孙松等：全球变化下动荡的中国近海生态系统
2010-03-10 08:44:58 来源：
科学时报
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，其服务功能对沿海地区的经济社会发展起着决定性的保障作用。全面认识、开发利用和保护海洋是我国21世纪的重要战略。2009年4月，中共中央总书记、国家主席胡锦涛视察山东时提出“要大力发展海洋经济，科学开发海洋资源，培育海洋优势产业，打造山东半岛蓝色经济区”，把发展海洋经济提升到了前所未有的高度，清楚地表明了中国发展海洋经济、建设海洋强国的决心和谋略。
目前，我国沿海地区以13％的国土面积承载了40％多的人口，创造了60％以上的国民经济生产总值，近海生态系统已成为国家缓解资源环境压力的核心区域。我国在开发利用海洋、发展海洋经济方面已经取得举世瞩目的成就，海洋渔业、海水养殖业、观光旅游业等已成为我国沿海国民经济发展的重要增长点，为沿海经济和整个国民经济的发展做出了重要贡献。但近海也同时面临着全球变化多重压力的严峻考验，沿海经济的未来发展将越来越依赖于海洋环境保护和生态系统的可持续发展。
海洋生态灾害频发 危害严重
近50多年来，我国近海生态系统在多重压力胁迫下发生了很大的变化。海洋生态灾害发生的频率与种类不断增加，除有害赤潮外，水母灾害也非常严重。值得注意的是，我国近海暴发的水母并不是人们经常食用的海蜇（水母的一种），而是利用价值极低或者根本不具备利用价值的沙海蜇、海月水母和霞水母等，水母灾害严重危害了海洋生态系统的服务功能，为我国近海生态系统的健康状况敲响了警钟。自2007年开始我国近海又多次出现浒苔暴发的现象，浒苔消亡过程中产生的次生灾害也给近海生态系统健康带来了新的威胁。
在海洋生态灾害中，水母的问题应该引起高度重视。水母在海洋生态系统中处于“盲端”地位，很少有生物能够以水母为食，但水母却能够摄食大量的浮游动物，与鱼类进行食物上的竞争；不仅如此，水母还能够通过身体的刺细胞系统，杀死大部分它们所碰触到的小型生物，包括鱼类的卵和幼体，导致海水中其它生物的大量死亡。
由于水母在海洋生态系统中的特殊地位，一旦水母成为海洋生态系统中的主导生物，整个海洋生态系统的结构和功能将会发生根本性的改变，海洋生态系统将会从以硅藻—甲壳类浮游动物—鱼类为主的生态系统，转变为以甲藻—原生动物和微型浮游动物—水母为主的生态系统。这一转变的后果是对人类至关重要的海洋渔业资源将会受到毁灭性的打击，其他海洋生物资源亦会受到重创，海水中的毒素、有毒生物和低氧区等将会变得越来越严重，最终导致海洋生态系统失去恢复力，给整个海洋生态系统造成巨大灾难，给食物安全、海洋经济、人类健康和社会稳定带来严重后果。
水母暴发所造成的灾害在国际上已经引起高度关注。白令海、黑海、地中海、纳米比亚、南非西海岸、墨西哥湾及南大洋等全球不同海域，均有水母暴发现象的报道，水母暴发给当地经济和生态造成了严重的损失。在挪威，水母已经被列为影响养殖、渔业、旅游业等国家经济支柱产业的重要因素之一。自2000年开始，大型水母在日本海的暴发导致渔业资源和整个捕捞业崩溃，部分区域渔民收入减少了80%，并由此引发了一系列的经济和社会问题。
自20世纪90年代中后期开始，我国渤海、东海北部和黄海南部海域相继出现了大型水母暴发的现象。近年来我国东海、黄海的水母暴发规模和频率呈现逐年加重的趋势，严重地影响了东海、黄海夏秋汛的海洋渔业生产，使得原本就已匮乏的渔业资源更是雪上加霜。我国近海生态系统是否会由于水母数量的持续增多而导致整个生态系统结构与功能发生转变，进而危及整个生态系统的健康是我们亟待解决的问题。
近海生态系统结构与功能变化加剧
