唐启升:加强多重压力胁迫下近海生态适应性对策研究

2011-2-15 11:01 来源: 中国科学院
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  “蓝色国土”是当前世界沿海国家着力拓展的生存和发展空间。随着耕地减少和人地矛盾的不断突出,我国所辖的300万平方公里海域已成为中华民族实施可持续发展的重要战略领地——沿海地区以13%的陆地国土面积承载了40%多的人口,创造了60%以上的国民经济生产总值,海洋特别是近海生态系统已成为国家缓解资源环境压力的重要地带。

  近日,中国科协副主席、中国工程院院士唐启升在中国科学院海洋研究所所庆60周年大会上作主题报告《多重压力胁迫下的近海生态系统与适应性对策》,其中指出:“目前,我国近海生态系统正面临着过度开发利用、富营养化气候变化等严峻的多重压力,无论是现在还是未来,不论是从地球系统科学的基础研究角度,还是从国家需求可持续发展的角度,近海生态系统的监测和研究都是海洋与渔业科学领域中一项长时期的重大任务,应充分重视并加强近海生态系统可持续发展研究,以保障我国海洋产业健康发展。”

  早在上世纪后20年,围绕海洋生态系统的研究就已经展开。首先是美国科学家Sherman博士提出“大海洋生态系”(LME)的概念。此后,美国和欧洲的渔业和海洋科学家推动了全球海洋生态系统动力学(GLOBEC)的发展。进入新世纪,海洋生态系统研究出现了一系列新的研究动向以及与之相关的重要事件,如联合国千年生态系统评估、可持续发展世界首脑会议、国际地圈生物计划(IGBP)的全球变化研究计划等,都强调了海洋生态系统研究的重要性,并提出相应的研究计划和需求目标。

  唐启升指出,海洋科学的国际前沿领域进一步强调海洋生态系统研究,主要聚焦在海洋生态系统服务与产出功能、海洋多学科交叉与整合和生态系统水平的海洋管理三大方面。

  “我国近海生态系统具有独特的资源和地缘优势,是我国沿海经济带的重要支撑,也是实现蓝色经济发展战略的核心区域,全面认识、开发利用和保护海洋是我国21世纪的重要战略。”唐启升说,“但目前我国近海生态系统经受多重压力胁迫已是一个基本事实,近海生态系统的服务和产出功能发生了前所未有的剧烈变化。”

  唐启升介绍,当前,海洋生态灾害发生的频率与种类不断增长,正严重影响我国近海生态体系的安全。最近几年,近海有害赤潮不管是在规模上还是在频率上都呈现加大趋势,充分表明我国近海生态体系已经出现异常征兆。浒苔的暴发则是我国近几年才出现的海洋生态灾害,2008年黄海和青岛沿岸暴发的浒苔灾害的规模和影响范围为世界之最,给海洋产业造成巨大损失。

  与此同时,我国近海生态系统的结构正在发生变化,主要表现在物种组成的变化、生物多样性的改变、近海生态系统的健康问题等。

  唐启升举例说:“50多年来,我国近海生态结构在多重压力胁迫下发生了很大变化,其中黄海生态体系最具代表性,首要表现在生物资源种群数量波动剧烈、种类组成变化不断、生态产出质量下降,个体较大、营养层次较高的种类被个体较小、营养层次较低的种类所替代。特别值得注意的是,生态系统的营养盐结构变化异常,如近年水体氮磷比大幅度增高。”

  对于引起我国近海生态系统变化的原因,唐启升表示,多重压力胁迫,包括始于上世纪后20多年的过度捕捞、近10年的富营养化程度加重、全球变暖和气候周期性震荡以及长期变化等,使得引起我国近海生态系统动荡的因素非常复杂。概括地讲,这是多因素综合作用的结果。

  从全球气候变化的影响来看,全球变暖已使我国近海呈现明显增温趋势,极端天气事件增多。近30年来的分析结果表明,全球64个大海洋生态系中有59个温度是上升的,我国近海的海表温度已经上升1摄氏度左右,在局部海区升温超过1.5摄氏度,是整个太平洋升温最显著的区域。海洋生态系统的变动与海温等因素密切相关。例如,黄海鲱鱼种群动态与中国东部气候变化关系密切。此外,我国近海生态系统的变化可能与太平洋年代际振荡(PDO)相关,存在周期性的转型。

