孫曉霞 于仁成 胡仔園 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所 青島 266072 中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 北京 00049

近海生態(tài)安全與未來海洋生態(tài)系統(tǒng)管理*

孫曉霞1,2于仁成1,2胡仔園1
1 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所 青島 266071
2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 北京 100049

近海是全球海洋中最為敏感也最受關(guān)注的區(qū)域，為人類社會(huì)的存在和發(fā)展提供了重要的物質(zhì)資源支撐和空間環(huán)境保障。隨著對(duì)近海生態(tài)系統(tǒng)功能、服務(wù)和價(jià)值的認(rèn)識(shí)不斷深入，以及近期人類活動(dòng)與氣候變化等多重因素脅迫下近海生態(tài)系統(tǒng)的顯著變化，近海生態(tài)系統(tǒng)健康和生態(tài)安全問題開始受到高度關(guān)注。但是，目前對(duì)近海生態(tài)安全問題的認(rèn)識(shí)仍不夠充分，也缺少系統(tǒng)的評(píng)估工作，需要著手發(fā)展海洋生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期觀測(cè)與信息獲取能力，開展近海生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估與變化預(yù)測(cè)，為推進(jìn)基于海洋生態(tài)系統(tǒng)的管理提供科學(xué)支撐。

近海，生態(tài)安全，海洋生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估，管理

DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2016.12.002

海洋為人類社會(huì)的存在和發(fā)展提供了極為重要的物質(zhì)資源支撐和空間環(huán)境保障。目前，全球一半以上的人口生活在沿海地區(qū)，近海資源、環(huán)境和空間已成為支撐人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)，近海又是地球表面不同圈層的交匯區(qū)，具有生產(chǎn)力高、生物和生境多樣性豐富等特征，但也承受著人類活動(dòng)和氣候變化等諸多因素影響，生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)脆弱，是全球海洋中最為敏感、最受關(guān)注的區(qū)域[1]。近年來，近海生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)顯著變化，造成生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改變和功能退化，危及近海生態(tài)安全，也損害了近海生態(tài)系統(tǒng)所提供的服務(wù)及其對(duì)人類的福祉。

中國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)，擁有 18 000 多公里海岸線和 300 多萬平方公里管轄海域，有世界上最為典型的寬闊陸架海區(qū)和具有巨大輸水輸沙量的大河河口海域。中國(guó)政府重視海洋資源開發(fā)、海洋環(huán)境保護(hù)和海洋權(quán)益維護(hù)，大力開發(fā)海岸線資源、海島資源、港口資源、濱海濕地資源、海洋生物資源、淺海油氣資源等，在沿海一線和近海海域建設(shè)了核電站、港口、人工島、海上石油平臺(tái)、海上風(fēng)力發(fā)電站等大型海洋工程項(xiàng)目以及“海洋牧場(chǎng)”“人工魚礁”等各類漁業(yè)工程項(xiàng)目。沿海社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)于海岸帶有限的空間資源提出了更高的要求，而高強(qiáng)度的人類活動(dòng)也給近海生態(tài)系統(tǒng)帶來了更大的壓力，出現(xiàn)了近海環(huán)境惡化、生態(tài)災(zāi)害多發(fā)、漁業(yè)資源衰退等問題，嚴(yán)重影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，生態(tài)安全堪憂，需要采取適宜的管理對(duì)策[2]。

1 近海生態(tài)安全

生態(tài)安全是近期形成的新認(rèn)識(shí)，與可持續(xù)發(fā)展緊密相關(guān)，是對(duì)可持續(xù)發(fā)展概念的補(bǔ)充和完善。廣義上的生態(tài)安全是指生態(tài)系統(tǒng)在保障人類生活、健康、福祉、基本權(quán)利、生活保障來源、必要資源、社會(huì)秩序和人類適應(yīng)環(huán)境變化的能力等方面不受威脅的狀態(tài)；狹義上的生態(tài)安全則是指生態(tài)系統(tǒng)自身的完整性和健康狀況[3]。在我國(guó)，近 20 年來生態(tài)安全方面的研究受到密切關(guān)注，許多學(xué)者對(duì)生態(tài)安全概念進(jìn)行了解析和發(fā)展[4,5]，并圍繞生態(tài)安全理論、生態(tài)安全評(píng)估和預(yù)警方法，以及區(qū)域生態(tài)安全等問題開展了系統(tǒng)研究。