不同类型海洋生态灾害的发生实际上是海洋生态系统结构与功能演变、乃至结构转换（Regime shift）的表现形式之一。通过生态灾害这种表观形式，我们必须意识到我国近海生态系统的结构与功能已经发生了变化。主要表现为近海富营养化及营养盐结构失衡；浮游植物、浮游动物及底栖生物的种类组成和分布格局发生了显著改变；渔业生物小型化、早熟化趋势明显，种类组成发生变化，生态系统产出质量下降。
随着社会经济的快速发展，过量的外源营养物质不断被输入我国近海，打破了近海生源要素循环的平衡，导致氮、磷营养过剩及其结构的失调，我国近海许多海域海水氮磷比已高达100以上。近30年来，渤海浮游植物群落结构由硅藻占绝对优势，逐步演变为硅藻和甲藻共同占优势。长江口近50年的资料显示，浮游植物群落的物种组成、丰度及优势种发生了很大的变化。甲藻类生物在浮游植物群落中所占比例大增，而硅藻比例下降。长江口邻近海域的大规模赤潮优势种亦呈现出从硅藻到甲藻的演变趋势。最近10年，长江口及毗邻海域浮游动物群落结构发生了明显变化，浮游动物中水母类丰度比例从2003年开始逐渐上升，而桡足类丰度比例却呈现下降趋势；某些海域浮游动物小型化的趋势亦很明显。
在多重压力的影响下，我国近海渔业资源也发生了很大的变化，例如大黄鱼和中国对虾资源枯竭，鳀鱼资源衰退，许多优质鱼种已经无法形成鱼汛，而一些经济价值低的小型鱼类的数量却有所增加，一些研究表明，我国近海渔业资源衰退的趋势将有增无减。种种迹象表明，我国近海生态系统的健康状况不容乐观，而近海生态系统一旦发生结构和功能上的转变，将很难在短期内恢复并将会导致一系列的资源、环境、经济和社会问题。
导致近海生态系统动荡的原因非常复杂
引起我国近海生态系统动荡的因素非常复杂，全球气候变化可能起到了很大作用。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。另外，气候的波动通过海、气两个途径影响近海的环流路径、层化强度和锋面分布，物理环境出现了明显波动，这种扰动通过影响营养盐、浮游生物的输送通道，对低层食物网的结构产生了较大的影响，进而影响了近海生态系统的稳定性。全球变暖也使海洋生物的分布格局发生改变，并最终影响到上层渔业资源的产出。近30年来的分析结果表明，我国近海的海表温度已经上升了1度左右，在局部海区升温超过1.5度，是整个太平洋升温最显著的区域。
全球变暖也可能有利于一些水母种类的增长。海表温度升高能够促进水体层化，鞭毛虫能够从营养盐贫乏的表层水进入营养盐丰富的深层水，从而在优势上能够竞争过硅藻。温度升高还能促进水母生长和碟状幼体的产生。已有证据表明，过去50年间北大西洋的水母暴发与温度升高有关，较暖的年份水母较多。此外，气候变暖也能够扩大热带水母向亚热带和温带地区的分布。全球变暖与我国近海生态灾害的发生是否存在必然联系，尚需要进一步研究证实。
人类活动对我国近海生态系统的影响更为显著。人类活动的影响主要来自以下几个方面：（1）渔业活动，包括过度捕捞与海水养殖；（2）海洋开发活动，包括填海造地、海岸带开发活动等；（3）陆源污染排放，包括工业废水、农业废水、城市生活废水排放的影响等。
以近海富营养化为例，随着富营养化程度的加剧，造成一些海域营养盐组成和比例发生了很大的改变。自20世纪80年代起至21世纪初的近30年间，我国近海海水中总溶解无机氮年平均浓度明显上升，而磷酸盐浓度变化不大，硅酸盐浓度呈下降趋势，导致海水中氮磷比(N/P)和氮硅比(N/Si)不断升高。
已有研究表明，在高氮磷比或高氮硅比条件下，甲藻对硅藻具有明显的竞争优势，这种环境更有利于水母的生长繁殖；而水母作为肉食性浮游动物，主要以浮游动物以及鱼卵仔鱼等为食。水母暴发时捕食大量的浮游动物，进而降低了对浮游植物的摄食压力，最终可能引起藻华暴发和浮游生物群落结构的变化。因此，不同海洋生态灾害的发生可能并不是孤立的，彼此之间可能会存在千丝万缕的联系。
