海洋藻类对海洋生态系统动力学具有哪些重要的意义

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所需积分:0下列哪个生态系统有“绿色水库”之称( ) A.海洋生态系统 B.森林生态系统 C.淡水生态系统 D.湿地生态系统[] - 初中生物试题 - 生物秀
下列哪个生态系统有“绿色水库”之称( ) A.海洋生态系统 B.森林生态系统 C.淡水生态系统 D.湿地生态系统
答案:分析:本题考查的是生态系统的类型,不同的生态系统具有不同的特点.解答:解:A、海洋生态系统由海洋和海洋构成.海洋中的植物绝大部分是微小的藻类,植物进行光合作用制造的氧气占地球每年产生氧气的70%.故不符合题意.B、森林生态系统是陆地上最复杂的生态系统.森林生态系统中的生物成分以高大的乔木为主,森林在涵养水源、保持水土等方面起着重要的作用,有“绿色水库”之称.故符合题意.C、淡水生态系统由河流、湖泊或池塘等淡水水域和淡水生物组成.除了为人类提供饮水、灌溉和工业用水,在调节气候等方面也有重要作用.故不符合题意.D、湿地生态系统是在多水或是过湿等情况下形成的生态系统.具有净化水质、蓄洪抗旱的作用,有“地球之肾”之称.故不符合题意.故选:B点评:生态系统的类型以及特点是考查的重点,多以选择题的形式出现,难度较小.
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电话:021-海洋微藻对CO_2加富响应的实验生态学研究
大气CO_2的浓度以前所未有的速度稳步增加是全球性的重大环境问题之一。CO_2等温室气体的增加导致全球气温的上升即“温室效应”的加剧,随之而来的是海平面的上升、生物多样性的丧失和沙漠化的加剧等等,这已影响到整个地面生态系统的变化。全球CO_2浓度升高对生态系统中的绿色植物将产生直接的影响,进而使生物从生态系统、群落、种群、个体、细胞以及分子各个层次水平上发生变化。在整个海洋食物网中,海洋微藻是CO_2加富最直接的响应者,它不仅驱动着整个海洋生态系统的能流和物流,直接和间接地养育着几亿吨的海洋动物,而且对调节全球变化起着重要的作用。本文采用实验生态学的方法从种间、种群、生理生化和分子水平研究了6种海洋微藻:小球藻(Chlorella.sp)、亚心形扁藻(Platymanas subcordiformis)、金藻8701(Isochrysisgalbana Parke 8701)、中肋骨条藻( Skeletonema costatu&
(本文共97页)
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海洋微藻是生活在海洋环境中的一大类原核或真核微生物。它们可利用太阳能将水和CO2经光合作用转变成多糖、蛋白质和脂类等生物大分子。已知的物种有30000多种,据估算总数约为200000种[1]。一些在东亚和亚太部分地区长期食用的海洋微藻含有丰富的蛋白质[2]、脂类[3]和多糖[4]等营养物质,已经或正在被广泛用于新型保健食品、饲料、食品和饲料添加剂及生物能源等的产品的研究和开发[5,6];另有一些海洋微藻含有丰富的活性多肽、包括二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA)在内的多不饱和脂肪酸、硫酸酯多糖等活性次级代谢产物,被认为在新型活性天然产物、药物或药物先导物、食品和饲料添加剂、化妆品等的发掘中有巨大潜力[7,8]。微藻是单细胞或简单的多细胞光合自养微生物,只要是有阳光和少量营养盐的地方就能够生长繁殖,可在海水、盐田和营养贫瘠等不利环境下快速生长[9]。获取适合当地环境和气候条件的优良藻种是海洋微藻培养和使用的前提条件[1...&
(本文共11页)
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国家驻山东科研单位培育出富油海洋微藻,最高含油比已达68%,并在此基础上,制取生物柴油,与初步实现产业化的玉米等粮食作物制取生物柴油的方法比较,海洋微藻的产量高,单位面积的产量...&
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近年来,随着我国社会经济的快速发展,海洋经济开发和海上运输等用海活动越来越多,在开发利用的同时也带来了许多环境问题,尤其是建设港口、挖深港池和疏通航道等过程中不可避免地产生大量疏浚物。在目前陆空资源有限的情况下,实行疏浚物海上倾倒是人类合理利用海洋自净能力的有效尝试。但大量疏浚物进入海洋倾倒区,必然会影响倾倒区所在海域及周边的海洋环境[1],进而对海洋生物产生不利影响。疏浚物入海后会增加水体浑浊度,并产生一系列的负面效应,影响水体中各生物类群如浮游植物、浮游动物及鱼类等的生理、行为、繁殖和生长[2],还会导致水体理化指标以及底质堆积厚度、生物栖息环境等产生一系列变化[3]。倾倒活动改变了浮游植物、浮游动物和底栖生物的生存环境,使生物的物种数减少[4]。《防止倾倒废物及其他物质污染海洋的公约》及我国有关环境评价标准明确规定,倾倒废物必须进行生物学检验,以评价倾倒物对倾倒海域生态环境的影响[5]。关于疏浚物对海洋生物的影响,国内外相...&
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多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,简称PAHs)是一类具有“致癌、致畸和致基因突变”作用的持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)[1],世界卫生组织癌防委员会将苯并[α]芘(benzo[α]pyrene,B[α]P)、荧蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、茚并[1,2,3-cd]芘、苯并[ghi]苝6种多环芳烃类物质定为环境总PAHs的代表,其中,又以B[α]P的毒性最强,常被作为PAHs的代表性污染物[2]。海水中的PAHs主要来自城市生活污水、工业废弃物、大气沉降、表面径流、土壤浸析、原油和石油产品等。在靠近油田等高污染处PAHs浓度可高达50μg/L,而在大洋和未污染湖水中PAHs含量往往低于1μg/L[3]。相对来说,近岸海洋环境是受到污染物影响最为严重的区域。海洋微藻作为海洋的初级生产者,在保持海洋生态系统的平衡和稳定方面起着重...&
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海洋微藻在海洋中占有重要位置,它不仅可为海洋生物提供丰富的食物来源,也可反映海洋水体富营养化及水质污染的状况,因此,国内外广泛使用微藻种类和数量作为海洋生态环境监测、水质污染评价的重要指标。目前,海洋微藻的监测主要由专业人员在显微镜下对样品进行人工辨别、分类、计数,其工作量大、速度慢、效率低。为此,通过实时提取海水微藻显微图像,运用数字图像处理技术,编制一个快速、准确的微藻数量自动统计软件,检测海域中所含微藻的种类和数量,这对微藻生物发展的早期监测、预报具有重要的意义[1-3]。微藻的自动识别和定量方法主要有吸收光谱法、荧光光谱法、液相色谱法、流式细胞仪、分子技术等[4],但这些方法大多过程繁琐,严重依赖于微藻的生理状态,且分辨率不高。基于显微图像特征的自动识别方法具有使用便捷、成本低廉、分类结果精确、过程直观、易与传统手段结合等特点。国内对微藻显微图像识别的研究近几年发展很快[5-8],然而,大部分研究只局限于少数种类上。本研...&
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具有叶绿素、营自养生活、无胚的叶状体海洋孢子植物。简称海藻。特点:整个藻体都有吸收营养、进行光合作用和制造营养物质的功能。虽然有的海藻在外形上有类似高等植物根、茎、叶的构造,但在基本构造和功能上有着本质区别。
海洋藻类特征
实际上,不论其外形如何,从功能上说所有的整个藻体基本是一个简单的叶,因而被称为“叶状体”植物。②海藻的生殖器官与高等植物的种子不同,多为单细胞的孢子或合子;有些藻类的生殖器官虽然是多细胞的,但它们都直接参加生殖作用,不象高等植物生殖器官的细胞有生殖功能和营养功能之分。③海藻的个体生活史是由孢子或合子开始的,它们不在母体内发育成为多细胞的胚,与高等植物的生活史不同。
