海洋生态学课件8

1、第八章第八章海洋生态学与可持续发展海洋生态学与可持续发展主要内容第一节 生物多样性及其保护第二节 大海洋生态系的研究第三节 海洋生态学与可持续发展第 一节 海洋生物多样性及其保护 一、生物多样性概述 二、外来种的特点、影响及其管理对策 三、生物多样性的保护和管理 一、生物多样性概述生物多样性：生物多样性： 是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。它既是生物之间以及与其生存的环境之间复杂的相互关系的体现，也是生物资源丰富多彩的标志。生物多样性的层次生物多样性的层次遗传多样性遗传多样性物种多样性物种多样性生态系统多样性生态系统多样性景观多样性景观多样性遗传多样性（基因多样

2、性）： 指种内基因的变化，包括种内显著不同的种群之间和同一种群内的遗传变异。它是物种及以上各水平多样性的最重要来源。包括： 染色体多态性：数目、组型、行为等方面的研究； 蛋白质多态性：氨基酸序列分析，同工酶或等位酶电泳分析等研究手段； DNA多态性：RFLP（限制片段长度多态性）、DNA指纹、RAPD（随机扩增DNA）和PCR（聚合酶链式反应）等技术。基因数量：细菌：大约1000个；真菌：大约10000个；高等植物和少数动物：40万个以上；人类：大约10万个。 等位基因（allele） 基因型（genetype） 表现型（phenotype） 基因重组（gene recombination）

3、给基因做手术 物种多样性物种多样性 指一个地区内物种水平上指一个地区内物种水平上的生物多样性，代表着生命有的生物多样性，代表着生命有机体的多样化。主要从分类学、机体的多样化。主要从分类学、系统学和生物地理学角度对区系统学和生物地理学角度对区域内物种的状况进行研究。域内物种的状况进行研究。主要研究内容：主要研究内容： 物种多样性的现状物种多样性的现状 物种多样性的形成物种多样性的形成 物种多样性的演化物种多样性的演化 物种多样性的维持机制物种多样性的维持机制物种数量：已被描述过的物种病毒：1000种；原核生物界：4760种；真菌：46983种；植物界：275328种；原生动物：30800种；动物

4、界：1033614种。总计：1392485种。地球上曾存在数十亿种物地球上曾存在数十亿种物种，它们中的绝大多数已种，它们中的绝大多数已经灭绝。经灭绝。 但是我们不能将地球的生物估计到一个确定的数量级：Wilson，1988：500-3000万种；世界资源研究所：200-1亿种。生态系统多样性 指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性。生境多样性：主要指无机环境，如地貌、气候、土壤、 水文等。生境的多样性是生物群落多样性甚至是整个生物多样性形成的基本条件。生物群落多样性：主要指群落的组成、结构和动态方面的多样化。生态过程多样性：主要指生态系统的组成、

5、结构与功能在时间上的变化以及生态系统的生物组分之间及其与环境之间的相互作用或相互关系。景观多样性 指由不同类型的景观要素和生态系统构成的景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样化或变异性。景观：是一个大尺度的宏观系统，由相互作用的景观要素组成，是具有高度空间异质性的区域。景观要素：是组成景观的基本单元，相当于一个生态系统。依形状的差异可分为嵌快体(patch)、廊道(corridor)和基质(matrix)。景观功能：指生态客体即物种、能量和物质在景观要素之间的流动。决定生物多样性的力量气候：散布能力：时间：生境类型：生物多样性对人类的意义生物多样性的价值生物多样性面临的问题 生物多样性受

6、威胁的主要原因生物多样性对人类的意义1、为人类提供适意的生活环境；2、为人类提供食物来源；3、提供医药原材料；4、提供工农业原料；5、巨大的基因宝库；6、维持地球环境的稳定；7、提供丰富多彩的自然景观；8、丰富人类的思维和精神生活。生物多样性的价值w 生物多样性的直接经济价值w 生物多样性的间接价值w 生物多样性的伦理价值A、生物多样性的直接经济价值消耗性使用价值：生产使用价值：食品、木材、药材食物：历史上约有3000种植物被用来作为食物，75000种可食；家养或野生动物为人类提供蛋白质。野生物种被用于改良种植、养殖的品种。B、生物多样性的间接价值C、生物多样性的伦理价值 动物是人类的朋友，植

7、物是人类的伙伴。 不管物种的经济价值如何，一切物种都具有生存的权利；不管这些物种有无经济价值，它是客观存在的。 从生物学和伦理学出发，认为物种而不是其个体是自然保护工作的目标，所有单个个体终久会死亡，但是物种是延续、进化、有时会形成一个新物种。在此意义上，单一个体正好是一个物种现在的代表，当它们的丧失威胁到该物种继续生存时，就需要人类加以保护。 从另一角度出发，每一物种对人类均有潜在价值，当人类未发现其用途时，则被认为微不足道；一旦发现其有重要经济价值时，则无休止地向自然界索取，以致使之消亡。因此，生物多样性的保护与持续发展紧密相关。生物多样性面临的问题 1、生境的破坏或片断化；2、生态系统功

8、能遭受严重破坏或丧失；3、基因多样性的丧失：物种绝灭；4、物种多样性的丧失：物种绝灭；5、景观遭受严重破坏、消失。生物多样性受威胁的主要原因1、大面积森林采伐、火烧和开垦导致生境的破坏或者片断化；2、草地过度放牧和垦殖；3、生物资源的过分利用；4、工业化和城市化的发展；5、外来物种的引入或入侵；6、无控制的旅游影响；7、农业和林业的品种单一化。二、外来种的特点、影响及其管理对策v外来种的概念v外来物种入侵v外来物种的种类v外来物种的危害v外来物种引入途径v外来物种主要生态学特征及生态入侵的生态学后果v外来种的控制v展望 1、外来种的概念 外来种：一些物种由原生存地借助于人为作用或其它途径移居到