与此同时，藻华衰退可降低水体的溶解氧含量，而水母相对其他海洋生物则能够耐受较低的溶解氧，这将进一步加剧水母数量的增加，这种情况的产生被认为是一种严重危害生态系统的正反馈效应。因此，作为食物链最基础的营养盐的水平与结构的变异，可导致近海生态系统初级生产、次级生产以及渔业资源生物类群的重大变化。
近年来我国渤海、黄海和东海以及日本、韩国沿海的水母旺发、鱼虾资源减少、局部海洋出现的低氧现象等都可能与富营养化、营养盐结构失衡引起浮游植物群落结构改变、甲藻类赤潮生物异常增殖所引起的食物链演变有关，这些变化必然会引起整个近海生态系统结构与功能的改变，进而影响近海生态系统资源产出与可持续健康发展。
加强基础研究 保障近海生态系统可持续发展
从生态系统健康、生态灾害等方面来看，我国近海整个生态系统处于动荡状态。弄清楚是什么原因导致了生态系统的动荡，取决于我们对近海生态系统结构、功能和演变与机制的了解，需要我们进行大量深入细致的基础研究工作。
为此，在已有研究的基础上，需要进一步深入研究全球变化影响下我国近海生物种类组成与分布格局的变化，基础生产力的变化；研究大规模海洋生态灾害如水母灾害发生的机制、关键的生态学过程及其资源环境效应；研究和评估我国近海生态系统健康状况，并加强生态系统整体水平上的整合研究与未来发展趋势的预测研究。通过加强对海洋生物地球化学循环与生态系统相互作用的关键过程的研究, 将有助于我们认识海洋酸化、富营养化和过度开发利用等对近海生态系统服务功能和食物产出的影响程度及其适应性调控机制，为我国海洋可持续发展和生态系统水平的管理决策提供科学依据。
（作者：中国科学院海洋研究所 孙松 国家海洋局第二海洋研究所 苏纪兰 中国水产科学研究院黄海水产研究所 唐启升） 全球变化下动荡的中国近海生态系统 【字体：大 中 小】2010-03-10 08:44:58 来源：科学时报 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，其服务功能对沿海地区的经济社会发展起着决定性的保障作用。全面认识、开发利用和保护海洋是我国21世纪的重要战略。2009年4月，中共中央总书记、国家主席胡锦涛视察山东时提出“要大力发展海洋经济，科学开发海洋资源，培育海洋优势产业，打造山东半岛蓝色经济区”，把发展海洋经济提升到了前所未有的高度，清楚地表明了中国发展海洋经济、建设海洋强国的决心和谋略。
目前，我国沿海地区以13％的国土面积承载了40％多的人口，创造了60％以上的国民经济生产总值，近海生态系统已成为国家缓解资源环境压力的核心区域。我国在开发利用海洋、发展海洋经济方面已经取得举世瞩目的成就，海洋渔业、海水养殖业、观光旅游业等已成为我国沿海国民经济发展的重要增长点，为沿海经济和整个国民经济的发展做出了重要贡献。但近海也同时面临着全球变化多重压力的严峻考验，沿海经济的未来发展将越来越依赖于海洋环境保护和生态系统的可持续发展。
海洋生态灾害频发 危害严重
近50多年来，我国近海生态系统在多重压力胁迫下发生了很大的变化。海洋生态灾害发生的频率与种类不断增加，除有害赤潮外，水母灾害也非常严重。值得注意的是，我国近海暴发的水母并不是人们经常食用的海蜇（水母的一种），而是利用价值极低或者根本不具备利用价值的沙海蜇、海月水母和霞水母等，水母灾害严重危害了海洋生态系统的服务功能，为我国近海生态系统的健康状况敲响了警钟。自2007年开始我国近海又多次出现浒苔暴发的现象，浒苔消亡过程中产生的次生灾害也给近海生态系统健康带来了新的威胁。