近海生態(tài)安全是生態(tài)安全的重要組成部分，對(duì)近海生態(tài)安全的關(guān)注首先源于對(duì)近海生態(tài)系統(tǒng)功能、服務(wù)和價(jià)值的深入認(rèn)識(shí)[6]。近海海域擁有多樣化的生境和豐富的生物多樣性，通過不同生物種類之間以及生物與環(huán)境之間復(fù)雜的相互作用，使近海生態(tài)系統(tǒng)具有重要的功能（如碳、氮、磷等生源要素的物質(zhì)循環(huán)、有機(jī)質(zhì)合成和能量傳遞等），并為人類社會(huì)發(fā)展提供了供給、支持、調(diào)節(jié)和文化等多樣化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)?；趯?duì)大量相關(guān)文獻(xiàn)的分析，Liquete 等人[7]將近海生態(tài)系統(tǒng)提供的服務(wù)梳理為三大類 14 種，涵蓋了食物生產(chǎn)、水體調(diào)控、生物材料、水質(zhì)凈化、大氣質(zhì)量調(diào)控、海岸帶保護(hù)、氣候與天氣調(diào)節(jié)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、生物調(diào)控、旅游景觀等諸多方面，這些服務(wù)高度依賴近海生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定性。

然而，近海生態(tài)系統(tǒng)面臨陸源污染、氣候變化、富營(yíng)養(yǎng)化、過度捕撈、生境喪失、無序養(yǎng)殖和物種入侵等多重脅迫，而且許多影響因素的作用仍在不斷加強(qiáng)。過去 100 年里，全球人口數(shù)量、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和漁業(yè)捕撈活動(dòng)的快速增長(zhǎng)對(duì)近海生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成了巨大壓力，其影響前所未有。以碳、氮、磷等生源要素的生物地球化學(xué)循環(huán)過程的改變?yōu)槔?，大量化石燃料燃燒造成了大?CO2濃度的快速上升，不僅導(dǎo)致海水溫度上升，還加劇了海洋酸化問題，并引起了海平面上升、海流改變、水體層化加強(qiáng)和溶解氧濃度下降等間接效應(yīng)。1980—2011 年，大氣中 CO2含量平均每年上升 1.7 ppm，從 2001 年開始，這一速率開始上升到每年 2.0 ppm[8]?？梢灶A(yù)期，大氣 CO2含量上升對(duì)海水溫度和海洋酸化的影響短期內(nèi)仍會(huì)持續(xù)加劇。出于化肥生產(chǎn)需求，從 19 世紀(jì)末至今，進(jìn)入地球生態(tài)系統(tǒng)中的活性氮增加了約 20 倍。20 世紀(jì) 90 年代，通過化肥施用和化石燃料燃燒等過程進(jìn)入環(huán)境中的氮達(dá)到 1.6 億噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過陸地生物固氮量（1.1 億噸）和海洋生物固氮量（1.4 億噸）[9]。據(jù)估算，從 19 世紀(jì)末至今，全球活性氮入海通量增幅接近 80%；到 2030 年，全球近海生態(tài)系統(tǒng)的氮通量還會(huì)再增加 10%—20%。磷的生物地球化學(xué)過程也受到化肥施用、污水排放等人類生產(chǎn)生活活動(dòng)的影響，每年經(jīng)由河流從陸地輸入海洋中的溶解態(tài)磷約有 400 萬—600 萬噸，是自然狀態(tài)下的 2 倍[10]。過量輸入的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)加劇了近海富營(yíng)養(yǎng)化問題，也對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大的壓力。

在人類活動(dòng)和氣候變化等因素影響下，近百年來近海生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了許多顯著變化，許多重要生境喪失，海水溫度上升，缺氧、酸化等問題開始顯現(xiàn)。目前，全球 50% 的鹽沼濕地、35% 的紅樹林、30% 的珊瑚礁和29% 的海草床因破壞而喪失。受全球變暖影響，海水表層水溫持續(xù)上升，加劇了水體層化現(xiàn)象，這會(huì)減弱營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)交換，又可能導(dǎo)致中、低緯度海域初級(jí)生產(chǎn)力水平的下降。在近海許多海域，因富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致的底層水體缺氧現(xiàn)象已非常普遍，對(duì)許多海洋生物，尤其是底棲經(jīng)濟(jì)動(dòng)物造成巨大的脅迫，甚至影響到漁業(yè)資源。海洋酸化問題則會(huì)影響到顆石藻等初級(jí)生產(chǎn)者以及珊瑚礁和牡蠣礁等重要生境，甚至導(dǎo)致食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改變。除上述變化外，更令人關(guān)注的是近海生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)性生態(tài)災(zāi)害事件的風(fēng)險(xiǎn)也在不斷增加。通常情況下，生態(tài)系統(tǒng)是逐漸變化的，但一旦環(huán)境因素的影響超越生態(tài)系統(tǒng)的承受能力，生態(tài)系統(tǒng)可能會(huì)突發(fā)變化，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)生態(tài)格局的更替現(xiàn)象（regime shift），危及生態(tài)安全。在近海，與富營(yíng)養(yǎng)化密切相關(guān)的有害藻華問題、缺氧問題，以及漁業(yè)資源的崩潰，都是生態(tài)系統(tǒng)的異常變化。這種大幅度、非線性的生態(tài)系統(tǒng)變化，一方面會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，另一方面也使得生態(tài)恢復(fù)的難度增加，甚至無法恢復(fù)。