9、另一个新的生存环境并在新的栖息地繁殖并建立稳定种群，这些物种被称为外来物种(alien species or exotic species)。 对于特定的生态系统，任何非本地的生物都被称为外来物种。 2、外来物种入侵（exotic species invasion） 有些外来物种在到达新的定居区后，由于不能够适用当地的自然环境和生物环境，并不能形成稳定的种群，会在一定时间内灭亡； 有些外来物种则可以在当地形成稳的种群。但是一些外来物种在到达新的定居区后由于原栖息地的压力消失，在新的栖息地存活、繁殖，形成野化种群（feral population），发生暴发性生长并失去控制，对新栖息地的生态系统

10、甚至人类健康造成威胁，这些外来物种被称为入侵物种（invasive species）。这个过程被称为外来物种入侵（exotic species invasion）。 3 3、外来物种的种类：、外来物种的种类：根据它们对人类的作用和对当地生态系统的影响，分为:1）有益外来物种：有益外来物种：在现代农业的经济活动中，物种资源的交换、共享是人们获取更多农业产品的有效途径之一，通过适当引进一些物种可以改善当地的种植或养殖结构，获取较高的经济效益，提高当地生态系统的物种多样性。在物种的引进后经过检验能够达到人们预期的目的的外来物种即可视为有益外来物种。2 2）有害外来物种：）有害外来物种：物种在引入后经

11、过检验发现对当地生态系统造成某种危害或对人类造成健康威胁的物种，可被视为有害外来物种。3）入侵物种：入侵物种：由于缺乏科学严格的生物学评价和经济效益评估，物种引入后失去控制，或者是无意识的物种引入，给当地的生态系统造成巨大的损害和破坏，引起巨大的经济损失，这些外来物种被视为入侵物种。4 4、入侵物种的危害、入侵物种的危害 人们在引进外来物种的时候，经常更多的是关注其正面的品质，对引入后的整体后果缺乏理性的思考。而任何外来物种在缺乏严格的科学评价时，其潜在的危害往往被人们所忽视，其潜在后果并不是每个人都能够认识和自觉防范的。任何外来物种的引入都有其消极的一面，这些问题应该受到足够的重视。（1）入

12、侵物种与土著物种争夺生存空间、食物，威胁土著入侵物种与土著物种争夺生存空间、食物，威胁土著物种的生存。物种的生存。任何生态系统的可利用资源都是有限的，有一定的环境容量，在系统达到平衡时，任何外来物种的进入都会给系统带来新的压力，占据土著种的生存空间，与土著中争夺食物，给土著物种带来生存危机。（2）入侵物种与亲缘接近的土著物种杂交，造成当地土著入侵物种与亲缘接近的土著物种杂交，造成当地土著种的遗传基因混杂，一些不适合于当地环境的基因可能传给种的遗传基因混杂，一些不适合于当地环境的基因可能传给土著物种，可能降低土著物种的遗传质量，造成遗传污染。土著物种，可能降低土著物种的遗传质量，造成遗传污染。（

13、3）入侵物种可能随之带来病源生物，对当地的生态环）入侵物种可能随之带来病源生物，对当地的生态环境造成巨大危害。境造成巨大危害。（4）入侵物种影响当地生态系统的物种结构，造成生态）入侵物种影响当地生态系统的物种结构，造成生态系统失衡。系统失衡。（5）入侵物种的根治代价昂贵。）入侵物种的根治代价昂贵。5 5、外来物种的引入途径、外来物种的引入途径1 1）、人为引入：）、人为引入：人们出于经济目的，指从当地生态系统之外引入那些具有经济价值的物种，以提高和丰富当地养殖或种植的品种结构，提高经济效益。A、作为养殖或种植品种引入：作为养殖或种植品种引入：人们往往出于增加农产品数量的要求，从境外选择一些产量

14、高，性状优良的物种引入到当地生态系统中来。B、作为鲜活食品引入：作为鲜活食品引入：由于餐饮业的要求目前经常从国外进口鲜活动植物食品，在运输过程中或者在加工过程中发生逃逸现象或不负责任地随地乱扔乱放，使这些物种在当地生态系统中存活下来。C、其它目的引入：其它目的引入：由于园林、观赏、环境等的需要而引入的物种。 20余条来自南美洲亚马逊流域的食人鱼落户深圳海洋世界，成为水族馆的新成员。食人鱼是亚马逊流域最具代表性的动物，以其贪婪、残忍而闻名，所以人们将它比之为鱼类“黑手党”。据了解，食人鱼用其锐利的三角形牙齿和强壮的下颚，将动物的肉吞噬殆尽。据有关实验证明，食人鱼完全可以在铁板上咬出清晰的牙印，可