在海洋生态灾害中，水母的问题应该引起高度重视。水母在海洋生态系统中处于“盲端”地位，很少有生物能够以水母为食，但水母却能够摄食大量的浮游动物，与鱼类进行食物上的竞争；不仅如此，水母还能够通过身体的刺细胞系统，杀死大部分它们所碰触到的小型生物，包括鱼类的卵和幼体，导致海水中其它生物的大量死亡。
由于水母在海洋生态系统中的特殊地位，一旦水母成为海洋生态系统中的主导生物，整个海洋生态系统的结构和功能将会发生根本性的改变，海洋生态系统将会从以硅藻—甲壳类浮游动物—鱼类为主的生态系统，转变为以甲藻—原生动物和微型浮游动物—水母为主的生态系统。这一转变的后果是对人类至关重要的海洋渔业资源将会受到毁灭性的打击，其他海洋生物资源亦会受到重创，海水中的毒素、有毒生物和低氧区等将会变得越来越严重，最终导致海洋生态系统失去恢复力，给整个海洋生态系统造成巨大灾难，给食物安全、海洋经济、人类健康和社会稳定带来严重后果。
水母暴发所造成的灾害在国际上已经引起高度关注。白令海、黑海、地中海、纳米比亚、南非西海岸、墨西哥湾及南大洋等全球不同海域，均有水母暴
发现象的报道，水母暴发给当地经济和生态造成了严重的损失。在挪威，水母已经被列为影响养殖、渔业、旅游业等国家经济支柱产业的重要因素之一。自2000年开始，大型水母在日本海的暴发导致渔业资源和整个捕捞业崩溃，部分区域渔民收入减少了80%，并由此引发了一系列的经济和社会问题。
自20世纪90年代中后期开始，我国渤海、东海北部和黄海南部海域相继出现了大型水母暴发的现象。近年来我国东海、黄海的水母暴发规模和频率呈现逐年加重的趋势，严重地影响了东海、黄海夏秋汛的海洋渔业生产，使得原本就已匮乏的渔业资源更是雪上加霜。我国近海生态系统是否会由于水母数量的持续增多而导致整个生态系统结构与功能发生转变，进而危及整个生态系统的健康是我们亟待解决的问题。
近海生态系统结构与功能变化加剧
不同类型海洋生态灾害的发生实际上是海洋生态系统结构与功能演变、乃至结构转换（Regime shift）的表现形式之一。通过生态灾害这种表观形式，我们必须意识到我国近海生态系统的结构与功能已经发生了变化。主要表现为近海富营养化及营养盐结构失衡；浮游植物、浮游动物及底栖生物的种类组成和分布格局发生了显著改变；渔业生物小型化、早熟化趋势明显，种类组成发生变化，生态系统产出质量下降。
随着社会经济的快速发展，过量的外源营养物质不断被输入我国近海，打破了近海生源要素循环的平衡，导致氮、磷营养过剩及其结构的失调，我国近海许多海域海水氮磷比已高达100以上。近30年来，渤海浮游植物群落结构由硅藻占绝对优势，逐步演变为硅藻和甲藻共同占优势。长江口近50年的资料显示，浮游植物群落的物种组成、丰度及优势种发生了很大的变化。甲藻类生物在浮游植物群落中所占比例大增，而硅藻比例下降。长江口邻近海域的大规模赤潮优势种亦呈现出从硅藻到甲藻的演变趋势。最近10年，长江口及毗邻海域浮游动物群落结构发生了明显变化，浮游动物中水母类丰度比例从2003年开始逐渐上升，而桡足类丰度比例却呈现下降趋势；某些海域浮游动物小型化的趋势亦很明显。
在多重压力的影响下，我国近海渔业资源也发生了很大的变化，例如大黄鱼和中国对虾资源枯竭，鳀鱼资源衰退，许多优质鱼种已经无法形成鱼汛，而一些经济价值低的小型鱼类的数量却有所增加，一些研究表明，我国近海渔业资源衰退的趋势将有增无减。种种迹象表明，我国近海生态系统的健康状况不容乐观，而近海生态系统一旦发生结构和功能上的转变，将很难在短期内恢复并将会导致一系列的资源、环境、经济和社会问题。
导致近海生态系统动荡的原因非常复杂
