聚焦海洋問(wèn)題，改善海洋環(huán)境

文/樓玉姣

7月2日，2020—2021中日高層次科學(xué)家研討交流活動(dòng)（海洋環(huán)境）在青島成功舉辦。科學(xué)技術(shù)部外國(guó)專(zhuān)家服務(wù)司副司長(zhǎng)李昕、中國(guó)海洋大學(xué)副校長(zhǎng)李華軍出席開(kāi)幕式并致辭，日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)櫻花科技計(jì)劃推進(jìn)本部部長(zhǎng)岸輝雄、東京大學(xué)大氣海洋研究所伊藤進(jìn)一教授在線參加開(kāi)幕式并致辭。來(lái)自海洋環(huán)境科學(xué)、海洋漁業(yè)科學(xué)、物理海洋科學(xué)等20余家研究機(jī)構(gòu)的29名中日科學(xué)家參加了本次研討交流活動(dòng)，并圍繞全球海洋環(huán)境相關(guān)熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了圓桌討論，10名中日專(zhuān)家作了主題報(bào)告。受疫情影響，活動(dòng)采取線上線下相結(jié)合的方式，中方專(zhuān)家集中參會(huì)，日方專(zhuān)家線上參會(huì)。活動(dòng)直播在線參與人數(shù)達(dá)1.06萬(wàn)人次。中日兩國(guó)專(zhuān)家學(xué)者就海洋環(huán)境與氣候變化、海洋微塑料、海洋漁業(yè)生物資源保護(hù)等深入交流，以期進(jìn)一步加強(qiáng)海洋生態(tài)保護(hù)與海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展，改善世界范圍內(nèi)日益嚴(yán)峻的海洋環(huán)境。

危機(jī)四伏的海洋污染——酸化和微塑料污染

海洋是人類(lèi)的資源寶庫(kù)，又被稱(chēng)為“生命的搖籃”。海洋不僅蘊(yùn)藏著豐富的自然資源，而且在調(diào)節(jié)全球氣候方面發(fā)揮著重要作用，更與人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。近年來(lái)，人類(lèi)的生產(chǎn)生活導(dǎo)致氣候變化和海洋資源衰退，嚴(yán)重影響了海洋的可持續(xù)利用。中日兩國(guó)都是海洋大國(guó)，多年來(lái)，兩國(guó)在海洋領(lǐng)域開(kāi)展了卓有成效的合作：1986—1992年兩國(guó)科學(xué)家開(kāi)展了黑潮合作調(diào)查研究，2000年中國(guó)科學(xué)院海洋研究所與日本東京工業(yè)大學(xué)共同建立“中日海洋腐蝕環(huán)境共同研究中心”，2013年兩國(guó)進(jìn)一步探討建立海洋合作部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議機(jī)制和各工作層交流合作平臺(tái)。海洋合作已成為中日合作的重要領(lǐng)域，既符合雙方各自的利益關(guān)切，促進(jìn)了各自發(fā)展，也為世界發(fā)展作出了卓越貢獻(xiàn)。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，海洋酸化、塑料污染等海洋問(wèn)題應(yīng)運(yùn)而生，嚴(yán)重威脅著人類(lèi)賴(lài)以生存的藍(lán)色家園。在本次研討交流活動(dòng)中，中日雙方專(zhuān)家特別針對(duì)海洋酸化和微塑料兩大污染進(jìn)行了交流討論。

氣候變化是我們今天面臨的最大的環(huán)境問(wèn)題。全球變暖的一個(gè)主要原因是人類(lèi)的二氧化碳排放。海洋從大氣中吸收二氧化碳，一部分溶解在水中形成碳酸，大氣二氧化碳含量升高導(dǎo)致了海洋pH值下降，即海洋酸化。日本周?chē)Ｓ騪H值下降趨勢(shì)與大氣中二氧化碳增加的預(yù)期速率相當(dāng)，這一現(xiàn)象與上述理論相吻合。預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末，整個(gè)海洋海水的pH值將下降0.3—0.4，酸化的海洋環(huán)境通過(guò)降低碳骨架的生長(zhǎng)危害到珊瑚和其他生物的生存，嚴(yán)重危害到海洋的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)。