在我國(guó)，近海生態(tài)安全的形勢(shì)十分嚴(yán)峻[11]。大部分近海河口和海灣區(qū)域面臨著嚴(yán)重的富營(yíng)養(yǎng)化問題，在渤海、南黃海、長(zhǎng)江口鄰近海域、東南沿海、北部灣等海域，不同類型的有害藻華問題突出；長(zhǎng)江口鄰近海域和黃、渤海部分近岸海區(qū)底層水體缺氧問題逐漸顯現(xiàn)；近海亞健康和不健康海域面積不斷增加，天然岸線不斷縮減，珊瑚礁、紅樹林以及河口區(qū)等重要資源生物的生存生境喪失。這些問題對(duì)沿海地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和近海生態(tài)系統(tǒng)健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。但是，目前對(duì)近海生態(tài)安全問題的認(rèn)識(shí)仍不夠充分，也缺少系統(tǒng)的評(píng)估工作，需要著手發(fā)展海洋生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期觀測(cè)與信息獲取能力，開展近海生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估與變化預(yù)測(cè)，推進(jìn)基于海洋生態(tài)系統(tǒng)的管理。

2 未來海洋生態(tài)系統(tǒng)管理

2.1 加強(qiáng)近海生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期觀測(cè)與信息獲取能力

對(duì)近海生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期觀測(cè)和信息獲取是開展近海生態(tài)系統(tǒng)管理的基石。當(dāng)前，我國(guó)在近海生態(tài)系統(tǒng)的觀測(cè)與能力建設(shè)方面已初具規(guī)模，海洋信息化水平也得到顯著提升。然而，與其他國(guó)家相比還存在相當(dāng)大的提升空間。要加強(qiáng)近海生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期觀測(cè)與信息獲取能力，需要系統(tǒng)部署，提升對(duì)重點(diǎn)海域的長(zhǎng)期觀測(cè)、原位觀測(cè)和實(shí)時(shí)觀測(cè)能力，同時(shí)在機(jī)制與體制上解決海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)共享共用的問題。

近海生態(tài)安全及生態(tài)災(zāi)害問題的出現(xiàn)是海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能變動(dòng)的體現(xiàn)。生態(tài)系統(tǒng)中的因果關(guān)系常具有滯后效應(yīng)，短期研究難以揭示數(shù)年或幾十年的變化趨勢(shì)，也不能解釋這些變化的因果關(guān)系[12]。因此，獲得近海生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期變化的信息對(duì)于揭示近海生態(tài)災(zāi)害成因、解決近海生態(tài)安全問題極為重要。其中，甄別氣候變化與人類活動(dòng)、甄別長(zhǎng)期壓力與短期波動(dòng)、甄別可調(diào)控因素與不可調(diào)控因素非常關(guān)鍵，這也屬于長(zhǎng)期生態(tài)學(xué)的研究范疇。目前國(guó)際上知名的長(zhǎng)期觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，如國(guó)際長(zhǎng)期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)（ILTER）、美國(guó)長(zhǎng)期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)（US-LTER）、英國(guó)環(huán)境變化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)（ECN）、中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）等，在生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期變化與示范服務(wù)方面取得很多重要成果[13-15]。但是，長(zhǎng)期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)中與海洋相關(guān)的部分難以滿足國(guó)家解決海洋問題的需求，需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)立國(guó)家長(zhǎng)期觀測(cè)斷面，并開展相應(yīng)的長(zhǎng)期研究工作，這一方面日本的國(guó)家斷面、歐洲的大西洋觀測(cè)斷面、英國(guó)哈迪基金會(huì)的浮游生物連續(xù)記錄儀長(zhǎng)期觀測(cè)等都提供了很好的先例。我國(guó)在中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)中只設(shè)有膠州灣、大亞灣、三亞灣 3 個(gè)海洋長(zhǎng)期觀測(cè)站。雖然不同的部門與項(xiàng)目也設(shè)立有近海觀測(cè)系統(tǒng)，但遠(yuǎn)不能滿足近海生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期觀測(cè)和研究的需求。隨著近海生態(tài)問題的日益突出，需要基于已有觀測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)近海生態(tài)安全、生態(tài)災(zāi)害、近海生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估等問題設(shè)立我國(guó)的國(guó)家級(jí)長(zhǎng)期科學(xué)觀測(cè)斷面與觀測(cè)網(wǎng)，優(yōu)選觀測(cè)指標(biāo)和分析方法，并進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)化。通過長(zhǎng)期觀測(cè)揭示影響我國(guó)近海生態(tài)系統(tǒng)變動(dòng)的關(guān)鍵過程，構(gòu)建近海生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估方法體系，提出近海生態(tài)災(zāi)害防控、退化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的措施與對(duì)策。