研究简史中国是记述海洋藻类最早的国家。公元前2~前1世纪的《尔雅》就已有关于海藻的记载,其后的历代本草和地方志中有更多的记述。在欧洲,18世纪以前对藻类的概念模糊不清。直至1754年,瑞典学者林奈在名著《植物种志》中才首次在植物界的隐花植物纲中列出藻类目和5个属,其中属于海藻的有3个属。到19世纪70年代中期,藻类学家们已对藻类的大部分属进行了描述,做了一些有关海藻的生殖生活史的研究,并对藻类的分类系统不断地进行修正。其中瑞典阿加德父子的工作为海藻的分类形态研究奠定了基础。以后海藻的研究工作逐渐深入,德国F.奥尔特曼在年发表《藻类的形态与生物学》(3卷),总结了藻类形态和生理、生态的研究成果,是当时很有价值的藻类学书籍。20世纪40年代中,英国F.E.弗里奇完成《藻类的构造与生殖》的巨著,高度概括了前人的工作,对以前地位未定的一些藻类类群提出了有益的意见,并建立了健全的分类系统。这一巨著成为现代藻类分类学的基础。
海洋藻类研究
中国近代海藻研究工作是20世纪30年代初期开始的。曾呈奎对中国海藻的分类做了许多工作。中华人民共和国成立后,曾呈奎与他的合作者在海藻的形态生活史、分类区系、生态、栽培、进化以及海藻化学等方面,开展了一系列理论与应用研究,推动了海藻学的发展。方宗熙及其合作者在海藻遗传、育种方面做了大量工作。
生物学特征形态海藻大小悬殊,形态各异,有单细胞、群体和多细胞各种形态。单细胞海藻的个体微小,要借助显微镜才能看到;群体海藻由单细胞个体群集而成。藻体的大小从几毫米到几米,最大的长达60米以上。形态上有丝状体、叶状体、囊状体和皮壳状体等。有些海藻(如马尾藻等)的外形虽然有类似根茎叶的形态,但不具备高等植物那样的内部构造和功能。
色素藻类细胞含有各种各样的色素,不同的色素组成标志着进化的不同方向,是分门的主要依据之一。藻类的色素主要有 4类:叶绿素、胡萝卜素、叶黄素和藻胆素。全部有色藻类都含有叶绿素α;除隐藻门外,都含有β-胡萝卜素(有人认为隐藻门有少量β-胡萝卜素);藻胆素只在蓝藻、红藻和隐藻门中发现。原绿藻、绿藻、轮藻和裸藻的叶绿素成分和高等植物一样,主要是叶绿素a和b。隐藻、甲藻、黄藻、金藻、硅藻和褐藻除叶绿素a外,还有叶绿素c,而无叶绿素b。红藻含叶绿素a和d。蓝藻只有叶绿素a。叶黄素种类很多,按门类而有所不同(见表)。 生殖与高等植物相比,海藻的形态构造比较简单,但在生殖上却极为多样。无性生殖方式有:①单细胞藻体的分裂;②多细胞藻体的断裂分离;③特殊细胞繁殖体的分裂;④无性生殖孢子的有丝分裂。
有性生殖方式有两类:一类是配子结合。由两个配子在配子囊内融合成一个合子。依据配子的体形可分为:①同配生殖,指形状和大小相同的配子融合。②异配生殖,指形状相同但大小有差异的配子融合。这种融合只能在大配子(称为“雌配子”)和小配子(称为“雄配子”)之间进行,这是性分化最简单的类型。③卵配生殖,指不同形状、不同大小的配子融合。由雌性不动配子即“卵”细胞,和雄性游动或不动配子即“精子”相结合。另一类是配子-配囊融合,由配子囊和一个配子融合。受精是借助于雌配子囊管外生长的受精丝进行,雄配子接触受精丝,经过原生质融合后,其核通过受精丝移入雌配子囊中。
生活史海藻种的生活史起始于核配后形成的合子,结束于减数分裂以后形成的配子。生活史有下列 3个类型:①单倍性,营养体是单倍体。②二倍性,营养体是二倍体。③单倍-二倍性。
生态类型根据生活方式可以分成 5种生态类型:①浮游生活,如单细胞和群体的甲藻、 黄藻、 金藻、硅藻等门的多数藻类 (见海洋浮游生物)。 ②漂浮生活,如漂浮马尾藻(Sargassum natans)藻体全无固着器,营断枝繁殖,在大西洋上形成大型的漂流藻区,成为闻名的马尾藻海。 ③底栖生活, 如石莼、海带、紫菜,体基部有固着器,营定生生活,主要生长在潮间带和潮下带(见彩图)。④寄生生活,如菜花藻(Janczewskia ramiformis)寄生于别的藻体上。⑤共生生活,如红藻门的角网藻(Ceratodictyon spongiosum)是红藻与海绵动物的共生体;一些蓝藻、绿藻和子囊菌类或担子菌类共生,成为复合的有机体──地衣。浮游和漂浮海藻生长在近岸或大洋的表层中,底栖海藻主要生长在潮间带和潮下带。在温带,潮间带是海藻生长繁茂的场所;在热带,许多海藻都生长在潮下带;在两极海域,海藻则只见于潮下带。
分类系统分类主要依据是所含的光合色素、储存的物质、鞭毛的数目和类型、生殖的方式等。藻类学家对藻类的分类有各种不同意见。根据最新的研究结果,藻类可分为12门,其中11门有海生种类。关于各门海藻的种数已总结成表(见海洋植物)。各门藻类的主要特征见表。 蓝藻门(Cyanophyta)分类学家对蓝藻门的分类系统地位存在着不同的意见:依其具有藻胆素,有人把蓝藻与红藻合为一门;因与细菌同样由无真核细胞构成,有人将两者合为原核生物界,蓝藻为该界下的一个门;因与细菌同样营分裂生殖,有人将蓝藻和细菌归为裂殖植物;在把生物分为5界或6界的意见中,蓝藻又被单独划为一界。这里按多数藻类学家的意见,将蓝藻作为藻类的一门。
蓝藻门下只有一纲,即蓝藻纲。根据藻体为单细胞、丝状体和非丝状群体的形态以及生殖等特征再分目。蓝藻分布的范围很广,从极地到赤道海岸均有分布。营浮游、底栖、共生和寄生等生活方式。
红藻门(Rhodophyta)分两纲:①红毛菜纲(Ban-giophyceae)。绝大多数种为丝状体或简单的叶状体,极少数种为单细胞。纹孔连结可存在,但在光学显微镜下不易见到。细胞单核常有一较大的片状星形色素体和一淀粉核。弥漫性生长。除紫菜及红毛菜等少数属种外,生活史中据目前所知只有无性生殖。果胞来自营养细胞。二倍期只限于合子阶段。海水中有红刺藻目、红毛菜目和紫球藻目。②红藻纲(Rhodophyceae)。所有属种的基本构造为丝状体。纹孔连结易于见到,并分初生和次生两种。除极少数(珊瑚藻科和红叶藻科)偶见中间生长外,全为顶端生长。绝大多数属种的生活史为 3个阶段。多数的不动精子和果胞分别生长在不同的藻体上。孢子体生四分孢子囊,偶见单孢子囊、双孢子囊或多孢子囊。真红藻纲内有海索面目、隐丝藻目、杉藻目、红皮藻目、掌藻目和仙菜目。(图1) 隐藻门(Crypotophyta)只有一纲,内有隐鞭藻目。
甲藻门(Dinophyta)有两纲:①纵裂甲藻纲(Des-mophyceae)。藻体为单细胞,有两条无茸不等长的鞭毛生在细胞的前端或近前端处,营浮游生活。②横裂甲藻纲 (Dinophyceae)。藻体为游动的单细胞或由单细胞连成各种形状的群体。在细胞腹面纵横沟交界附近侧生两条鞭毛,一条多茸,另一条无茸。
黄藻门(Xanthophyta)只有黄藻纲,内分6目。
金藻门(Chrysophyta) 有两纲:①金藻纲 (Chry-sophyceae)。有两条不等长的鞭毛,一条无茸,一条多茸,或只有一条多茸鞭毛。②定鞭金藻纲(Haptophyceae)。有两条等长的无茸鞭毛;有附着鞭毛。
硅藻门(Bacillariophyta) 分两纲:①中心纲(Cen-tricae)。细胞呈各种形状,群体为链状。壳面有辐射对称的花纹,没有壳缝或假壳缝,不能滑动。②羽纹纲(Pen-natae)。壳面花纹以壳面长轴为中线,两侧对称,壳面有或无壳缝,或假壳缝,能滑动。
褐藻门(Phaeophyta)其分类依据生活史、藻体构造和生长样式等,曾经分为3个纲或3个亚纲。70年代以来的研究,摒弃了上述部分依据,3个纲的分类法也被废弃,认为只有褐藻纲一个纲。其中丝状体构造、生活史为等世代交替的种类,是最原始的;生活史中缺乏无性孢子生殖,并显示出配子体世代的退化和有性生殖明显的卵配化,则为高级的种类。褐藻纲内分12个目。(图2) 原绿藻门(Prochlorophyta)藻体单细胞,草绿色,聚生在含胶的被囊动物,特别是海鞘体上。多见于潮下带珊瑚礁上。这是新发现的一门。由于细胞为原核,色素体与绿藻门的相同,因而在演化上被认为是绿藻门的祖先。全门只有原绿藻纲。中国西沙群岛和海南岛已有发现。
裸藻门(Euglenophyta)只有一个纲,即裸藻纲。
绿藻门(Chlorophyta)依据其形态、构造和生殖特征区分为数纲,海水中只有绿藻纲,内分10个目(图3)。 进化和系统发育法国J.V.F.拉穆勒于1816年对海洋藻类内部关系最先作过试探,继而爱尔兰W.H.哈维在1836年明确提出以体色为基准把整个藻类分为褐藻类、红藻类、绿藻类和硅藻类 4个类群。体色是宏观的分类特征,哈维的划分是一种形态性分类,已被证明是基本上合乎自然系统的。20世纪50年代以来,已查明体色的特征不仅在海藻的分类上,而且在整个具有光合作用机制的植物的分类上,都是最自然、最基本的特征。
中国曾呈奎等()认为,藻类的进化系统应以光合作用的光系统的色素组成、光合器的结构和功能的演化,作为主要标准,同时考虑原核和真核的区别,提出了海藻各类群的系统分类,并对一些同时兼有蓝藻和绿藻特征的海藻确定为原绿藻。植物界的光合生物的系统发育参阅图4。 意义海藻是重要的海洋生物资源。海藻具有叶绿素和其他色素体,能进行光合作用,是海洋中有机物质的初级生产者。它们创造的有机物和积累的能量是整个海洋生物界赖以生存和发展的基础。海藻光合作用产生的氧是大气和海水中氧的极其重要来源。