15、以一口咬下16立方厘米的肉，而咬断骨头、树枝更是易如反掌。短盖锯脂鲤，学名：serrasalmus nattereri，又名红肚食人鲳，俗称“食人鱼”。原产地亚马逊河、圭亚那、委内瑞拉等，属拟鲤科。体长2030cm，全身灰绿色，腹部大片红色，臀鳍鲜红色。饲养水温2228摄氏度，水质要求不严格。饵料有鱼虫、水蚯蚓、小活鱼、鱼肉、虾肉等。繁殖水温2627摄氏度，亲鱼性成熟年龄18个月，雄鱼体色鲜艳，个体较小，雌鱼体色浅淡，个体较大。属水草卵石生鱼类，雌鱼每次产卵20004000粒。据报道，目前该鱼已经在我国各地传播养殖。2 2）海运船只及压舱水带入：）海运船只及压舱水带入：在远洋运输过程中发生，附

16、着在船底的污损生物以及船只压舱水中的生物（包括幼体），不可避免地会造成物种的大量和经常性的传播，引发物种入侵。3 3）伴随引入：）伴随引入：在从境外进口其它货物时偶然带入，比如在各种货物的进出口贸易、旅游等活动中可能导致外来物种的无意引入。4 4）生物技术新品种的产生：）生物技术新品种的产生：随着现代生物技术的进步，人们已经能够利用现代手段去改善和优化某些物种的性状，将人类需要的某些形状移植到目标物种中去，获得经过遗传修饰的生物体。但这种遗传修饰生物体的释放具有一定的生态风险，包括由此形成的物种入侵。 6、外来物种主要生态学特征及生态入侵的生态学后果生态学特征： （1）传播能力强 （2）对环境

17、条件适应性强 （3）生命力强生态学后果：原因： 7、外来种的控制（1）法规防治：控制外来种传播危害的最直接手段是阻止其传入，即检疫。（2）扑灭：扑灭是一种紧急措施，在有害外来种传入新区后，为彻底消灭这一外来种时所采取的行动。（3）开展传统生物防治：传统生物防治是一门新兴的学科，至今只有百余年的历史。其特点是：对环境安全，经济合算，效果持久。（4）综合治理：是在总结经验教训的基础上逐步发展起来的，是对有害生物进行科学治理的技术体系。 8、展 望 A、面临的威胁 进入21世纪，随着人类社会经济的发展，国际贸易、外交往来、旅游业等都将显著增长。经验表明，在这种情况下，外来种的传播入侵概率亦将随之上升

18、。以中国为例，外来种巨大的潜威胁主要集中表现在以下几个方面。 （1）国际贸易。据联合国粮农组织统计，中国农产品外贸近5-6年每年是20%的增长率，这几乎不可避免地增加了外来害虫及植物病害和杂草传入中国的机会。 （2）国际往来及旅游。仅以首都机场为例，1997年有26个国家的34家航空公司的飞机在首都机场起降，每日达100余架次，入境人数约4500余人次。 （3）逼近周边地区。 （4）自然传播。一些严重的虫害、病害可通过几种途径传播。 B、对策、对策 在控制外来种传播危害的长期实践中，人们积累了丰富的经济。然而，必须在法规建设、理论与技术研究、调动相关部门的社会职能等各处环节上均不断有新的进展，

19、充分协调发挥整体作用，才能稳步提高技术水平和控制效果，适应社会经济的持续发展。 （1）健全立法）健全立法。各国关于限制外来种传入的法律法规，必须充分考虑与国际接轨。 （2）中长期预报）中长期预报。外来种成灾原因之一就是防治行动滞后。对外来种的入侵、建立种群、灾变成因等进行全面系统的研究，探讨发生规律的实质，进而建立有效的监测预报系统，对提高控制效果具有十分重要的意义。 （3）高、新技术的应用）高、新技术的应用。利用转基因技术培育具有较强抗病虫能力的新品种，近年发展很快，但专门用于外来种的治理尚不多见。 （4）公众教育）公众教育。生物多样性在物质、美学和伦理学方面具有重要价值。但是，公众对无形价

20、值的认识显然是有限的，这方面的普及教育也是欠缺，尤其是生态伦理学方面。 （5）全球共同努力）全球共同努力。外来种具有一个最鲜明的社会特性，就是其国际间的流动与迁移。防止引进、控制或消除那些威胁到生态系统、生境或物种的外来物种。这是缔约国的责任，也是世界各国社会经济发展面临的共同课题，这正是公约规定的社会学意义之所在。三、生物多样性的保护与管理概念生物多样性的保护正确的生态观1、概 念 生物多样性的保护和管理是一门涉及生物领域中的生态学、遗传学、生物地理学、区系分类学，经济领域中的生态经济学、资源经济学，人文科学领域中的哲学、社会学、人类学、历史学、政策学等多学科的应用性学科。对生物多样性保护和

21、管理所要达到的目标是通过不减少基因与物种的多样性或者不损坏重要的生境和生态系统的方式，保护和利用生物资源以保证生物多样和人类社会的可持续发展。 2、生物多样性的保护 法律保护 就地保护 迁地保护 回归自然法律保护A、有关的国际公约 （1）生物多样性公约：于1993年12月29日生效，目前有175个国家签署参加这一公约，21世纪议程就是我国政府制定的中国生物多样性保护战略和规划。 （2）濒危野生动植物种国际贸易公约：1973年国际自然与自然资源保护联盟制定，对列入公约三个附录中的野生动植物的国际贸易采取了不同程度的控制，中国科学院濒危物种科学委员会是受国务院委托成立的科学机构。 （3）保护野生动