  唐启升进一步解释说,在过去的138年中,黄海、东海可能存在4个转型期。这些转型期与我国近海生态系统的变化有着密切联系。

  对于人类活动,其影响主要包括渔业活动,如过度捕捞与海水养殖;经济活动,如填海造地、海岸带开发、大型工程等;陆源污染排放,包括工业源、农业源和城市源等。这些活动形成危害我国近海生态系统健康的又一重要因素。

  唐启升指出:“人类活动造成的富营养化和营养盐结构的改变,后果和危害都比较直观和清楚,如频繁暴发的赤潮、绿潮和缺氧区事件等,但其对生态系统服务和产出功能以及各营养层次的控制作用和影响程度的认知甚少,尚须进一步研究。”

  “多因素的综合作用导致近海生态系统控制机制异常复杂。”唐启升说,虽然上世纪80年代末生态系统控制机制的复杂性开始被科学家所关注,但是至今仍难以对控制机制作出清楚的解释。

  唐启升指出:“我们对渤海生态系统各营养层次生产力的长期变化进行了近50年的调查研究,对于这些地区的生态系统变化,在时间和空间尺度上,都无法用单一控制机制(如上行控制、下行控制、蜂腰控制等)或单一影响因素进行解释。因此,控制机制很可能存在多个影响因素,不同时期的主导控制因素又可能不一样。这种机制将导致生态系统变化的复杂性、不确定性,并难以预测。包括有些尚无法解释的现象,比如小黄鱼在捕捞强度有增无减的高压下,资源数量却增加了。这是需要很好研究的问题。”

  唐启升表示:“需要针对海洋生态系统的复杂性和可持续发展,探讨适应性发展对策并研究其科学基础。”

  实际上,国际社会对海洋生态系统的复杂性及其相应对策的认识经历了近百年的历史。例如,1902年成立的国际海洋考察理事会(ICES)有一个非常明确的工作目标:对海洋生物资源的开发利用实施可持续管理。1935年,“渔业种群的可持续产量模型”和“可持续”概念被提出。1957年前后提出了多种种群评估与管理模型,追求最大持续渔获量(MSY)。然而,随后却发现了难以解决的科学问题,对单个鱼类种群的管理往往难以收到预期的效果。1990年,从在摩纳哥举行的大海洋生态系会议开始,国际社会对海洋生物资源可持续管理的认识发生了从“管理”到“减缓”的转变。而进入本世纪,随着海洋生态系统水平管理(EBM)概念的提出,“适应性对策”被广泛关注和采用,如可持续发展世界首脑会议和全球变化研究等都强调了对“适应性对策”的研究。人类开始认识到对自然界实施管理时需要把自己放进去。

  而在中国,唐启升认为,基于对大海洋生态系的认识,近年来我们在理念与研究上均与国际社会保持同步。在本世纪初进行“973”计划项目海洋生态系统动力学研究时,我国提出了“非顶层获取”的渔业收获策略,并开始了有关适应性对策的研究。

  据介绍,唐启升和他的团队已经在桑沟湾和獐子岛海域进行了多营养层次综合养殖发展模式的研究,提出了环境友好型和生态系统水平的水产养殖、以贝藻养殖为主体的碳汇渔业及近海自然生物碳汇资源的保护与增殖、资源养护型的近海捕捞业等建议和措施,针对海洋生态系统的复杂性与产业发展的适应性对策进行了有益的探索。

  唐启升认为,积极开展生态系统水平的研究和生态系统水平的管理十分重要。认识多重压力胁迫下的近海生态系统,需要从生物地球化学的角度入手,重点考虑营养盐结构变化,把养殖模式和典型区域的环境特征、观测数据和理论研究结合起来,构建多因子的数理模型来解释整个生态系统变化的过程和机理,最终为适应性对策提供可靠的科学基础。

  唐启升强调:“我们面临的重大科学问题,就是全球变化影响下的海洋生态系统演变及生态安全。研究在过度开发利用、富营养化、全球变暖、气候振荡与变化等多重压力下的我国近海生态系统资源与环境的变化趋势和不确定性,尤其是开展生态系统格局和生态灾害研究,预测其对我国海洋可持续发展的影响,探索适应性管理对策的科学基础,保障海生态系统安全,是十分重要和有意义的。这将是一个长期的重大课题!”