海藻可供给人类直接食用。据统计,全世界可供食用的海藻近百种,其中绿藻的石莼、浒苔、礁膜,褐藻的海带、裙带菜和红藻门的紫菜、掌藻(Palmaria palmata)等都是负有盛名的。海藻能为药用已有悠久的历史。据中国《神农本草经》和《名医别录》记载,羊栖菜和昆布是治疗甲状腺肿的最早的中药,鹧鸪菜和海人草是有名的驱蛔药用海藻。海藻可用做家禽和家畜的饲料,海藻体内含钾丰富,还可用作农田肥料。
另一个重要的用途是从海藻中提取藻胶及其他化合物。琼胶是从红藻门石花菜、鸡毛菜和江蓠等属种中,提取的一种藻胶。由于它有特殊的胶凝性质,显著的稳固性、 滞度和滞后性, 在学术研究上被广泛利用为细菌培养基;在食品、 酿造、塑料、 印刷等工业上有很大用途。卡拉胶是红藻门麒麟菜、角叉菜、杉藻或沙菜等属种中提取的另一种藻胶。由于此胶有特殊的稳定效果,已被广泛用于食品制造工业上。褐藻胶是从大型褐藻(如海带、巨藻等)中提取的,由于其特殊的理化性质,多应用于纺织、制纸、涂料和食品工业中。此外,从红藻门的海萝中所提取的海萝胶和从叉藻中提取的叉藻胶(又名丹麦琼胶),也都分别应用于纺织和食品工业,特别是乳制品上。
有些海藻的产量很大,在美国加利福尼亚海岸每 1公顷的海面就生长有 60~100吨巨藻及其他的藻类。人们正在研究在海面上栽培巨藻,作为新的沼气能源材料。硅藻死后沉积而成的硅藻土,是研磨光学镜片的材料,还常在工业中被用做过滤剂和吸附剂。
为害人类的海藻目前知道的很少,除赤潮外,主要是有些海藻对海洋生物养殖事业有所危害(见海洋有毒植物)。有些海藻如浒苔、水云等是海洋污着生物,使舰船减速,给国防和交通运输事业带来一定影响。
曾呈奎、周百成:光合生物的进化,《进化论选集》,科学出版社,北京,1983。
H.C.Blod,M.J.Wynne,Introduction to the Algae,Prentice-Hall,Englewood Cliffs,1978.
C.J.Dawes,Marine Botany,John Wiley & Sons,New York,1981.基于生态系统的海洋管理理论与实践*
刘慧, 苏纪兰. 基于生态系统的海洋管理理论与实践*
. 地球科学进展, ): [Liu Hui, Su Jilan. Theory and Practice for Marine Ecosystem?Based Management. 地球科学进展, ): ]&&
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基于生态系统的海洋管理理论与实践*
1 中国水产科学研究院黄海水产研究所,山东 青岛 266071
2 海洋动力过程与卫星海洋学国家海洋局重点实验室,国家海洋局第二海洋研究所,浙江 杭州 310012
刘慧(1967-),女,黑龙江哈尔滨人,研究员,主要从事海洋生态学和可持续海水养殖技术研究.E-mail:
基金:中国环境与发展国际合作委员会项目“中国海洋可持续发展的生态环境问题与政策研究”(编号:C/GH/S/09/497); 中国科学院咨询项目“中国海洋与海岸工程的生态安全中若干科学问题及对策建议研究”资助.;
海洋孕育了丰富的生态系统服务功能,包括为人类提供多种海产食物、净化海洋环境和提供宜人景观及发展空间等。随着工程科技水平的提高,人类对海洋资源和空间的开发利用越来越多、越来越快,对海洋生态系统的影响也越来越大,这一问题在我国尤为突出。近20年来一些发达国家通过推行基于生态系统的海洋管理(MEBM),在海洋生态系统的框架下规范和管理开发活动,特别是在解决区域性海洋管理问题方面取得了一定成效,值得我们借鉴。概述了海洋生态系统及其服务功能,回顾了海洋开发中存在的问题以及MEBM的发展历程,系统阐述了MEBM的原则和措施,剖析了国内外MEBM的成功案例,探讨了在中国实施MEBM的必要性和前提条件。近年来,我国依据海洋功能区划来管理海洋开发已取得一定的成果。建议以此为基础,强化相关生态科学研究及相应技术和法规支撑,从而为我国海洋经济可持续发展提供保障。
海洋生态系统;
海洋空间规划
中图分类号:P735
文献标志码:14)02-0275-10
文章编号:14)02-0275-10
Theory and Practice for Marine Ecosystem?Based Management
1.Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071, China
2.Laboratory of Ocean Dynamic Processes and Satellite, Second Institute of Oceanography, SOA, Hangzhou 310012, China
The ocean entails mankind a vast reserve of ecosystem services, providing rich seafood, clean environment, pleasant scenery, space for development and so forth. In recent years, advances in engineering practices and technologies have enabled exploitation of the ocean on a large scale and at a faster pace, resulting in deleterious impacts on the ocean an which is clearly reflected in China’s case. Over the last twenty years, a number of countries have implemented Marine Ecosystem—Based Management (MEBM), by supervising and governing development activities under the framework of marine ecosystems, which has obtained promising results, especially in coping with regional governance issues. China can learn much from these beneficial experiences in dealing with its marine ecosystem problems encountered today. In this paper, the characteristics and functions of the marine ecosystems are summarized, and ecosystem problems encountered globally and nationally in marine development along with the evolution of MEBM are briefly reviewed. Next, the principles and measures for MEBM are elucidated in details, successful MEBM practices at home and abroad are analyzed, and the necessity and precondition for implementing MEBM in China are discussed. China’s progress, together with its drawbacks, in recent years in governing ocean development based on the National Marine Functional Zoning is then discussed. Finally, to ensure sustainable development of China’s marine economy, we propese to enhance ecological science studies, invest in eco?friendly technologies, and strengthen relevant laws and regulations in support of MEBM.
Marine ecosystem;
Marine management;
Marine spatial planning.