日本琉球大學(xué)理學(xué)院栗原晴子教授致力于研究海洋漁業(yè)和海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的海洋酸化對(duì)海洋生物和海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的影響，研究了海洋酸化對(duì)包括海膽、貝類(lèi)、珊瑚、海草在內(nèi)的多種海洋生物的生理生態(tài)影響，以探索更好地實(shí)現(xiàn)可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)。她舉例解釋了海洋酸化對(duì)生物和生態(tài)系統(tǒng)的影響：在低pH值條件下，浮游生物在幼蟲(chóng)階段無(wú)法正常制造外殼；幼魚(yú)的細(xì)胞強(qiáng)度趨于降低，細(xì)胞變得容易破裂；海膽幼蟲(chóng)體積減小；成年牡蠣無(wú)法正常產(chǎn)卵。海洋酸化以不同的方式影響著不同生物體的不同生命階段，而這些生物對(duì)我們來(lái)說(shuō)是非常重要的食物來(lái)源，間接地關(guān)系到人類(lèi)生活。在生態(tài)系統(tǒng)層面，海洋酸化會(huì)增加海草的產(chǎn)量，但是會(huì)導(dǎo)致海膽的生理機(jī)能下降，造成海膽群落減少，這意味著生物系統(tǒng)內(nèi)自上而下或自下而上的控制被打亂。栗原晴子教授強(qiáng)調(diào)，雖然通過(guò)海藻吸收二氧化碳來(lái)緩解海洋酸化是一種解決方案，但關(guān)鍵在于保持平衡，最根本的方法在于減少人類(lèi)的二氧化碳排放。

塑料被廣泛應(yīng)用于制造各種日常生活產(chǎn)品，自20世紀(jì)50年代以來(lái)，全球塑料工業(yè)蓬勃發(fā)展。然而，由于塑料難以降解，過(guò)去幾十年，大約有10%的塑料廢物輸出到海洋中，緩慢地聚合成微塑料。微型塑料的尺寸小于5毫米，由于其大小與一些小型海洋生物群相似，因此可能會(huì)被誤食并轉(zhuǎn)入海洋生態(tài)系統(tǒng)。目前已經(jīng)在包括浮游植物、蝦、魚(yú)等多種海洋生物中發(fā)現(xiàn)了微塑料，污染物進(jìn)而會(huì)通過(guò)食物鏈向人體轉(zhuǎn)移，可能導(dǎo)致一系列健康問(wèn)題。

海洋是微塑料最大的匯集地，現(xiàn)在漂浮在海洋表面的有超過(guò)5萬(wàn)億個(gè)塑料碎片，重量超過(guò)27萬(wàn)磅。中國(guó)自然資源部第二海洋研究所黃偉研究員展示了中國(guó)幾種典型海灣沉積物中微塑料的分布特征，并分析了微塑料的來(lái)源以及對(duì)海洋生物早期發(fā)育的毒理學(xué)影響。他指出，海水中微塑料豐度與該地區(qū)水體的流體動(dòng)力學(xué)和人口數(shù)目有明顯關(guān)系，在波浪作用、水流作用弱和人類(lèi)活動(dòng)密集地區(qū)，微塑料含量明顯升高。團(tuán)隊(duì)推測(cè)微塑料的來(lái)源有兩種，一是老化的網(wǎng)和繩索因水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)產(chǎn)生了大量纖維，二是來(lái)自沿岸附近村莊和工廠排放的垃圾。而在微塑料對(duì)海洋生物早期發(fā)育的毒理學(xué)影響方面，研究結(jié)果表明微塑料會(huì)附著于幼魚(yú)鰓絲，影響?hù)~(yú)類(lèi)的呼吸；微塑料毒性會(huì)影響一系列細(xì)胞代謝進(jìn)而影響細(xì)胞的能量供應(yīng)，會(huì)對(duì)幼魚(yú)的生長(zhǎng)、消化和免疫造成影響；并且會(huì)在魚(yú)類(lèi)張口時(shí)進(jìn)入其消化道影響消化酶，損害腸道，致使幼體的死亡率顯著增加。黃偉研究員總結(jié)表示，在未來(lái)的海洋生態(tài)系統(tǒng)中，微塑料污染會(huì)對(duì)海洋生物產(chǎn)生不利影響，擾亂其種群動(dòng)態(tài)和物種間的相互作用，對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的負(fù)面影響。