22、物中迁徙物种公约（简称波恩公约）：于1983年11月1日生效，目前已有50多个国家加入。 （4）关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约：1971年2月2日通过，现有80个缔约国，我国于1992年7月31日加入。 （5）其它野生生物条约 B、国际保护组织（1）世界自然保护联盟：拥有900多个会员，遍及133个国家，是国际上有重要影响的自然和自然资源的保护组织，我国于1996年加入。（2）世界自然基金会：是世界上最大的非政府保护组织，负责组织、协调在世界各地开展的物种多样性保护、政策协调和为其它国际保护组织提供服务。（1）环境保护法中的保护生物多样性的内容和条款（2）与陆栖野生动植物栖息地保护

23、有关的立法（3）与物种保护有关的法律和法规 C、国内法律、法规和机构 D、确定生物多样性优先保护需考虑的因素 目前保护状况，现实的和潜在的经济价值，受遗传侵蚀威胁的程度，遗传上的独特性，生态地理上的独特性，不同保护机构各自的优先保护目标，生物学上的重要性，文化和宗教上的重要性，开展保护所需要费用比较，保护能否长期可持续地进行下去，伦理与审美方面的考虑等等。就地保护 就地保护：按照生物多样性公约的定 义，就地保护是指保护生态系统和自然生境以及在物种的自然环境中维护和恢复其可存活种群，对于驯化和栽培的物种而言，是在发展出它们独特性状的环境中维护和恢复其可存活种群。 迁地保护 迁地保护：按照生物多样

24、性公约的定义，迁地保护是指将生物多样性的组成部分移到它们的自然环境之外进行保护，和就地保护不脱离原来的自然环境有根本区别。但是在某些情况下二者也会交叉重合。 回归自然 A、植物的回归引种 由于多种自然的和人为的原因，生态系统退化、物种生态受到威胁甚至在原产地灭绝、种群范围缩小及数量减少以及遗传侵蚀的发生在许多地方是无可挽回的。在这种情况下，可以通过人工引种或回归引种的方法将植物材料栽种（或播种）于自然的或人工管理的生态环境中去，以使其最终确立或强化成为可长期存活的、自行维持下去的种群，使这些植物及其后代融入一个可运行的生态系统中去。包括以下几种情况： 引种：使一种植物在它历史上从未生存过的地方

25、确立生存地位。 回归引种：将一种植物释放到它以前曾生存过但现已灭绝或认为已经灭绝的地方并加以管理。也称作复原、恢复或重新确立。 迁移：将一种植物材料从现在的分布范围内的某一部分转移到另一部分。 强化：通过向现存的种群加入新的个体而增加种群的大小或多样性的一种方法。也称作再储备、补充、增强 或扩增。 B、动物重新引入 是指在某种动物已经灭绝的历史分布区内重新建立该物种种群的活动，不包括通过各种手段向现存种群移入同种野生个体或添加同种个体。 动物重新引入的主要目的是为一个在全球范围内野外种群已经灭绝或在某个地区内已经消失了的种或亚种建立野外的可维持的、自由散养的种群。 物种的重新引入分为3个阶段，

26、即准备阶段、释放阶段和释放后的监测阶段。 准备阶段：（1）确定重新引入的个体与已灭绝的物种是释放地区原有的同一亚种或地理宗；（2）了解该物种在释放地区消失的原因，如疾病、过度捕猎、污染、外来种竞争或捕食、生境丧失或破碎化、人类活动的干扰等，并确认这些原因已被消除；（3）了解该物种的野生种群对生境的选择、对当地生态条件的适应性、社会行为、群体组成、家域（或巢区）的大小、对隐蔽物和食物的需求、天敌和疾病的情况等相关的生态生物学资料；（4）给重新引入的个体预防性接种释放地区特有的流行性疾病和家畜疾病的免疫疫苗；（5）为释放地区选择健康的引入种源，如果种源来自迁地保护种群的话，还必须对放归的个体进行生

27、存能力训练，以保证它们能够在野外存活下来；（6）选择释放策略和方法，如分阶段释放还是一次性释放全部个体；（7）了解当地居民对重新引入计划的意见，尤其是在重新引入肉食动物有可能威胁他们和他们的家畜的安全时尤为重要；（8）确保重新引入的个体在当地得到有效的保护；（9）最后一点，也是最重要的一点，是重新引入计划要有足够的经费保证，这是重新引入计划能否获得成功的关键。 释放阶段：要保证重新引入个体在运输过程和释放过程中不受生理伤害和尽可能地降低心理伤害，并在最佳的释放点（如靠近食物资源和水源的地区）释放重新引入的个体。 监测阶段： 在释放野外之后，要对所有个体或部分个体进行监测，定期进行种群数量统计，

28、对释放种群的生态学、行为学和它们对当地生态条件的适应进程进行研究，收集死亡个体、进行死亡原因的调查，必要时进行人工干预，如提供部分食物、降低天敌密度、提供人工巢箱或隐蔽物等。正确的生态观：正确的生态观：1、树立人类是自然界生物的一个成员；2、树立生态系统的整体观；3、树立可持续发展的观点。第 二节 大海洋生态系的研究大海洋生态系的研究w 大海洋生态系概念的产生背景w 大海洋生态系w 我国大海洋生态系的研究战略w 东、黄海大海洋生态系研究拟解决的关键科学问题w 东、黄海大海洋生态系研究实施计划一、大海洋生态系概念的产生背景 近海生态系统的服务和产出发生了一些令人担忧的变化，明显影响了海洋产业的可