引起我国近海生态系统动荡的因素非常复杂，全球气候变化可能起到了很大作用。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。另外，气候的波动通过海、气两个途径影响近海的环流路径、层化强度和锋面分布，物理环境出现了明显波动，这种扰动通过影响营养盐、浮游生物的输送通道，对低层食物网的结构产生了较大的影响，进而影响了近海生态系统的稳定性。全球变暖也使海洋生物的分布格局发生改变，并最终影响到上层渔业资源的产出。近30年来的分析结果表明，我国近海的海表温度已经上升了1度左右，在局部海区升温超过1.5度，是整个太平洋升温最显著的区域。
全球变暖也可能有利于一些水母种类的增长。海表温度升高能够促进水体层化，鞭毛虫能够从营养盐贫乏的表层水进入营养盐丰富的深层水，从而在优势上能够竞争过硅藻。温度升高还能促进水母生长和碟状幼体的产生。已有证据表明，过去50年间北大西洋的水母暴发与温度升高有关，较暖的年份水母较多。此外，气候变暖也能够扩大热带水母向亚热带和温带地区的分布。全球变暖与我国近海生态灾害的发生是否存在必然联系，尚需要进一步研究证实。
人类活动对我国近海生态系统的影响更为显著。人类活动的影响主要来自以下几个方面：（1）渔业活动，包括过度捕捞与海水养殖；（2）海洋开发活动，包括填海造地、海岸带开发活动等；（3）陆源污染排放，包括工业废水、农业废水、城市生活废水排放的影响等。
以近海富营养化为例，随着富营养化程度的加剧，造成一些海域营养盐组成和比例发生了很大的改变。自20世纪80年代起至21世纪初的近30年间，我国近海海水中总溶解无机氮年平均浓度明显上升，而磷酸盐浓度变化不大，硅酸盐浓度呈下降趋势，导致海水中氮磷比(N/P)和氮硅比(N/Si)不断升高。
已有研究表明，在高氮磷比或高氮硅比条件下，甲藻对硅藻具有明显的竞争优势，这种环境更有利于水母的生长繁殖；而水母作为肉食性浮游动物，主要以浮游动物以及鱼卵仔鱼等为食。水母暴发时捕食大量的浮游动物，进而降低了对浮游植物的摄食压力，最终可能引起藻华暴发和浮游生物群落结构的变化。因此，不同海洋生态灾害的发生可能并不是孤立的，彼此之间可能会存在千丝万缕的联系。
与此同时，藻华衰退可降低水体的溶解氧含量，而水母相对其他海洋生物则能够耐受较低的溶解氧，这将进一步加剧水母数量的增加，这种情况的产生被认为是一种严重危害生态系统的正反馈效应。因此，作为食物链最基础的营养盐的水平与结构的变异，可导致近海生态系统初级生产、次级生产以及渔业资源生物类群的重大变化。
近年来我国渤海、黄海和东海以及日本、韩国沿海的水母旺发、鱼虾资源减少、局部海洋出现的低氧现象等都可能与富营养化、营养盐结构失衡引起浮游植物群落结构改变、甲藻类赤潮生物异常增殖所引起的食物链演变有关，这些变化必然会引起整个近海生态系统结构与功能的改变，进而影响近海生态系统资源产出与可持续健康发展。
加强基础研究 保障近海生态系统可持续发展
从生态系统健康、生态灾害等方面来看，我国近海整个生态系统处于动荡状态。弄清楚是什么原因导致了生态系统的动荡，取决于我们对近海生态系统结构、功能和演变与机制的了解，需要我们进行大量深入细致的基础研究工作。
为此，在已有研究的基础上，需要进一步深入研究全球变化影响下我国近海生物种类组成与分布格局的变化，基础生产力的变化；研究大规模海洋生态灾害如水母灾害发生的机制、关键的生态学过程及其资源环境效应；研究和评估我国近海生态系统健康状况，并加强生态系统整体水平上的整合研究与未来发展趋势的预测研究。通过加强对海洋生物地球化学循环与生态系统相互作用的关键过程的研究, 将有助于我们认识海洋酸化、富营养化和过度开发利用等对近海生态系统服务功能和食物产出的影响程度及其适应性调控机制，为我国海洋可持续发展和生态系统水平的管理决策提供科学依据。
(作者：中国科学院海洋研究所 孙松 国家海洋局第二海洋研究所 苏纪兰 中国水产科学研究院黄海水产研究所 唐启升)