7月2日，2020—2021中日高層次科學(xué)家研討交流活動(dòng)（海洋環(huán)境）在青島舉辦，中方領(lǐng)導(dǎo)、部分線下和線上參會(huì)的科學(xué)家合影

對(duì)微塑料分布的研究是進(jìn)行其他研究的基礎(chǔ)，對(duì)此，日本九州大學(xué)應(yīng)用力學(xué)研究所磯邊篤彥教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了世界海洋微塑料豐度的分布繪圖項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)建立了世界海洋微塑料數(shù)值建模方法，該模型可以模擬全球海洋塑料的產(chǎn)生、水平運(yùn)輸和消減過(guò)程，為探究微塑料的毒性以及以數(shù)值模擬的方式預(yù)估海洋微塑料豐度提供了數(shù)據(jù)支持。

不可小覷的海洋功效——負(fù)碳排放

近年來(lái)，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）和聯(lián)合國(guó)教科文組織政府間海洋學(xué)委員會(huì)（UNESCO IOC）都發(fā)布了有關(guān)海洋碳研究的報(bào)告，提到了海洋負(fù)碳排放的有關(guān)研究方法。國(guó)際海洋勘探委員會(huì)（ICES）和北太平洋海洋科學(xué)組織（PICES）也成立了“海洋負(fù)碳排放”專(zhuān)家工作組聯(lián)盟，匯集了來(lái)自15個(gè)國(guó)家的成員，海洋負(fù)碳排放課題受到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。

針對(duì)氣候變暖問(wèn)題，我國(guó)于2020年提出了“雙碳”目標(biāo)，即二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。碳中和有兩種方式，一種是二氧化碳減排，但是與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有一定的矛盾；另一種是碳封存。海洋是地球上最大的活躍碳庫(kù)，其大小是陸地的20倍，具有很大的固碳潛力。目前被廣泛知曉的海洋儲(chǔ)碳生物學(xué)機(jī)制是“生物泵”，即通過(guò)光合作用將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，其中一部分會(huì)隨著死亡生物體殘骸沉入海底被永久封存，而更多的會(huì)溶解在水體中成為可以被再次利用的活性有機(jī)碳。然而海洋中95%的溶解碳都是惰性的，有機(jī)碳是如何從可利用狀態(tài)轉(zhuǎn)為不可利用狀態(tài)的，在主題報(bào)告中，中國(guó)科學(xué)院院士、廈門(mén)大學(xué)焦念志教授介紹了“微生物碳泵”理論研究成果，揭示了某些特定微生物在惰性溶解碳形成中的作用，即微生物驅(qū)動(dòng)了從生物可利用的活性有機(jī)碳到難以消化的惰性溶解碳的轉(zhuǎn)化。