29、持续发展，经济损失巨大。主要表现在：主要表现在：基础生产力下降；生物多样性减少；多数传统优质鱼类资源量大幅度下降，已形不成渔汛，低值鱼类数量增加，种间交替明显；渔获个体愈来愈小，资源质量明显下降；近海富营养化程度加剧，养殖病害严重，赤潮发生频繁，直接影响资源再生能力。 产生上述问题的原因是多方面的，其中有自然因素，有人类活动的影响，也有生态系统自身的内在波动等。但是，其根本原因是因为我们对近海生态系统缺乏深入和全面的认识，对它的功能和受控机制基本不了解。 大海洋生态系研究是渔业科学与海洋科学交叉发展起来的边缘学科领域，是全球变化研究的重要内容，当今海洋跨学科研究的国际前沿领域。 大海洋生态系学

30、研究不仅能集多种机制于一体的我国近海陆架生态系统科学理论体系和研究队伍进入国际先进行列，推动全球海洋生态系统研究发展，同时对解决我国近海海洋可持续发展过程中出现的资源和环境问题也具有典型的科学意义，为建立我国近海可持续发展的生态系统、合理的渔业管理体系和负责任的捕捞制度提供科学依据。二、大海洋生态系1、大海洋生态系概念1984年美国生物海洋学家K.Sherman和海洋地理学家L.Aexander提出了大海洋生态系概念,并作了以下定义：世界海洋中一个较大区域，包括从近岸的江河海盆和河口水域到陆架和近海海流系的外边缘水域；具有显著的海底深度、水文和生产力特征；其生物种群具有适宜的繁殖、生长和摄食策

31、略以及营养依赖关系；受控于共同要素的作用，如污染、人类捕食、海洋环境条件等。按照这个定义，全球海洋被划出50个大海洋生态系统，我国的黄海（含渤海）生态系统和东海生态系统是其中的两个。这50个大海洋生态系统虽然仅占全球海洋面积的10%，但它包含全球95%以上的海洋生物资源产量。的捕捞制度提供科学依据。大海洋生态系研究 主要研究内容包括以下几个方面： （1）大海洋生态系特征和变化原因研究。）大海洋生态系特征和变化原因研究。生态学动态理论 是大海洋生态系概念的理论基础。因此，找出影响各个特定系统变化主导因素（如过度开发利用、污染、环境影响和全球气候变化等），并分辨其影响程度是很重要的，其中生产力动态

32、、食物链、补充量、种类替代现象、生物量波动以及物理化学影响的生物学作用都是一些重要的研究课题。 （2）大海洋生态系监测及相应技术的研究。）大海洋生态系监测及相应技术的研究。整体研究、长期资料积累和不同时空规模的取样调查是大海洋生态系的主要监测策略。主要监测内容和技术包括：生物资源拖网和声学调查；初级生产力和次级生产力及其环境连续观测；富营养化和环境质量监测。以上监测结果将为生态系统多样性、稳定性、产量、生产力和复原能力提供定量的“健康”指标。 （3）大海洋生态系管理体制可行性研究。）大海洋生态系管理体制可行性研究。大海洋生态系作为一个管理实体，既面向全球又有明显的区域特点，管理体制基本从两个方

33、面考虑：一是从生态学的角度，对不同扰动类型的生态系统采取不同的管理策略。如人工增殖放流被认为是黄海生态系生物资源保护和管理的重要策略，而控制陆源缺氧水输入是波罗的海生态资源管理的重要目标；二是从跨国管理的角度考虑区域性管理体制，管理决策要求简便性和可操作性。2.2.全球海洋观测系统（全球海洋观测系统（GOOSGOOS）(The Gobal Ocean Observing System)(The Gobal Ocean Observing System)（GOOSGOOS）: : 是联合国教科文组织政府间海洋学委员会（简称海委会）发起的全球性最大、综合性最强的海洋观测系统。该系统为海洋预报和研究

34、、海洋资源的合理开发和保护、控制海洋污染、制定海洋和海岸带综合开发和整治规划等提供长期和系统的资料。鉴于GOOS计划也是世界气象组织全球气候观测计划(GCOS)的重要组成部分，因而，GOOS计划也得到世界气象组织的支持。3、全球海洋生态系统动力学 (Global Ocean Ecosystem Dynamics) （GLOBEC）研究目标：研究目标：提高对全球海洋生态系统及其主要亚系统的结构和功能以及它对物理压力响应的认识，发展过程如何强迫了大尺度的海洋生态系统对全球变化的能力。主要任务：主要任务：更好地认识多尺度的物理环境过程如何强迫了大尺度的海洋生态系统变化；确定生态系统结构与海洋系统动态

35、变异之间的关系，重点研究营养动力学通道、它的变化以及营养质量在食物网中的作用；使用物理、生物、化学耦合模型确定全球变化对群体动态的影响；通过定性定量反馈机制，确定海洋生态系统变化对整个地球系统的影响。 Questions dealed by GLOBEC: Physical-biological linkages; Regime shift; Bottom-up control & top-down control; Match & mismatch theory; Pelagic-benthic coupling;1. Human impact.IGBPThe Interna

36、tional Geosphere-Biosphere Programme (IGBP) is an interdisciplinary scientific activity established and sponsored by the International Council for Science (ICSU). The IGBP programme is focused on acquiring basic scientific knowledge about the interactive processes of biology and chemistry of the ear

37、th as they relate to Global Change. The goal of the programme is:To describe and understand the interactive physical, chemical and biological processes that regulate the total Earth system, the unique environment that it provides for life, the changes that are occurring in this system, and the manne

38、r in which they are influenced by human actions.The programme provides an international, inter-disciplinary framework for the conduct of global change science, a means for co-ordinating activities in various scientific disciplines and for fostering the integration of results towards the development

