纳入了气候变化导致的海平面上升,以及气旋・台风日趋频发与增强等未来风险因素,警告称全球一半以上的红树林生态系统面临2050年前崩溃的危险。尽管近年来各国加强了土地用途转换方面的监管,消失速度有所放缓,但气候变化这一新的压力,使得未来的走向依然充满不确定性。

海平面上升与"海岸挤压"这一新威胁

近年研究中尤其受到关注的,是被称为"海岸挤压"的现象。海平面上升后,红树林本应通过缓慢向陆地一侧迁移生长范围来求得生存。然而,一旦其内陆一侧已被堤坝、农田、养殖池、城镇等人工用地占据,失去退路的红树林便会被海侧的侵蚀与陆侧的屏障两面夹击,导致面积不断缩小。有研究估算,在海平面上升与沿海开发相叠加的情况下,生长在潮位较高处的群落,其适宜栖息地最多可能损失超过80%。即便不涉及任何砍伐,开发行为本身通过堵死红树林的"退路",同样会成为将其推向消亡的因素,这一点常常被忽视。

迈向修复的挑战:企业与地方社区的行动

随着红树林的价值得到国际社会认可,企业与地方政府投入资金开展修复与保护的行动也在不断扩大。尤其是近年来,将植树造林与保护活动所产生的CO2吸收量认证为"碳信用"、供企业用于实现脱碳目标的机制,正在各国逐步完善。

日本企业在印度尼西亚与非洲的红树林植树活动

日本的综合商社也已进入这一领域。2023年,住友商事出资支持印度尼西亚苏门答腊岛正在推进的红树林植树项目,并签订合同,长期采购随树木生长而产生的碳信用。该公司还宣布,将于2025年在马达加斯加与莫桑比克开展基于红树林植树的碳信用业务。住友林业也于2023年在印度尼西亚加里曼丹岛启动红树林保护项目,推进以蓝碳形式创造碳信用。商船三井则于2022年参与了印度尼西亚的红树林修复与保护项目,并于2025年与丸红共同出资设立公司,扩大以自然为基础的碳信用业务。

与当地生计相结合的修复才能持续

海外的研究发现,不少种植的树苗在数年内便会枯死,这表明仅仅种下树苗并不能保证修复取得成功。除了根据潮位高度与土壤条件选择合适树种这类技术层面的功夫外,让当地渔民与居民作为林地管理者参与其中、并将其与自身生计相结合,才是决定长期修复成败的关键。

持续四分之一世纪的企业CSR植树:东京海上日动的案例

也存在并非以碳信用为目的、而是作为长期企业社会责任(CSR)活动开展的红树林植树。东京海上日动火灾保险自1999年起,与日本的三家NGO——ACTMANG(红树林植树行动计划)、OISCA、ISME(国际红树林生态系统协会)合作,在泰国、越南、印度尼西亚等9个国家持续开展名为"Green Gift"的红树林植树活动,截至2025年3月,累计植树面积已达12970公顷。这一持续了四分之一世纪的踏实行动,与近年来商社以碳信用交易为主要目的的业务有所不同,展现了企业长期环境贡献的另一种形式。

全球首个社区主导型蓝碳项目:肯尼亚的"Mikoko Pamoja"

与企业主导型项目形成鲜明对比、广为人知的案例,是2012年始于肯尼亚东南部加济湾的"Mikoko Pamoja"(斯瓦希里语意为"共同的红树林")。该项目被视为全球首个社区主导型蓝碳项目,由当地居民自行保护与修复约117公顷的红树林,并依据国际核证标准(最初为Plan Vivo,此后也在核证碳标准VCS下注册)将由此产生的碳吸收量作为碳信用出售。所获收益被用于购置学校教材、修建校舍、完善供水设施等地方基础设施建设,该项目于2017年荣获联合国环境规划署等机构主办的"赤道奖"。企业出资的大型项目与居民自主参与的小型项目,共同构成支撑全球红树林修复的两大支柱。

日本国内的蓝碳制度与红树林

在日本国内,由日本蓝色经济技术研究组合运营的"J蓝碳信用"制度,对港湾及沿海地区所保护或营造的海草床、滩涂的CO2吸收量进行认证。由于日本国内红树林分布面积本身较小,迄今为止获得认证的碳信用主要以海草床与海藻养殖场为主,但该机制本身也被认为同样适用于红树林,是今后有望扩大适用范围的领域之一。就目前而言,日本企业直接参与红树林植树的活动,主要集中在上述印度尼西亚、非洲等海外项目,而非国内。

我们能做些什么

红树林大多分布在遥远的热带・亚热带国家,但我们与它的关系并非毫无关联。既然虾类养殖池的转用一直是消失的原因之一,那么在选购水产品时留意养殖方式与产地信息,便是一种间接参与的方式。向支持红树林植树与保护活动的国内外NGO・团体捐款,或参加实地探访的生态旅行,也是将资金与关注带到现场的途径。

购物时能做的选择:认证标志这一指南

在虾类养殖的国际认证制度"ASC(水产养殖管理委员会)"的标准中规定,凡是在1999年5月《拉姆萨尔公约》决议之后,通过砍伐红树林或天然湿地而建成的养殖场,均无法获得认证。在超市选购带有ASC认证标志的冷冻虾或养殖虾,是从消费环节避免助长红树林新一轮消失的一种具体而易行的行动。

在日本国内,西表岛与石垣岛有众多提供皮划艇、独木舟体验的旅游项目,可近距离观察红树林。在向导带领下,一边聆听关于根系结构与生物习性的讲解,一边穿行林间的体验,能让人切身感受到红树林作为本国生态系统的价值,而不只是遥远国度的故事。前往参观时,也应遵守涨落潮时间与保护区的出入规定,注意避免踩踏根系,尽量将对生态系统的负担降到最低。

本文要点

• 红树林是一种蓝碳生态系统,碳储量最高可达陆地热带雨林的3倍
• 它能逐级削弱风暴潮与海啸的能量,每年可避免约650亿美元的洪水损失
• 根系缝隙是幼鱼与虾苗的藏身之所,从经济上支撑着沿岸渔业
• 2000~2020年间全球净减少28.4万公顷,IUCN警告半数以上面临崩溃风险
• 在日本,红树林仅分布于鹿儿岛县与冲绳县,西表岛等地仍保留着最大规模的群落
• 包括企业蓝碳项目在内,各地正不断涌现出致力于修复的行动

在日本国内,能够自然观察到红树林的地点仅限于西表岛、石垣岛等极少数地方,但在那里所观察到的根系结构与生物活动,与世界各地热带・亚热带海岸正在上演的固碳、防灾、生物多样性故事一脉相承。了解这片立于海陆交界的森林的价值,也为我们想象遥远海滨生态系统及生活于此的人们提供了一个契机。