焦念志教授指出，通過(guò)降低陸地營(yíng)養(yǎng)鹽向海水輸入，可以實(shí)現(xiàn)增加近海儲(chǔ)碳量的目的。從江河入海口地區(qū)海洋和大氣之間碳通量的數(shù)據(jù)中可以看出，在大多數(shù)情況下，該地區(qū)成為產(chǎn)生二氧化碳的源頭。人類(lèi)生產(chǎn)生活產(chǎn)生的多余養(yǎng)分隨河流入海，導(dǎo)致沿海地區(qū)的水中富含有機(jī)營(yíng)養(yǎng)，促使細(xì)菌茁壯成長(zhǎng)，細(xì)菌呼吸消耗有機(jī)碳釋放出二氧化碳，這就是沿海地區(qū)碳匯量少且成為二氧化碳來(lái)源地的原因。因此，可以通過(guò)減少土地施肥等方式降低陸地營(yíng)養(yǎng)鹽向海洋的排放量，使“微生物碳泵”在近海更加有效地將有機(jī)碳惰性化來(lái)增加沿海水域碳匯，進(jìn)而由海流帶入大洋進(jìn)行長(zhǎng)期儲(chǔ)碳。另外，焦念志教授表示，實(shí)現(xiàn)海洋負(fù)碳排放還需要將“生物碳泵”“碳酸鹽碳泵”和“微生物碳泵”這三種機(jī)制結(jié)合起來(lái)，最大限度地提高特定環(huán)境中沉積物的有機(jī)和無(wú)機(jī)碳總量，將受人為影響的有害水產(chǎn)養(yǎng)殖底泥轉(zhuǎn)化為改善環(huán)境的碳匯場(chǎng)所。在缺氧條件下，微生物過(guò)程可以通過(guò)硫還原產(chǎn)生堿度，甚至可以添加一些礦物質(zhì)輔助，在這種情況下，二氧化碳會(huì)生成碳沉淀、碳酸鹽沉淀達(dá)到固碳的目的，這就是“碳酸鹽碳泵”機(jī)制。因此，如果在一定條件下進(jìn)行操作、控制邊界條件，比如創(chuàng)造缺氧條件和恰當(dāng)?shù)妮^少的營(yíng)養(yǎng)量，可以通過(guò)上述三種碳泵的協(xié)同作用完成碳封存。

舉足輕重的海洋資源——漁業(yè)

中日兩國(guó)都是漁業(yè)大國(guó)，漁業(yè)在兩國(guó)糧食安全、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中均占據(jù)著重要地位，在本次研討活動(dòng)中，雙方專(zhuān)家針對(duì)氣候變化對(duì)漁業(yè)的影響、漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展等方面進(jìn)行了深入的交流討論。

在氣候?qū)︳~(yú)類(lèi)和漁業(yè)的影響方面，北海道大學(xué)見(jiàn)延莊士郎教授指出，氣候變暖導(dǎo)致的海洋熱浪使北太平洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。他的研究綜合了美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局與日本漁業(yè)局收集的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)自1865年以來(lái)，整個(gè)北太平洋的整體生物量逐漸增加。其中，海洋熱浪導(dǎo)致溫水性魚(yú)類(lèi)增加，如黃尾魚(yú)在2010年后快速增長(zhǎng)，對(duì)馬鯖、鳀魚(yú)和鮭魚(yú)生長(zhǎng)也有正面影響；但是造成魷魚(yú)數(shù)量減少，底棲魚(yú)類(lèi)受到的負(fù)面影響尤為嚴(yán)重，原因是底棲魚(yú)受海底地形的限制，無(wú)法像遠(yuǎn)洋魚(yú)類(lèi)那樣有遷徙的自由。中國(guó)海洋大學(xué)田永軍教授以西北太平洋秋刀魚(yú)為例，指出厄爾尼諾現(xiàn)象對(duì)太平洋秋刀魚(yú)豐度產(chǎn)生積極影響。這是由于在厄爾尼諾年，產(chǎn)卵場(chǎng)水溫較高；而在拉尼娜年，較低的產(chǎn)卵場(chǎng)水溫導(dǎo)致秋刀魚(yú)豐度下降。此外，團(tuán)隊(duì)根據(jù)產(chǎn)卵場(chǎng)的環(huán)境變化提出了新的產(chǎn)卵場(chǎng)指數(shù)，很好地解釋了20世紀(jì)80年代后期以來(lái)秋刀魚(yú)豐度的變化。不同魚(yú)類(lèi)產(chǎn)量的變化也可以用作預(yù)測(cè)環(huán)境變化的信號(hào)，比如冷水性魚(yú)的產(chǎn)量上升，表明寒冷模態(tài)的轉(zhuǎn)變即將到來(lái)，這種變化的預(yù)警對(duì)漁業(yè)管理十分重要。