1 海洋生态系统及其服务功能海洋生态系统是海洋生物种群与非生物环境相互依托、相互作用的庞大动力学系统,包含着生物过程、生物地球化学过程、地质过程、物理过程等的叠加过程及其非线性相互作用,具有高度的复杂性。海洋区别于陆地的主要特点是其物理环境的连续性、流动性和多变性。在波浪、潮汐和海洋环流的作用下,海洋不断地经历着水体内部的输运、混合、扩散、循环等动力过程。海洋中的化学、生物、沉积等过程的演变皆与物理过程密切相关。从支撑生态系统的初级生产力来看,海洋与陆地明显不同:陆地生态系统主要倚赖草本和木本植物的光合作用来固定太阳能;而海洋生态系统中大型植物所提供的物质和能量仅占很小的比例,除近岸湿地外,初级生产主要靠微微型到微型浮游植物的光合作用,再靠微型到小型的浮游动物将能量向上传递给庞大而复杂的海洋食物网。海洋生物大多有复杂的生活史,如藻类的有性和无性生殖、水母发育过程中的形态转换、贝类幼虫的浮游和成体的固着、虾蟹和鱼类周年性的洄游等,而这些大多源于其对生境的特殊要求;它们需要在合适的时候到达合适的地方,以完成生存和繁衍[]。而生物种群繁衍所必须的生境,比如产卵场和育幼场等,即为关键生境。一旦关键生境受到破坏,生物的生活史就无法完成,就会导致种群衰退或灭绝。那些在沿岸水域固着生活的生物群落如海草、红树林、贝类和珊瑚等缺乏迁移能力,更容易受到人类活动的影响而退化,进而导致整个生态系统的生产力下降[]。海洋的特殊属性孕育了其特有的生态系统服务功能,主要包括支持、供给、调节和文化等4个方面[]。海洋依靠浮游植物的高生产力成为地球上最大的“氧源”和“碳汇”,碳储量为大气的65倍、陆地的25倍,是调节温室气体的主要因子[];海洋主导了全球营养物质循环、水循环、热循环和碳循环,对包括气候变化在内的全球变化起着至关重要的调节作用[]。海洋周而复始地产出丰富多样的食物,每年为人类提供约1.2 亿t的渔业产量和约20%的优良动物蛋白质。深海海底以其超常的温度、压力和化学元素为地球培育并存蓄了巨大的特异基因资源[];海底还蕴藏了大量的油气和矿产资源,两者分别与地质历史时期海洋中上层水体及海底特殊生态系统中的生命活动有关。海洋与陆地张弛互动造就了美丽宜人的滨海景观,为人类提供了无限的文化和审美享受。据保护国际基金会(Conservation International,2012)[]计算,海洋是全世界最大的净资产,其生态系统服务价值约23万亿美元,为陆地的2.3倍。2 基于生态系统的海洋管理的发展历程基于生态系统的海洋管理(Marine Ecosystem-based Management, MEBM)的基本内涵是:在充分了解和尊重海洋生态系统结构与功能的基础上对海洋开发活动进行全面管理,以保护海洋健康和维持其生态系统服务功能。MEBM的目标就是实现海洋资源的可持续利用和海洋经济的可持续发展,以满足当代和未来人类的需要。由于人类对海洋生态系统服务功能认识不足,MEBM经历了一个漫长的发展过程,期间有许多惨痛的教训。以我国为例,数十年来对海洋的持续过度开发,使近海和海岸带生态系统受到严重侵害;缓冲能力受损,生产力降低。建国以来我国已经丧失了50%以上的滨海湿地,天然岸线大幅度减少;过度捕捞截断了食物链,主要经济渔获物产量及生物多样性降低;赤潮、绿潮和水母灾害频发,生态系统失衡。近年来,污染、溢油事故明显增加,沿岸和近海亚健康和不健康水域面积不断扩大[]。加之我国大量海洋与海岸工程构筑在河口、海湾、滩涂和浅海,多种人类活动的生态影响相叠加,致使海洋生态灾害集中呈现[,]。总之,经过多年来持续、高强度、不合理的用海活动,我国近海和滨海湿地的生态服务功能已显著降低。资源与环境都是海洋生态系统健康的重要组成部分。按照保护国际基金会的计算方法,2013年中国的海洋健康指数(OHI)仅58分,排在世界220个国家中第161位(Ocean Health Index 2013)[],说明中国海洋生态安全形势已十分严峻。过度捕捞和近海生态环境受损并非中国独有的现象,一些发达国家也曾经历同样的教训[*,]。比如,美国东岸切萨皮克湾曾有丰富的鱼蟹贝资源。20世纪70年代由于排污导致富营养化严重,有害藻华暴发和低氧区扩大,再加上城市发展破坏湿地等,导致该湾底栖生物和鱼蟹贝的卵及幼体死亡,成为典型的海洋死亡区。80年代以后,经过限制营养盐排放和实施水质、环境、生态、产卵育幼场和渔业资源修复计划,鱼蟹贝资源才逐渐恢复[,]。切萨皮克湾的例子说明,要保护海洋生态系统健康,就需要协调和管理人类的用海活动。世纪之交,近海和海岸带环境恶化、资源衰退等问题引起世界各国的普遍关注。1992年的里约热内卢联合国环境与发展大会(UNCED)提出要从整个生态系统来管理海洋资源和人类的海洋开发活动,促进沿岸和近海环境综合管理及持续利用。借鉴了陆地“基于生态系统的管理”(Ecosystem-based Management, EBM)概念[],MEBM的概念初步形成;但针对海洋生态系统的特殊性,其管理目标和方法需要适当调整[]。1998年,《澳大利亚海洋政策》出台,成为世界上第一个专门针对海洋环境保护和管理的国家政策;其核心是倡导制定区域海洋规划,在决策过程中贯彻MEBM[17]。2002年的“里约+10”世界可持续发展首脑会议 (WSSD) 进一步推动了区域性和国家级的海洋规划和海洋保护区管理。MEBM逐渐被世界各国普遍接受[]。如美国海洋政策委员会于2004年提交给政府的国家海洋政策报告《21世纪海洋蓝图》以及美国政府随后公布的《美国海洋行动计划》都高度重视MEBM,将它作为21世纪美国海洋管理的基本方针[]。2012年的“里约+20”峰会再次做出了可持续发展的政治承诺,并在大会决议《我们希望的未来》中强调:健康的海洋生态系统、可持续的渔业和水产养殖对于全球粮食安全和民生至关重要。过度捕捞是导致过去50年中全球海洋渔业资源持续衰退的最主要人类活动[]。为了应对过度捕捞和关键生境破坏这一棘手问题,基于生态系统的渔业管理(Ecosystem-based Fishery Management, EBFM)就成为世界各国最先采纳的一种MEBM;其基本理念是从针对单种和多种资源的管理走向以生态系统理论为基础的整体化、科学化的渔业资源保护和管理[]。虽然渔业管理是所有MEBM皆包含的重要组成部分,但仅有渔业管理还无法实现MEBM的目标。渤海曾是中国对虾最重要的产卵场和最大的渔场,捕获量曾高达39 000t/a[],但过度捕捞、加之大规模开发滨海湿地导致的渔业关键生境破坏[,,]使对虾渔汛在1980年代迅速下降、1990年代基本消失,对虾幼体补充量严重下降[]。从1984年开始,辽宁、天津、河北等省市开始投入巨资进行渤海对虾增殖放流、构筑人工渔礁,每年投放数十亿尾虾苗。但对虾亲体和补充量仍持续下降,放流回捕率始终不到3%[];在渔获量相对较高的2012年仅有4000t左右[]。渔业资源破坏容易,恢复起来却十分困难。我国连续开展渔业资源增殖放流近30年来,大多数放流鱼种的资源量尚不足历史最高值的1%[]。可见,只有在增殖放流的同时采取控制捕捞压力、恢复渔业关键生境、改善海洋环境质量等MEBM综合措施,才能从根本上扭转渔业资源衰退的趋势。为了长久维护生态系统服务功能,MEBM必须平衡各种活动、功能和价值。例如,近海和海岸带的许多服务功能在空间上相互重叠,既是鱼虾贝藻和鸟类的育幼场和关键生境、生物多样性极高,又拥有沙滩、港湾、岛屿等自然景观;既具有保护堤岸和净化水质的功能,也能为工业或城市发展提供空间。因此,近海和海岸带资源开发往往与生态系统管理形成尖锐矛盾。为了缓解这一矛盾,近10年来世界各国纷纷制定以管理人类用海活动为目的的海洋空间规划(Marine Spatial Planning, MSP);它已成为实施MEBM的有效途径[,,]。中国也于2002年发布了《全国海洋功能区划》,成为世界上较早开展海洋规划管理的国家;该规划在2012年修编,进一步强化了海洋保护区管理等内容[]。3 基于生态系统的海洋管理原则与措施MEBM是以科学认知生态系统结构、功能及其动态特征为基本依据,综合规划和管理可能影响海洋生态系统健康的人类活动,以维持生态系统结构的完整性及其产品和服务的持续供给。概言之,MEBM就是以海洋生态学为基础的对人类用海活动的综合管理。这里,“用海活动”指各种海洋资源的开发和海洋空间的利用。从短期来看,资源开发与保护是一对矛盾;但从长远着想,两者又是统一的,因为未来的资源开发必须依赖于当下的保护。科学和技术的发展一方面使我们开发利用资源的能力得到提升,另一方面也使我们保护生态的能力得以增强。要运用最新的科学知识和技术手段,综合考虑生态、社会、经济和文化要素,制定与经济发展水平相适应的管理措施,这是MEBM的一体化管理的基本要求。3.1 基于生态系统的海洋管理原则MEBM在核心理念上与可持续发展是一致的,因而尊重生态系统自然演化规律、了解和利用生态系统的缓冲力和可塑性(即生态容量),帮助人类合理开发利用各种海洋资源,就成为管理的核心内容。