人類活動疊加全球變化,海洋生態環境正變得愈加惡化。近年來,水母暴發、綠潮蔓延、生命消亡……海洋傷痕累累,頻頻發出“撕心裂肺”的呼救與吶喊。
“海洋的未來將何去何從?如何拯救正在變化的海洋生態系統?”數十年來,這些問題始終縈繞在海洋所海洋生態學研究者的心頭。
健康海洋,科技守護。從上世紀60年代初期起,他們探索海洋健康生態系統與近海生物資源可持續利用基礎理論和關鍵技術,修補受傷的海洋,保衛著人類的藍色家園。
水母 海洋精靈還是深海惡魔
本世紀以來,隨著人們對海產品的需求日益增加,海洋捕撈和水產養殖愈發火熱,海洋生態環境遭到了更加嚴重的破壞。水母、滸苔、赤潮等災害肆虐我國多片海域,全球性的海洋生態災害也頻頻發生。到底是什么原因導致的?怎么控制災害蔓延?人們需要科學的答案。
1999年,國際地圈生物圈計劃等國際組織聯合發起持續10年的“全球海洋生態系統動力學研究計劃”,孫松等人代表中國科學家作為重要成員加入該計劃。
他們從海洋生態系統中至關重要的一環——浮游生物入手開始研究,“承上,浮游生物影響海洋物理化學環境;啟下,它們與魚類資源變化、氣候變化密切相關。”孫松說。他們對近海浮游動物關鍵種中華哲水蚤以及近海、南大洋磷蝦類的研究歷史及結果,引起了國際同行的廣泛關注。
這10年,他們積累了豐富的經驗。
作為海洋中重要的浮游生物,水母色彩鮮艷,猶如翩翩起舞的海洋“精靈”,但它同時有著“邪惡”的一面。
過去10多年,水母在全球諸多海域出現大規模暴發,遍及全球20多個漁場,我國所在的東亞海域是重災區之一,對海洋漁業、旅游、沿岸工業和人身安全等造成了很大威脅。
水母是否會成為我國近海生態系統的“主宰”?這一現實問題擺在了所有依海為生的人們面前。
“遇到生態災害時,我們能解決什么問題?作為海洋科學領域里比較有影響力的國家級科研單位,如果我們回答不了社會提出的問題,我們自己就過不去,我們應該解決一些問題。”孫松平淡的語氣中透露出堅定。
2011年1月,由海洋所牽頭的“中國近海水母暴發的關鍵過程、機理及生態環境效應”973計劃正式啟動,孫松擔任首席科學家。
潛水搜尋水母水螅體、野外原位模擬、室內分析實驗,歷經5年時間,研究人員從水母基礎生物、生態學入手,揭示了災害水母的野外生活史,關鍵發育階段的生態適應策略以及關鍵控制因素,弄清了我國近海有害水母的生活史及其環境控制機理,并據此推斷我國近海水母暴發過程、主要控制因素和驅動過程,并對水母暴發的機理進行分析和未來發展趨勢預測。
孫松介紹,極端的溫度刺激,人類活動比如過度捕撈、富營養化、過度養殖尤其是生境破壞導致的捕食者和競爭者的減少,適合水螅體生長生境的增加,都促使水母暴發。“水母是海洋生態系統健康狀態的一個重要指標,水母暴發意味著海洋生態系統走向衰退。”
闡明了科學機理,應對之策便更加有的放矢,研究成果為國家和核電站防控水母災害提供了重要的科技支撐。
在解決國家重大需求的問題時,學科方向也順其自然地得到了發展,《自然》雜志對相關成果進行了重磅報道。國際上著名的海洋生態學家Mark Costello對這一成果評價說:“中國的水母暴發機理的研究結果為地中海、里海等其他海域的水母災害問題提供了借鑒。”這標志著中國水母災害研究進入國際領先水平。
科技助力打贏“滸苔之戰”
水母研究給孫松留下了寶貴的經驗和啟示。這使得他們在應對國家綠潮(滸苔)生態災害方面更加從容了。
2008年8月8日,北京奧運即將舉辦,青島是帆船項目的舉辦地。然而,就在兩個月前,一片片“海上草原”在黃海表面迅速擴張,逼近青島。
“奧運海上項目能否如期舉行?”全球的目光聚焦在這里。一場“抗擊滸苔災害”之戰勢在必行。
海洋所再次一馬當先。由海洋所牽頭,聯合全國海洋領域的優勢單位開展“滸苔災害防控專項”與“黃海海域大規模綠潮成因與應對策略”研究。
他們要通過科技攻關,回答世人關心的問題:滸苔來自哪里?是否會繼續遷移影響其他海域?如何防控滸苔災害?
團隊采取海洋生態學、物理海洋學、海洋生物學等多學科交叉,借助現場觀測、現場實驗、衛星追蹤漂流浮標、無人機和遙感等多種手段,經過連續奮戰,最終理清了黃海滸苔災害的暴發機理、源頭、生長和擴散速度等,并鎖定適合打撈的地點和時間。
這為青島進行海上攔截、打撈、處理利用等科學防治提供了科學依據。
后來,在“近海生態災害發生機理與防控策略”項目的支持下,研究人員進一步連續3年跟蹤黃海綠潮孕育、形成、暴發、消亡的全過程,與江蘇大范圍聯合采樣蘇北淺灘和南黃海大面共26個航次的現場,推進多部門、跨區域綠潮合作研究,進一步明確黃海綠潮源頭和發生發展過程,圍繞黃海綠潮成因取得共識;提出綠潮防控策略并開展現場試驗,為推進綠潮災害防控行動提供了依據,
基于研究結果,他們實現了對滸苔提前40天進行預報和結果發布,為2018青島上合組織峰會等重大活動提供保障。此外,研究人員還為滸苔資源的綜合利用開發提供科技支撐,對推進現代海洋技術及新興產業的發展具有良好的示范帶動作用。
多年扎實的基礎研究成果得到了實際驗證和應用,這讓孫松感到自豪而欣慰,“科學研究也促進了基于生態系統的海洋管理的進步。”
摸清黑潮“風云變幻”
近海生態災害問題不只受人類活動影響,還與海洋環流密切相關。而對我們影響最大的洋流,就是黑潮。
孫松介紹,黑潮輸入是中國近海生態系統變異的“起搏器”,開放大洋水團、能量和物質等輸入對我國近海生態環境及其演變趨勢有著重要影響。
在“海洋先導專項”的支持下,孫松帶領團隊系統闡釋了近海生態災害在人類活動與黑潮入侵雙重作用下的發生機理,證實了黑潮入侵對近海生態系統的影響。值得一提的是,研究人員從海洋生態系統生物生產力、海洋環境承載力和全球海洋漁業發展的角度提出我國海洋漁業未來發展出路、對策與措施,并提交了“中國近海生物生產力評估及其可持續利用——我國海洋漁業的困境與出路”的咨詢報告,得到了國家領導人的重視與批示。
作為一名海洋生態學家,孫松越發覺得,健康海洋,是整個海洋生態系統的問題。“如今已進入現代海洋學發展時代,任何生態災害都不是一個簡單的海洋生物學或者生態學問題,涉及到生物、化學、物理等各個方面,學科之間的相互交叉、多團隊協作是未來發展趨勢。”
“彼此欣賞、互相啟發,集中力量辦大事,這也正是中科院的優勢所在。”孫松說。
守護健康海洋,孫松和海洋所眾多生態學家們也從未停歇。“近海生態健康和可持續發展還有許多科學問題尚未解決,需要長期積累,而我們會踏實地走好每一步,做真正能解決問題的科學研究。”孫松說。