另一方面，在過(guò)度開(kāi)發(fā)的背景下海洋漁業(yè)資源的可持續(xù)利用受到打擊。田永軍教授展示了一組世界漁業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，2000年以后全球海洋中幾乎所有魚(yú)類(lèi)種群都被過(guò)度開(kāi)發(fā)，中國(guó)的漁業(yè)資源豐度在1990年后呈現(xiàn)大幅度下降的趨勢(shì)并且一度降到很低的水平，魚(yú)類(lèi)個(gè)體的年齡和體長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，漁業(yè)資源的可持續(xù)利用面臨巨大挑戰(zhàn)。因此基于生態(tài)系統(tǒng)的漁業(yè)管理方法對(duì)未來(lái)中國(guó)漁業(yè)發(fā)展尤為重要。

上海交通大學(xué)曹玲教授建議將漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖作為全球糧食系統(tǒng)的一個(gè)組成部分進(jìn)行管理，進(jìn)而了解人類(lèi)對(duì)海洋環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響，最終實(shí)現(xiàn)海洋漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。此外，上海海洋大學(xué)張帆教授表示，有關(guān)漁業(yè)的海洋生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集與監(jiān)測(cè)以及更精細(xì)的時(shí)空分辨率，離不開(kāi)廣泛的國(guó)際合作。東京海洋大學(xué)市野川桃子教授和中國(guó)科學(xué)院海洋研究所張輝研究員也表示希望中日兩國(guó)在漁業(yè)資源方面加強(qiáng)合作，推動(dòng)研究創(chuàng)新。

與會(huì)專(zhuān)家

開(kāi)展海洋科學(xué)研究的建議

在整場(chǎng)活動(dòng)中，專(zhuān)家之間積極交流經(jīng)驗(yàn)、分享成果，為人類(lèi)應(yīng)對(duì)氣候變化和海洋生態(tài)系統(tǒng)的未來(lái)提供了全球視角。針對(duì)日益凸顯的海洋問(wèn)題和迫在眉睫的海洋治理，中日專(zhuān)家提出以下幾點(diǎn)建議。

一是堅(jiān)持持續(xù)性監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境變化，包括對(duì)深海的監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)期的海洋生物監(jiān)測(cè)。目前我們對(duì)海洋知識(shí)的了解是有限的，需要做更多的觀測(cè)和監(jiān)測(cè)工作，以應(yīng)對(duì)未來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

二是引入人工智能等新技術(shù)，建立科學(xué)有效的氣候模型，增強(qiáng)海洋環(huán)境變化的可預(yù)測(cè)性。

三是建立圍繞保護(hù)海洋環(huán)境的交叉學(xué)科研究平臺(tái)。海洋環(huán)境科學(xué)是復(fù)雜的前沿科學(xué)問(wèn)題，涉及物理學(xué)、生物學(xué)、生物地球化學(xué)、生物生態(tài)系統(tǒng)學(xué)等多個(gè)學(xué)科，跨學(xué)科、多學(xué)科之間的協(xié)同合作和研究非常重要。

四是加強(qiáng)新一代科技人才培養(yǎng)，大力培養(yǎng)高層次海洋研究人才和后備力量，鼓勵(lì)更多熱愛(ài)海洋的青年人才加入，共同探索氣候變化對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響機(jī)制。

五是保持跨國(guó)家的密切合作。不僅是中日兩國(guó)，世界各國(guó)政府部門(mén)也應(yīng)通力合作，促進(jìn)在海洋環(huán)境領(lǐng)域的合作發(fā)展，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研機(jī)構(gòu)在科技創(chuàng)新領(lǐng)域的交流合作，共同搭建海洋環(huán)境領(lǐng)域的科技創(chuàng)新、教育合作和人文交流平臺(tái)，為推進(jìn)海洋環(huán)境領(lǐng)域?qū)W科發(fā)展貢獻(xiàn)智慧和力量。