为了实施MEBM,必须以多学科研究成果为基础,建立一套综合的管理目标、指标体系和效果评估方法。为此,MEBM需要遵循一系列原则[,],包括: ①管理目标是实现海洋生态系统及其服务功能的长期可持续发展;②管理核心是保持海洋生态系统自然结构和功能的完整性,包括生物多样性[]、生产力和重要物种等;②海洋生态系统的精髓是各要素之间的相互联系和整体的复杂性,它体现在生态、经济和社会等不同层面,需要管理者综合考虑;③所采取的规划和管理措施必须包含空间和时间维度,从而对各类活动和过程进行尽可能准确的定位;④需充分考虑海洋生态系统的动态性,认识其演化的必然性,并进行适应性管理;⑤对自然资源的管理应围绕人类开发和生态系统的利用价值两方面内容;⑥人类及其开发活动是海洋生态系统的组成部分,应被纳入管理框架之内;⑦应对生态问题治标不如治本,MEBM就是要标本兼治。从科学管理的角度考虑,MEBM应尊重生态系统的整体性、关联性、时序性等特点,承认生态系统整体功能大于其各个组分之和。这也是一体化综合考量生态系统、管理生态系统的理论基础。MEBM的关键在于平衡,即在科学认知的基础上有效平衡海洋开发与生态系统保护之间的关系,以及各种开发活动之间的关系。所谓科学认知,则是要认清不同海区的生态价值和生态敏感性(脆弱性)不同[*],从而使保护和开发的目标明确,有主线、有侧重;生态价值和生态敏感性高、生态意义重要的海区和滨海湿地必须优先或严格保护,其他海区则需要合理规划、根据需要按计划开发。MEBM特别强调整体和联系,即海洋生态系统的整体性、以及海洋生态要素之间和海陆之间的联系[]。世界粮农组织(FAO)于1995年颁布的《负责任渔业行动准则》(Code of Conduct for Responsible Fisheries)即充分体现了MEBM的整体化和科学化管理思维:“在开发渔业资源的同时需要保护水生生态系统”,“对渔业资源的管理不应局限于对目标物种的保护,还应包括在同一生态系统中与该物种有关的或相互依存的物种”,“生态系统中所有渔业关键生境,如湿地、红树林、珊瑚礁、泻湖、育幼场和产卵场,都应该受到保护”。基于这样一些准则,许多国家的渔业管理已经从单种、多种渔业资源管理走向生态系统水平的管理。MEBM 强调综合,即综合考虑生态、经济和社会因素, 并综合管理生态系统中的所有人类活动。大海洋生态系(LME)和海岸带综合管理(ICZM)等管理范式都是MEBM在海洋生态系统管理中的具体体现;两者都以海洋生态系统结构和功能维护为目标,提倡整体化、科学化的管理[];前者重视长期、大尺度的管理,后者更强调管理体制、机制的综合[]。人类的福祉依托于生态系统服务功能,维系于生态系统健康。要实现海洋资源的可持续利用,首先需要承认海洋生态系统的复杂性,承认其内在的和与外界的各种联系,承认人类活动对它的影响。MEBM目的在于维护海洋生态系统结构和功能的完整性,包括生物多样性、支持、调节、净化、文化审美功能以及生产力(所谓“食物生产”)等。这些服务功能都与特定的区域或水体相关联,因此,区域性管理方法就成为MEBM的基本方法[],而MSP则是实施MEBM的重要环节和有力工具[]。3.2 基于生态系统的海洋管理措施——海洋空间规划按照联合国政府间海洋学委员会(IOC)的定义,MSP是公平合理地划分和分配人类海洋开发活动的时间和空间的过程,其目的是为了实现生态、经济和社会可持续发展的目标[]。目前,很多国家都通过MSP来兼顾生态保护和海洋经济发展,协调复杂多样、利益相互冲突的用海活动。MSP既是一种战略性、前瞻性的规划,也是一个不断改进和完善的适应性管理过程;它包含了监督和监测、效果评价和信息反馈等主要管理环节()。目前,有多种海洋生态系统健康评价指标可以用来评价MSP的效果。例如,保护国际基金会推荐的海洋健康指数 (Ocean Health Index, OHI)[],从食物供给、捕捞渔业、天然产物、碳储存、安全岸线、景观名胜、人民生计、休闲旅游、生物多样性和清洁的水等10个方面来评估海洋生产力;针对切萨皮克湾研发的海湾健康指标 (Bay Health Index)[]利用叶绿素等3项水质指标和3项生物学指标来反映海湾的生态状况;NOAA的综合生态系统评估 (Integrated Ecosystem Assessments)[] 则是一种综合大量自然科学和社会科学数据进行生态系统评估的方法。这些指标体系通过评估海洋生态系统的现状、预测未来发展趋势,帮助我们制定更高效、合理、有针对性的管理方法,对MSP有很好的指导意义。MSP作为一种管理工具,可以使MEBM更具计划性和程序性。生态系统(包括自然生态系统和人工生态系统)本身在不断变化,管理方法和手段也在不断更新。但这种调整和改进决不能偏离生态系统健康这一核心,决不能单纯以人类开发活动的需要为目的。图1Fig. 1 图1 海洋空间规划的要素[]Fig. 1 Key elements for marine spatial planning[]澳大利亚等发达国家从20世纪70年代开始试行相当于MSP的规划,之后欧盟、加拿大、美国、中国等也相继推行了规划管理[]。保护波罗的海环境公约(Helsinki Convention,1974)是世界上第一个成功实施的MSP,在基于生态系统的、由多方参与和协调的区域性自然资源管理方面堪称典范,涉及波罗的海周边及流域的所有国家。2006年联合国教科文组织(UNESCO)国际MSP研讨会之后,MSP作为MEBM的有力措施,在全球范围内得到普遍认可和迅速推广[]。德国、荷兰、英国、爱尔兰等国在MSP框架下设立了很多海洋保护区,根据保护强度的不同分别作出了禁止捕捞、禁止扰动(海洋生物)以及禁止损害和改变栖息地等规定,在保护海洋生物多样性的前提下实现了海洋资源与环境效益的最大化。中国2002年开始实施《全国海洋功能区划》,并于2012年进行了修编。随着《全国海洋功能区划》的实施,用海行业之间的冲突得到缓解,海洋生态环境得到更好保护。新《全国海洋功能区划》还做出了“强化海洋环境保护和生态建设”、“建立覆盖全部管辖海域的动态监管体系”等新的管理规定,在区划实施的保障措施方面有所加强。不过,限于生态学基础研究不足和监管机制不完善,《全国海洋功能区划》尚存需要改进之处,主要包括以下几个方面:(1)限于所掌握的基础数据不足、科学认识不够充分,我国海洋功能区划对生态敏感区和海洋保护区的划定并不完全科学合理,对海洋水产种质资源保护区和重要水产种质资源产卵场、索饵场、越冬场及洄游通道的划分不够明确,因而有可能影响渔业资源保护的效果。(2)海洋的问题有很多都来自陆地。调查发现,陆源污染占我国沿海污染物(特别是氮磷)输入总量的70%[]。因为《全国海洋功能区划》无法解决陆源污染等问题,所以国内学术界一直有制定“海岸带和海洋(综合)功能区划”的呼声[]。(3)MSP的主要目的是为了解决人类用海活动与海洋生态保护之间的矛盾。《全国海洋功能区划》虽然原则上提出要保护生态,但方案更多考虑的是如何缓解不同用海方式之间的矛盾[];在海洋开发活动与生态保护相冲突的时候,对于如何保护生态敏感区却考虑不足[]。此外,《全国海洋功能区划》还缺少作为制定规划或者反映生态系统健康水平和服务功能受损程度的一系列量化指标,在建立数据和信息公开、公众监督机制等方面还嫌不足。3.3 基于生态系统的海洋管理案例分析(1)澳大利亚大堡礁分区保护大堡礁海洋公园由海洋、岛屿和珊瑚礁组成,面积344 400 km2,因其旅游业收入丰厚,净生态价值估计为180~400亿美元。从1981年开始由大堡礁海洋公园管理处(GBRMPA)按照分区管理模式统一管理;按功能分为多用途区域(multiple-use zones)和红线区(no-take zones)。为了减少旅游业对礁区生态环境的负面影响,2004年根据珊瑚礁生态状况和分布进行了重新分区,把重要物种的产卵场和育幼场等都划为保护区;从对单个礁盘的管理转变为对包含70个生物区系的大范围的海洋风景的管理[]。在重新划定分区方案过程中,组成相对独立的科学指导委员会和社会经济文化指导委员会,利益相关部门和公众也广泛参与。取得的效果:为保护礁区生物多样性,实施了代表性区域保护计划(RAP),保护区面积显著增加;“红线区”由公园面积的4.5%扩大到33%,受保护栖息地的密度进一步增加。经验:MEBM需要有特定的生态、社会和经济目标;需要兼顾生态系统动态和社会与生态系统之间的相互作用,开展科学的适应性管理;需要决策过程公开透明;需要各类用海部门协商。以科学为基础、信息公开、公众参与和政治支持,对改善大堡礁的管理都十分重要。GBRMPA的经验证明,全面分区管理是推行MEBM的有效措施[,]。(2)美国大沼泽全面修复计划大沼泽(Everglades)位于佛罗里达州南端,面积4660 km2。由于20世纪早期的垦荒和农业发展导致淡水大量消耗,大沼泽地的面积逐渐萎缩、物种大量消失。