39、of a holistic picture of global processes and how change affects them. The IGBP takes neither a political nor a policy stance on issues relating to global change, but aims to provide the best possible scientific information for input to the policy process.Nine Core Projects & Three Framework Act

40、ivities:Surface Ocean-Lower Atmosphere Study (SOLAS) the World Climate Research Programme (WCRP)International Global Atmospheric Chemistry Project (IGAC) Global Change and Terrestrial Ecosystems (GCTE)Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone (LOICZ) Joint Global Ocean Flux Study (JGOFS)Global Oce

41、an Ecosystems Dynamics (GLOBEC) Past Global Changes (PAGES) Biospheric Aspects of the Hydrological Cycle (BAHC)IGBP Data and Information System (IGBP-DIS) Global Analysis, Interpretation and Modelling (GAIM) Global Change System for Analysis, Research and Training (START) 三、我国大海洋生态系的研究战略1、战略目标 A、确认自

42、然变化和人类活动对我国近海生态系统的影响及其变化机制，建立我国近海生态系统基础知识体系。 B、定量研究我国近海生态系统动力学过程，预测其动态变化，寻求海洋产业持续发展的调控途径。 C、促成多学科交叉研究与综合观测体制，造就一支跻身于国际先进行列的优秀中青年研究群体。 2、发展原则 为了达到上述战略目标，在制定为了10-15年优先领域时，特提出如下发展原则： （1）抓住中国近海海洋生态系统的特点，与海洋经济发展特别是生物资源开发利用中的科学问题紧密结合。 （2）鼓励多学科交叉研究，多部门联合攻关和开拓新的科学研究领域。 （3）兼顾前沿性和可行性、近期与中长期目标，有利于21世纪我国海洋生态系统研

43、究的发展。 （4）有利于同国际相应学科和区域性科学计划接轨和同步发展。 3、优先领域 生态系统结构、生产力和容纳量评估研究。评估近海海洋生态系统各级生产力及其影响的因素，研究浮游动物种群动态对各级生产力的控制作用，确认我国近海生态系统类型和生态容纳量。 关键物理过程研究。确认影响海洋生产力的关键物理过程（包括多种尺度的物理过程，如湍流、层化、锋面、混合层、上升流、环流等），研究沿海气候和海洋要素化对海洋生产力的影响，进行关键物理过程数值模拟研究； 生源元素生物地球化学循环和生物生产过程研究。研究碳等生源元素的传输规律、生物碳泵的作用、微型生物在生物地球化学循环中作用，查明基础生产力转换效率和动

44、态变化，进行新生产力研究；食物网和营养学研究。研究我国近海生态系统食物网结构特征，侧重于营养动力学通道及其变化和营养质量在食物网内的作用，定量捕食者与被捕食者相互作用，以及与环境变化的关系；生物资源补充量动态和优势种交替规律，定量环境变化、捕捞压力和种间相互作用对优势种的作用程度；生态系统健康状况评估与可持续性优化技术。评估过度开发利用、环境污染和全球变化对资源生产力和生物多样性的扰动程度，研究近海生态系统资源环境健康状况及其复原能力，探讨持续性海洋生态系统优化技术；生态系统动力学建模与预测。发展物理-化学-生物过程耦合模式，建立典型海域生态系统动力学模型，检验海洋生态系统胁迫反应能力，预测生

45、态系统动态变化。4、典型实验区的选择 出于有限目标和研究经费的考虑，我国近海大海洋生态系统研究实验区的范围应由近及远，由小到大，首先要选择符合以下条件的典型海域；（1）具有典型的理化环境特征，对全球变化反应灵敏。（2）具有相对独立的生物区系，有不同营养层次的代表种或优势种。（3）有较好的研究基础和较多的历史资料。（4）有利于过程研究和模拟试验。（5）有利于多部门合作和多学科交叉研究。（6）有利于国际合作与国际计划接轨。“九五”期间已选择渤海海区，“十五”期间可扩大到东海和黄海。 5、实施发展战略的基本措施 A、发展交叉学科及研究领域 例如：小尺度湍流与浮游生物相互作用； 中尺度物理过程（锋面、

46、浪潮、流等）与生物 生产过程； 环流（包括上升流）与输运过程及营养动力学； 大尺度物理环境变化与生物种群动态和优势种替； 生物地球化学循环与生物生产过程； 生物-化学-物理耦合数值模式。 B、有关的学科新技术 海洋生态取样技术。如连续浮游生物记录仪、底栖界 面采集器、声学资源评估保积分系统等； 生物地球化学中的新技术、新方法。如现场采样装 置、现场快速测定装置、化学示踪技术等； 漂流浮标及锚系浮标； 卫星遥感技术。如遥感技术在测定海洋生态系统某些 要素（叶绿素、悬浮物、溶解有机物、生物量和初级 生产力学等）中的应用。另外，数学模拟、图像技术 和计算机作为一个有效的技术工具在过程研究和建模 中将

47、发挥重要作用。 C、人才培养 D、加强国际合作 E、加强科学指导与组织协调四、东、黄海大海洋生态系研究拟解决的关键科学问题1、资源关键种能量流动与转换 食物联系是海洋生态系统结构与功能的基本表达形式，关键资源种群食物网能量流动是认识东、黄海生态系统生产及其动态的关键生物过程。 A、食物网基本结构及食物关系 选择东、黄海生物资源主要栖息地的典型海区，以主要资源种类为主，研究高营养层次主要捕食者与被捕食者不同生命阶段（幼、成体）食性、饲料需求量及其生物量，确定食物网基本结构、食物定量关系和主要营养通道，并进行时空变化及影响因素比较研究。 B、主要资源种类营养动力学研究 以东、黄海生物资源关键种和重