美国联邦政府和佛罗里达州政府在2000年启动了针对其生态系统服务功能的全面修复计划(Comprehensive Everglades Restoration Plan,CERP),包括约50项工程项目,将持续数十年。项目目标是遏制生态系统退化趋势,重建沼泽水系,改善沼泽水质和控制洪涝灾害[]。项目采用了跨营养级的系统模拟模型(ATLSS)和基于人文景观概念的沼泽地综合动态模型等工具,预测修复效果及其对各类野生动物的影响,并以此指导修复工作。同时还成立了跨政府部门的南佛罗里达生态系统修复工作组。取得的效果:生态修复计划虽然进展缓慢、花费巨大,但也取得了一些明显效果[]。截止到2010年,修复了基西米河(Kissimmee)沿岸约1200 ha的洪泛区;重建了大沼泽水系,河流和沟渠得以疏通,湿地植被得到恢复;虽然沼泽水质并没有得到全面恢复,但水中磷等营养盐的含量得到了控制。经验:以科学知识和理论指导生态修复工作,政府给予强大政策和资金支持,综合考虑生态、生物和人文因素,应用水资源管理生态模型作为指导等是保证大沼泽修复取得成效的重要手段。(3)厦门海岸带综合管理( ICM)[]年,由全球环境基金( GEF) 、联合国开发计划署(UNDP)和国际海事组织( IMO)资助,福建省厦门市实施了“东亚海域海洋污染预防与管理厦门示范计划”,进行了ICM实践和探索,有效地保护了厦门海域的海洋生态环境,促进了海湾型城市建设和经济发展。厦门市建立了科学的海岸带综合管理体制与机制,使地方性海洋法律框架得以完善、海洋执法得到强化。取得的效果:厦门海区及其周边生态环境明显改善;公众和管理部门的海洋与环境意识得到提高;海域综合执法逐步走向制度化;海域使用证制度和海域有偿使用制度逐步规范;海洋环境与资源保护力度不断加强。经验:加强公众意识是成功的基础,提高决策者的认识是成功的关键;强化立法与执法是成功的保障,完善体制与机制是成功的条件;科技是ICM的灵魂,可持续发展是ICM的动力。4 基于生态系统的海洋管理需要科技和政策支撑上述案例表明,海洋生态系统是非常脆弱的;而管理、保护和恢复海洋生态系统需要强大的科技和政策支持。EBM的理念在国际上推广了几十年[],在世界各地有不少成功的范例,也取得了大量经验。但是,生态学与管理脱节的现象仍普遍存在。在大多数情况下,生产力和生物多样性等一些最普通的标志生态系统健康的生态学标准并没有在环境规划和管理中得到体现。海洋管理较陆地起步晚,加之海洋连续性、流动性、复杂性等特殊性质,因而需要更多的科技支撑。从各国已经开展的MEBM来看,只有极少数把目标定位在生态系统复杂性的维护上,而针对生态系统过程的时空尺度的考量就更少[]。究其原因可能是我们对各种海洋生态系统还缺乏科学认知,难以制定切实可行的管理体系和方法。与此同时,政策上的倾向性也使MEBM充满了变数。发展与保护之间的摇摆和妥协,可能使MSP划定的保护区逐渐让位给开发区;而执法不力则可能让MEBM和MSP都丧失意义。科学和技术、立法和规划、监督和执行是MEBM的3个最基本环节,任何一个环节出现漏洞,都会让MEBM前功尽弃。4.1 科技支撑MEBM植根于我们对海洋生态系统的了解。它要求我们从科学上认识和把握海洋生态系统及其变动规律,并以此提出一系列量化指标,作为管理的基础。海洋生态系统结构复杂、功能多样,我们只能从关键环节入手,了解和掌握其中的重要物种、重要过程、重要机制,并以此为基础建立MEBM体系。为此,我们需要解决一些科学和技术问题,其中包括:(1)基本科学、信息和技术支持①高精度的全国海洋与海岸资源与环境(地理)信息系统(GIS)——岸线、海岸带和近海全息测绘,包括生物和非生物、水深、地貌等信息;②高精度和高频率的海洋生态环境连续观测技术,以及全国海洋生态系统(生物、物理和化学)连续综合观测、监测和研究——监测生态系统的变化及沿海开发活动对生态系统健康和服务功能的影响;③有关学术和管理部门共享的、实时更新的生态系统监测数据库。(2)海洋生态系统的划分和管理依据①重要海洋生物的生活史和关键生境、及生态敏感区的时空定位;②生物多样性保护范围及海洋保护区的合理界定;③先进的海洋保护区和MSP规划技术。(3)海洋管理目标和指标体系的建立①表征生态系统演化的指标体系——用以区分其自然演化和人类活动影响;②海洋资源和生态可持续发展的量化目标或指标体系;③协调与平衡海洋生态、经济和社会功能的方法——用以指导合理、有序、持续地开发海洋资源;④辅助MEBM的生态、经济和管理学综合决策模型和预测模型。科技在MEBM中发挥核心作用,为其提供分区、规划和监督管理方法,提供明确、量化、可操作的生态学标准作为管理的依据,是构筑整个MEBM框架的基础。同时,为了使MEBM更为合理和切实可行,还需要建立科研和管理者共享的信息交流平台与合作机制,通过利益相关方共同参与、共同协商来解决规划、管理和监督方面的问题。另外,保证自然系统和社会系统互利共赢也是MEBM的管理原则。鉴于现阶段中国经济的高速发展,有必要以社会、经济和生态系统综合效用的最大化为目标,探索均衡性的管理手段。4.2 政策法规支撑MEBM立足于科学,但成就于管理。因此,MEBM离不开强有力的政策支持,离不开高效的监督和执行。目前,我国海洋产业增加值已经超过2万亿人民币。海洋对国民经济、社会发展和劳动就业的贡献十分显著。除此之外,海洋在自然资源、生态效益、防灾减灾和国防安全等方面的意义深远,值得高度重视。从国家层面上来说,综合考虑海洋已知和潜在的服务功能,保障当代和未来人民的福祉,以此制定长远的和前瞻性的国家海洋政策和海洋战略,是落实MEBM的政策基础和前提条件。由于海洋生态系统具有动态性、处于不断变化当中,人类的用海活动与社会经济状况也在不断变化,而现有的海洋生态学知识还不足以支持我们制定长期有效、一步到位的MEBM模式,因此,我们有必要在海洋资源开发中采取预防性措施(precautionary approach),进行动态的适应性管理。所谓预防性措施,就是基于谨慎原则,当计划项目有可能造成巨大生态影响时,就要暂缓实施该项目[];具体做法包括制定捕捞限额来保护渔业资源[]等。事实上,MEBM始终强调长期、适应性地不断调整管理模式。当然,作为管理工作基础的政策环境和管理体制必须具有一贯性和连续性,这样才能满足MEBM的动态性和适应性要求,并且保证MEBM的适应性调整不偏离可持续发展的轨道。适应性管理的重要环节是在工作中学习,不断调整管理目标和手段;所以,需要对管理绩效进行长期连续的监测和评价,并学习国内外管理经验,把最新、最可靠的科技手段应用在海洋管理中。因此,制定灵活而又切合实际的管理措施,对MEBM十分重要。国际上对MEBM效果评估开展较少,也缺乏指导方针和经验[];而对于已经实施MEBM的区域主管部门来说,实施效果评估无疑增加了管理工作量和成本。尽管如此,对现有MEBM或MSP管理效果进行监督和评估,是MEBM必不可少的内容,是不断改进管理方法、进行适应性管理的前提。事实上,MEBM效果评估既可以是不定时的、以点带面的抽查式的评估,也可以是定期的、系统的、有计划分步骤的评估,其目的都是针对MEBM的指标、目标、程序或整体功能的评估。两者都会提供有价值的信息,来揭示规划、管理、监督等环节的问题,也都会帮助改进管理工作。因此,从政策、法规和措施上强化和引导MEBM管理效果评估,建立适当的学习和改进机制,是MEBM达到预期目标的必要条件。5 结 语当前中国海洋资源开发的需求迫切,管理工作形势严峻而复杂。要充分发挥《全国海洋功能区划》的作用,急需尽早开展必要的科学研究,根据我国海洋和海岸带生态系统的特征制定出一系列量化指标,将其作为制定规划或者评估生态系统健康水平和服务功能受损程度的依据。需转变管理体制,由各管理部门、学术界和利益相关方协商制定MSP、并严格依据MSP进行海洋综合开发和保护。在规划及其实施过程中,需要协调所有涉海行业的利益,包括环保、旅游、渔业、交通运输和能源等。只有这样才能把海洋管理上升到生态系统的水平。近期宜结合海洋功能区划对全国近海和浅海进行分区管理,划定生态“红线区”来保护主要渔业生物栖息地、水产原种栖息地和生态敏感区,使之成为严格保护、任何开发活动都不可触碰、不可逾越的界限。基于谨慎原则,在全面的MEBM规划和办法出台之前,要让生态“红线区”的保护范围尽可能大一些,以免因不恰当的开发活动造成难以挽回的损失;这也是“预防性措施”的具体体现。需要加快修正现有涉海法规中“重开发、轻保护”的内容,让生态系统保护的原则得到全面体现;并且制定实施细则,便于执行、考核和监督。国际经验表明,实现科学的海洋管理有2个至关重要的条件:一是让公众参与“区划”全过程,包括规划、立法和监督等;二是确定表征海洋生态系统健康的指标和明确的管理目标,体现多用途、政策性、价值观和科学性等特点。这是开展适应性管理的基础。
The authors have declared that no competing interests exist.