48、要种类为主，重点研究生物能量收支特征、生态转换效率及其影响，如营养质量的作用、环境变化的影响等。探索营养动力学过程实验研究的新技术、新方法的应用，如碳、氮同位素法等。 C、食物网营养动力学模型 建立东、黄海不同海区特点的食物网营养动力学模型，比较能量流动和转换的动态关系，探讨上行控制作用和下行控制作用对生态系统资源生产的影响及其反馈机制，评估生态系统容纳量。D、主要资源种群动力学及早期补充机制 资源种群补充与物理及生物环境密切有关，以资源种群补充量动态为主，研究东、黄海主要资源种群动力学，重点研究影响关键种早期补充的物理、生物环境因素及其机制。 E、人类活动对生物资源可持续性影响 以重要开发利

49、用活动为主，探讨过度捕捞、养殖、环境污染及大型工程建设等人类活动对东、黄海生态系统资源再生产的影响，为生物资源的可持续开发利用提供依据。F、生物资源群落结构与优势种交替规律 以主要生物资源群落结构、多样性特征和生物量变化研究为主，探讨生态系统资源优势种交替规律及其反馈机制，并结合有关研究建立东、黄海生物资源可持续开发与管理模型。2、浮游动物种群的补充浮游动物种群的补充 A浮游动物群落结构、动态变化，及其与水团和环流的关系 东、黄海水系复杂，不同水系栖息着生态特性不同的浮游动物种类，居于各水系之间的宽阔的陆架变性水中，种类更是复杂。要了解浮游动 物在东、黄海生态系统中的作用，首先要查明不同水系中

50、浮游动物群落结构，它们的变化受那些过程制约，不同水系之间的相互作用及其对浮游动物群落结构的影响。 B浮游动物主要功能群的能量生态学及其对浮游植物摄食压力 浮游动物种类繁多，不同类型浮游动物在生态系统中的功能作用也不同。国际通用的方法是，按粒级将浮游动物划分为3个功能群。对不同功能群进行摄食、呼吸、生长、代谢等方面的研究，了解其对浮游植物的摄食压力及生态转换效率，获得必要的参数，对量化生态过程和建模是必不可少的。 C关键种种群分化 关键种是指在上行和下行控制中起决定作用的种类，一般都是浮游动物中的优势种和经济鱼类的主要饵料种。初步确定了3种：中华哲水蚤、小拟哲水蚤和太平洋磷虾（或中华假磷虾）。如

51、中华哲水蚤广布于从日本到越南的近海，而太平洋磷虾则分布在整个北太平洋，从加洲到东海。东、黄海水系复杂，如果同一个种存在相对独立发展的几个种群，对它们的种群动力学必须分别去研究。拟通过形态学、生态学和生物化学方法解决。D关键种生活史与各阶段生理学关键种生活史与各阶段生理学 研究关键种种群动力学首先要查明其生活史，包括从受精卵到成体 的全过程，各生活史阶段的生理状态、生态学特点，与各生活史阶段相配合的生物和非生物过程，一年有几个世代。特别是是否存在休眠期或有休眠卵，休眠期（或休眠卵）启动和终止的条件。E关键种种群动力学与浮游动物次级生产力关键种种群动力学与浮游动物次级生产力 研究关键种种群补充机制

52、、数量变动规律，分布格局，与生物和非生物环境因子（特别是水动力学环境）的关系及过程机制；建立优势种种群动力学模型；测算浮游动物次级生产力。 F海洋生态系统的粒径谱与能量谱海洋生态系统的粒径谱与能量谱 建立东、黄海典型海域生态系统的粒径谱与能量谱，宏观地阐明从微型生物到高层捕食者的能量传递过程，并依此监测生态系统动态变化。3、生源要素循环与更新生源要素循环与更新 生源要素（生源要素（N，P，Si和和C等）在东、黄海的输送、循环等）在东、黄海的输送、循环与更新是构成这一地区可再生的生命资源的物质与环境基与更新是构成这一地区可再生的生命资源的物质与环境基础，对东、黄海的生态系统的结构、功能乃至渔业资

53、源的础，对东、黄海的生态系统的结构、功能乃至渔业资源的种群与补充量都具有十分重要的影响。种群与补充量都具有十分重要的影响。 A、东、黄海中尺度过程和环流对生源要素的积聚和输、东、黄海中尺度过程和环流对生源要素的积聚和输运作用。运作用。 B、重要界面（大气、重要界面（大气-水、锋面与层化、沉积物水、锋面与层化、沉积物-水）附水）附近的生源要素与颗粒态物质的相变、形态转换、交换近的生源要素与颗粒态物质的相变、形态转换、交换/输输送通量与交换速率。送通量与交换速率。 C、区域性的生源要素对初级生产力的限制机制，生源、区域性的生源要素对初级生产力的限制机制，生源要素的消耗，多级利用和再生的循环过程与更