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... 它们需要在合适的时候到达合适的地方,以完成生存和繁衍[1] ...
... 过度捕捞和近海生态环境受损并非中国独有的现象,一些发达国家也曾经历同样的教训[*1,12] ...
... 它已成为实施MEBM的有效途径[1,28,29] ...
... 那些在沿岸水域固着生活的生物群落如海草、红树林、贝类和珊瑚等缺乏迁移能力,更容易受到人类活动的影响而退化,进而导致整个生态系统的生产力下降[2] ...
... 海洋的特殊属性孕育了其特有的生态系统服务功能,主要包括支持、供给、调节和文化等4个方面[3] ...
... ,碳储量为大气的65倍、陆地的25倍,是调节温室气体的主要因子[4] ...
... 海洋主导了全球营养物质循环、水循环、热循环和碳循环,对包括气候变化在内的全球变化起着至关重要的调节作用[4] ...
... 深海海底以其超常的温度、压力和化学元素为地球培育并存蓄了巨大的特异基因资源[5] ...
&li&&span class="position"&1.&/span&&span class="affiliation"&NVPAS, Sardar Patel University, Anand, Gujarat, 388120, India&/span&&/li&&li&&span class="position"&2.&/span&&span class="affiliation"&School of Environmental Sciences, Jawaharlal Nehru University, New Delhi, 110067, India&/span&&/li&&li&&span class="position"&3.&/span&&span class="affiliation"&Water Resource Engineering, Department of Civil Engineering, Indian Institute of Technology, New Delhi, 110067, India&/span&&/li&&li&&span class="position"&4.&/span&&span class="affiliation"&Centre of Atmospheric and Ocean Studies, KBCAOS, IIDS, Nehru Science Centre, University of Allahabad, Allahabad, 211002, India&/span&&/li&
AbstractThis manuscript is based on the discussion opened by Dr. Vladimir Zitko and Ilker T. Telci. There comments over the water quality index, cluster analysis and pointing numerical error seem useful for the technical literature domain. In this version of manuscript, a correction is made over numerical error which arose due to mistakenly omitting the powers of 10 for the weighting factors in Table 2 during the final submission. However, the final WQI values reported are correct and hence there is no effect on any other part of the manuscript and conclusions made.
... 据保护国际基金会(Conservation International,2012)[6] 计算,海洋是全世界最大的净资产,其生态系统服务价值约23万亿美元,为陆地的2 ...
... 近年来,污染、溢油事故明显增加,沿岸和近海亚健康和不健康水域面积不断扩大[7] ...
... 加之我国大量海洋与海岸工程构筑在河口、海湾、滩涂和浅海,多种人类活动的生态影响相叠加,致使海洋生态灾害集中呈现[8,9] ...
... 加之我国大量海洋与海岸工程构筑在河口、海湾、滩涂和浅海,多种人类活动的生态影响相叠加,致使海洋生态灾害集中呈现[8,9] ...
... 渤海曾是中国对虾最重要的产卵场和最大的渔场,捕获量曾高达39 000t/a[22],但过度捕捞、加之大规模开发滨海湿地导致的渔业关键生境破坏[9,13,23]使对虾渔汛在1980年代迅速下降、1990年代基本消失,对虾幼体补充量严重下降[24] ...
... 按照保护国际基金会的计算方法,2013年中国的海洋健康指数(OHI)仅58分,排在世界220个国家中第161位(Ocean Health Index 2013)[10],说明中国海洋生态安全形势已十分严峻 ...
... MEBM特别强调整体和联系,即海洋生态系统的整体性、以及海洋生态要素之间和海陆之间的联系[11] ...
... 过度捕捞和近海生态环境受损并非中国独有的现象,一些发达国家也曾经历同样的教训[*1,12] ...
1.Old Dominion University Department of Biological Sciences Norfolk VA
USA&br/&2.Adam Mickiewicz University Department of Hydrobiology 61-614 Poznan Poland&br/&
... 80年代以后,经过限制营养盐排放和实施水质、环境、生态、产卵育幼场和渔业资源修复计划,鱼蟹贝资源才逐渐恢复[13,14] ...
... 渤海曾是中国对虾最重要的产卵场和最大的渔场,捕获量曾高达39 000t/a[22],但过度捕捞、加之大规模开发滨海湿地导致的渔业关键生境破坏[9,13,23]使对虾渔汛在1980年代迅速下降、1990年代基本消失,对虾幼体补充量严重下降[24] ...
... 80年代以后,经过限制营养盐排放和实施水质、环境、生态、产卵育幼场和渔业资源修复计划,鱼蟹贝资源才逐渐恢复[13,14] ...
... (Ecosystem-based Management, EBM)概念[15],MEBM的概念初步形成 ...
... EBM的理念在国际上推广了几十年[15],在世界各地有不少成功的范例,也取得了大量经验 ...
... 但针对海洋生态系统的特殊性,其管理目标和方法需要适当调整[16] ...
... MEBM逐渐被世界各国普遍接受[18] ...
... 从各国已经开展的MEBM来看,只有极少数把目标定位在生态系统复杂性的维护上,而针对生态系统过程的时空尺度的考量就更少[18] ...
... 如美国海洋政策委员会于2004年提交给政府的国家海洋政策报告《21世纪海洋蓝图》以及美国政府随后公布的《美国海洋行动计划》都高度重视MEBM,将它作为21世纪美国海洋管理的基本方针[19] ...
... 所谓预防性措施,就是基于谨慎原则,当计划项目有可能造成巨大生态影响时,就要暂缓实施该项目[19] ...
... 过度捕捞是导致过去50年中全球海洋渔业资源持续衰退的最主要人类活动[20] ...
... 其基本理念是从针对单种和多种资源的管理走向以生态系统理论为基础的整体化、科学化的渔业资源保护和管理[21] ...
... 为此,MEBM需要遵循一系列原则[21,31],包括: ①管理目标是实现海洋生态系统及其服务功能的长期可持续发展 ...
... 渤海曾是中国对虾最重要的产卵场和最大的渔场,捕获量曾高达39 000t/a[22],但过度捕捞、加之大规模开发滨海湿地导致的渔业关键生境破坏[9,13,23]使对虾渔汛在1980年代迅速下降、1990年代基本消失,对虾幼体补充量严重下降[24] ...
... 渤海曾是中国对虾最重要的产卵场和最大的渔场,捕获量曾高达39 000t/a[22],但过度捕捞、加之大规模开发滨海湿地导致的渔业关键生境破坏[9,13,23]使对虾渔汛在1980年代迅速下降、1990年代基本消失,对虾幼体补充量严重下降[24] ...
... 渤海曾是中国对虾最重要的产卵场和最大的渔场,捕获量曾高达39 000t/a[22],但过度捕捞、加之大规模开发滨海湿地导致的渔业关键生境破坏[9,13,23]使对虾渔汛在1980年代迅速下降、1990年代基本消失,对虾幼体补充量严重下降[24] ...
... 但对虾亲体和补充量仍持续下降,放流回捕率始终不到3%[25] ...
... 在渔获量相对较高的2012年仅有4000t左右[26] ...
... 这些服务功能都与特定的区域或水体相关联,因此,区域性管理方法就成为MEBM的基本方法[36],而MSP则是实施MEBM的重要环节和有力工具[26] ...
... 我国连续开展渔业资源增殖放流近30年来,大多数放流鱼种的资源量尚不足历史最高值的1%[27] ...
. ):762-771
During the past 10 years, the evolution of marine spatial planning (MSP) and ocean zoning has become a crucial step in making ecosystem-based, sea use management a reality. The idea was initially stimulated by international and national interest in developing marine protected areas, e.g., the Great Barrier Reef Marine Park. More recent attention has been placed on managing the multiple use of marine space, especially in areas where conflicts among users and the environment are already clear, e.g., in the North Sea. Even more recent concern has focused on the need to conserve nature, especially ecologically and biologically sensitive areas, in the context of multi-use planning of ocean space. Despite academic discussions and the fact that some countries already have started implementation, the scope of MSP has not been clearly defined. Terms such as integrated management, marine spatial management, and ocean zoning are all used inconsistently. This is one of the reasons why its importance is not more seriously reflected at the levels of policy and decision-making in most countries. This article attempts to deal with this problem. It describes why MSP is an essential step to achieve ecosystem-based sea use management, how it can be defined and what its core objectives are. The article concludes with an analysis of the use and achievements of MSP worldwide, with particular focus on new approaches in Europe.
... 它已成为实施MEBM的有效途径[1,28,29] ...
... 澳大利亚等发达国家从20世纪70年代开始试行相当于MSP的规划,之后欧盟、加拿大、美国、中国等也相继推行了规划管理[28] ...
... 它已成为实施MEBM的有效途径[1,28,29] ...
... 2006年联合国教科文组织(UNESCO)国际MSP研讨会之后,MSP作为MEBM的有力措施,在全球范围内得到普遍认可和迅速推广[29] ...
... 该规划在2012年修编,进一步强化了海洋保护区管理等内容[30] ...
... 为此,MEBM需要遵循一系列原则[21,31],包括: ①管理目标是实现海洋生态系统及其服务功能的长期可持续发展 ...
... ②管理核心是保持海洋生态系统自然结构和功能的完整性,包括生物多样性[32]、生产力和重要物种等 ...
The abrupt decline in the sea's capacity to provide crucial ecosystem services requires a new ecosystem-based approach for maintaining and recovering biodiversity and integrity. Ecosystems are places, so marine spatial planners and managers must understand the heterogeneity of biological communities and their key components (especially apex predators and structure-forming species), and of key processes (e.g., population connectivity, interaction webs, biogeochemistry) that maintain them, as well as heterogeneity of human uses. Maintaining resistance and resilience to stressors is crucial. Because marine populations and ecosystems exhibit complex system behaviors, managers cannot safely assume they will recover when stressors are reduced, so prevention is a far more robust management strategy than seeking a cure for degraded systems.
. ):259-266
First Institute of Oceanography, SOA, Qingdao
After briefly reviewing the history of the Yellow Sea fishery management and comparing it with the development status of fishery management in other regions, this paper points out the necessity for using the great Marine Ecosystem strategy as a means to advance the fishery management from single-species and multi-species resource management towards integrated and scientific management. Further more, on the basis of the relevant contents of the" Action Plan for the Yellow Sea Great Marine Ecosystem Monitoring and Protection" submitted to UNDP and the World Bank by the State Oceanic Administration of China, an adaptive management strategy is proposed for the Yellow Sea. It includes:(a) Seeking out the problems to be solved according to the analys (b) Selecting t (c) Ascertaining the specific
(d) Acquiring the adaptive management strategies from t (e) Implementation of the strategies through trans (f) Evaluation of the implementation results through feedback loop.
本文简要回顾了黄海渔业管理的历史,并与国际上的渔业管理发展情况作了比较,指出大海洋生态系作为渔业管理从单种和多种资源管理走向整体化、科学化管理手段的必要性。根据中国国家海洋局向联合国开发署(UNDP)和世界银行(WorldBank)提交的"黄海大海洋生态系监测和保护计划"的有关内容,提出了黄海大海洋生态系的适应性管理策略。该策略分为:①根据现有资料,找出要解决的问题;②选取适当的空域;③找出具体的研究内容;④根据研究所得成果得出适应的管理策略;⑤通过跨国合作使策略得以实施;⑥实施结果通过反馈机制进行评价。
... 两者都以海洋生态系统结构和功能维护为目标,提倡整体化、科学化的管理[34] ...
基于生态系统的管理(ecosystem-based management, EBM)是一种得到海洋界广泛关注和普遍认可的管理理念,文章分析了EBM的内涵、原则,简要介绍了各海洋大国在海洋发展战略中基于生态系统的海洋管理实践,并简要分析了我国在基于生态系统的海洋管理方面的初步尝试.结合EBM所提倡的原则、方法以及我国国情,文章提出了为实施基于生态系统的海洋管理所急需开展的工作,包括开展海洋管理单元区划研究、制定科学的管理目标、建立和健全生态系统监测和评价系统、建立涉海机构和部门之间的有效合作机制以及扩展公众参与海洋管理的渠道等五个方面.
... 前者重视长期、大尺度的管理,后者更强调管理体制、机制的综合[35] ...
... 这些服务功能都与特定的区域或水体相关联,因此,区域性管理方法就成为MEBM的基本方法[36],而MSP则是实施MEBM的重要环节和有力工具[26] ...
... 海洋空间规划按照联合国政府间海洋学委员会(IOC)的定义,MSP是公平合理地划分和分配人类海洋开发活动的时间和空间的过程,其目的是为了实现生态、经济和社会可持续发展的目标[37] ...
... 例如,保护国际基金会推荐的海洋健康指数 (Ocean Health Index, OHI)[38],从食物供给、捕捞渔业、天然产物、碳储存、安全岸线、景观名胜、人民生计、休闲旅游、生物多样性和清洁的水等10个方面来评估海洋生产力 ...
... 针对切萨皮克湾研发的海湾健康指标 (Bay Health Index)[39] 利用叶绿素等3项水质指标和3项生物学指标来反映海湾的生态状况 ...
... NOAA的综合生态系统评估 (Integrated Ecosystem Assessments)[40] 则是一种综合大量自然科学和社会科学数据进行生态系统评估的方法 ...
1.Xiamen University State Key Laboratory of Marine Environmental Science, Environmental Science Research Center Xiamen 361005 P.R. China&br/&2.Zhejiang University Department of Environmental Science Hangzhou 310028 P.R. China&br/&
The nitrogen (N) budget was developed for Jiulong River Watershed (JRW), an agricultural watershed in a warm and humid area of southeast China. Water quality monitoring, field surveys, modelling and GIS techniques were applied to estimate N flux of atmospheric deposition, mineralization, runoff, denitrification, and ammonia volatilization. Over the whole watershed, fertilizers, import of animal feeds, biotic fixation, mineralization and atmospheric deposition contributed 67.1%, 16.5%, 2.1%, 4.9% and 9.5%, respectively, of total N input (129.3&kg N ha−1&year−1). Runoff, sale of production, denitrification, and ammonia volatilization contributed 7.3%, 24.4%, 10.5% and 57.8% of total N output (72.9&kg&N&ha−1&year−1), respectively. The N budget for the JRW suggested that more than 50% of the N input was lost to the environment, and about 14% was discharged as riverine N, which indicated that agricultural and human activities in the watershed substantially impacted the estuary and coastal water quality, and so altered the N biogeochemistry process.
... 调查发现,陆源污染占我国沿海污染物(特别是氮磷)输入总量的70%[42] ...
... 的呼声[43] ...
... 《全国海洋功能区划》虽然原则上提出要保护生态,但方案更多考虑的是如何缓解不同用海方式之间的矛盾[43] ...
... 在海洋开发活动与生态保护相冲突的时候,对于如何保护生态敏感区却考虑不足[44] ...
... 从对单个礁盘的管理转变为对包含70个生物区系的大范围的海洋风景的管理[45] ...
... GBRMPA的经验证明,全面分区管理是推行MEBM的有效措施[45,46] ...
An increasing number of scientists and resource managers recognise that successful marine management approaches, including marine spatial planning (MSP), cannot occur without effective monitoring, evaluation and adaptation. These basic components are necessary to ensure that any marine planning or marine management measures are both effective and efficient. While a number of fundamental principles for marine monitoring, evaluation and adaptive management exist, there are varying levels of understanding about how these should be undertaken and what they may achieve. Challenges include the development of realistic and measurable objectives and indicators against which effectiveness can be practically measured. The matter becomes even more complicated as the focus of marine planning and management strategies changes from &single species& to &habitats& and &ecosystems& that may enable a diversity of permitted uses consistent with a variety of overall objectives. Over the last 30 years, the Great Barrier Reef Marine Park (GBRMP) has successfully established a multiple-use spatial management approach that allows both high levels of environmental protection and a wide range of human activities. Drawing on this unique long-term experience in the GBRMP, this article discusses key aspects of effective monitoring and evaluation, and summarises lessons learned from over two decades of adaptive management.
... GBRMPA的经验证明,全面分区管理是推行MEBM的有效措施[45,46] ...
... 项目目标是遏制生态系统退化趋势,重建沼泽水系,改善沼泽水质和控制洪涝灾害[47] ...
... 取得的效果:生态修复计划虽然进展缓慢、花费巨大,但也取得了一些明显效果[48] ...
... (3)厦门海岸带综合管理( ICM)[49] ...
... 具体做法包括制定捕捞限额来保护渔业资源[50]等 ...
... 国际上对MEBM效果评估开展较少,也缺乏指导方针和经验[51] ...
基于生态系统的海洋管理理论与实践*
[刘慧1, 苏纪兰2]

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