54、新速率。要素的消耗，多级利用和再生的循环过程与更新速率。 4、关键物理过程的生态作用关键物理过程的生态作用 主要研究关键物理过程（层化和混合、径流、沿岸锋、潮锋、上主要研究关键物理过程（层化和混合、径流、沿岸锋、潮锋、上升流、东海高密水、黄梅暖流、台湾暖流和黑潮等）在东、黄海生态升流、东海高密水、黄梅暖流、台湾暖流和黑潮等）在东、黄海生态系统中的地位和作用。目的是搞清楚各关键物理过程的演变规律和机系统中的地位和作用。目的是搞清楚各关键物理过程的演变规律和机理；深入了解各物理过程对生源要素更新、浮游生物补充所起的作用理；深入了解各物理过程对生源要素更新、浮游生物补充所起的作用。 A高生产力区中尺

55、度物理过程的结构和特性高生产力区中尺度物理过程的结构和特性 通过调查和对历史与遥感资料的整理和分析，研究高生产力区各水团消通过调查和对历史与遥感资料的整理和分析，研究高生产力区各水团消长、锋区混合和层化的变异特性，重点研究高生产力区物理要素的时空分布长、锋区混合和层化的变异特性，重点研究高生产力区物理要素的时空分布特性及多年变化规律。研究风、潮和黄海暖流在黄海锋生、锋消过程中的地特性及多年变化规律。研究风、潮和黄海暖流在黄海锋生、锋消过程中的地位和作用，冬季的沿岸锋和黄海暖流，层化季节的沿岸流、黄海冷水团和潮位和作用，冬季的沿岸锋和黄海暖流，层化季节的沿岸流、黄海冷水团和潮锋等的季节演变过程和

56、机制。研究台湾暖流、风和潮作用等动力因子的短期锋等的季节演变过程和机制。研究台湾暖流、风和潮作用等动力因子的短期和季节性变化对浙江沿岸上升流的贡献，研究沿岸锋和上升流的锋生和锋消和季节性变化对浙江沿岸上升流的贡献，研究沿岸锋和上升流的锋生和锋消过程，研究它们的相互作用和环流结构及其演变规律。研究横越陆架锋的环过程，研究它们的相互作用和环流结构及其演变规律。研究横越陆架锋的环流结构和演变特性。探讨它们在物质交换和循环中的地位和作用，研究该锋流结构和演变特性。探讨它们在物质交换和循环中的地位和作用，研究该锋面生态系统形成和维持的物理机制。面生态系统形成和维持的物理机制。 B影响关键种补充的关键物理

57、过程影响关键种补充的关键物理过程 水团消长和环流变异是认识生源要素外部补充和内部循环的基础，也是水团消长和环流变异是认识生源要素外部补充和内部循环的基础，也是影响浮游植物种群生活史和补充量变动的环境因子。与关键资源种群食物网影响浮游植物种群生活史和补充量变动的环境因子。与关键资源种群食物网能量课题结合，研究关键资源种群鳀鱼早期补充阶段栖息地中的关键物理能量课题结合，研究关键资源种群鳀鱼早期补充阶段栖息地中的关键物理过程的特性和演变规律。与浮游动物种群补充课题结合，研究决定浮游动物过程的特性和演变规律。与浮游动物种群补充课题结合，研究决定浮游动物关键种关键种中华哲水蚤生活史的关键物理过程及其影响

58、机制。中华哲水蚤生活史的关键物理过程及其影响机制。C重点区域底边界动力结构及其对物质的沉降和再悬浮作用重点区域底边界动力结构及其对物质的沉降和再悬浮作用 东、黄海水深较浅，水体与底栖的耦合在这里尤为突出，同时潮东、黄海水深较浅，水体与底栖的耦合在这里尤为突出，同时潮混合在这一区域也十分显著。研究三个重点海区潮混合对物质，尤其混合在这一区域也十分显著。研究三个重点海区潮混合对物质，尤其是营养盐，如何通过底边界进行交换。近年来的研究表明，幼鱼在锋是营养盐，如何通过底边界进行交换。近年来的研究表明，幼鱼在锋面层化带出现的丰度与潮混合所造成的水平通量有直接关系，潮混合面层化带出现的丰度与潮混合所造成的

59、水平通量有直接关系，潮混合如何影响研究区域的浮游动物丰度等都是急待解决的问题。如何影响研究区域的浮游动物丰度等都是急待解决的问题。 D东、黄海重点海区生态系统动力学模型的数值研究东、黄海重点海区生态系统动力学模型的数值研究 在营养盐、浮游生物和碎屑提供参量和边界的基础上，建立包括在营养盐、浮游生物和碎屑提供参量和边界的基础上，建立包括总模型和过程模型在内的数值模式。探讨以上物理过程的动力机制，总模型和过程模型在内的数值模式。探讨以上物理过程的动力机制，定量描述长江冲淡水和黑潮在东黄海生源要素收支平衡中的地位和作定量描述长江冲淡水和黑潮在东黄海生源要素收支平衡中的地位和作用、探讨锋面和各种中尺度

60、物理过程在生态系统内部如何对生源要素用、探讨锋面和各种中尺度物理过程在生态系统内部如何对生源要素和浮游生物进行输运和再分配、确定物理过程在生态系统平衡和调控和浮游生物进行输运和再分配、确定物理过程在生态系统平衡和调控中的地位和作用。中的地位和作用。5、水层与底栖系统的耦合水层与底栖系统的耦合 由太阳能和营养盐驱动的海洋植物的初级生产启动了海洋中的啃物 食物链，颗粒有机质（POC）通过生物泵、漏流和平流的输运，沉降到海底，又启动了海洋中的另一条食物链碎屑食物链，再经分解矿化、生物扰动、摄食、分子扩散和物理过程的作用与水层的生物生产过程相连接，形成了完整的动态的海洋生态系统。 A、浮游植物的水华对垂直沉降通量的贡献。