近海生態(tài)安全問題的預(yù)警、預(yù)報(bào)具有時(shí)效性，需要在部署長(zhǎng)期科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，從科學(xué)和技術(shù) 2 個(gè)方面著力提升針對(duì)近海生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)、原位觀測(cè)能力，包括針對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的不同要素進(jìn)行原位傳感器的研發(fā)，提升觀測(cè)精度和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸能力，以及對(duì)實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析能力。目前針對(duì)物理海洋學(xué)要素的傳感器技術(shù)相對(duì)來說較為成熟，但是化學(xué)海洋學(xué)，特別是生物海洋學(xué)傳感器仍然存在技術(shù)瓶頸，無法滿足對(duì)海洋生態(tài)安全預(yù)警預(yù)報(bào)的需求。如何突破這些技術(shù)瓶頸，構(gòu)建和完善多學(xué)科耦合的近海觀測(cè)網(wǎng)，對(duì)于我國(guó)近海生態(tài)安全與生態(tài)系統(tǒng)的管理至關(guān)重要。

數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)共享是所有學(xué)科領(lǐng)域共同面臨和關(guān)心的問題。由于海洋觀測(cè)的特殊性，數(shù)據(jù)的共享顯得尤為重要。美國(guó)的長(zhǎng)期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)采取開放的數(shù)據(jù)政策，明確地提出了如何發(fā)布、獲取和使用長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù),以及對(duì)數(shù)據(jù)用戶和數(shù)據(jù)提供者的要求。對(duì)于我國(guó)的海洋觀測(cè)，如何進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)據(jù)管理，并提供體制與機(jī)制上的保障，確保海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)共享共用，是需要從國(guó)家和各部門層面重點(diǎn)考慮的問題。

綜上所述，在我國(guó)近海信息獲取方面，需要開展全局性、戰(zhàn)略性頂層設(shè)計(jì)，統(tǒng)一海洋數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建立有效的海洋數(shù)據(jù)共享機(jī)制；加強(qiáng)立體觀測(cè)手段，開展重點(diǎn)區(qū)域加密觀測(cè)，傳感器網(wǎng)格化系統(tǒng)集成；建立海洋環(huán)境實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)體系，實(shí)施典型生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與災(zāi)害預(yù)警。

2.2 開展近海生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估與預(yù)測(cè)研究

近海生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估是海洋管理和開發(fā)利用的重要途徑。它以“生態(tài)系統(tǒng)途徑”為指導(dǎo)原則，通過科學(xué)認(rèn)知，了解和掌握海洋環(huán)境的健康狀況，分析人類活動(dòng)等壓力給海洋環(huán)境造成的影響，為海洋管理和決策者提供科學(xué)依據(jù)，為平衡海洋生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋環(huán)境的保護(hù)和恢復(fù)、促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供量化的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

生態(tài)系統(tǒng)健康研究始于 20 世紀(jì) 70 年代，近年來在河口、海灣等近海生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)估中也得到了廣泛應(yīng)用。圍繞近海生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估的核心問題，如近海生態(tài)系統(tǒng)健康概念的定義、評(píng)估方法、評(píng)估指標(biāo)以及標(biāo)準(zhǔn)等[16,17]，各國(guó)政府和學(xué)者進(jìn)行了理論和方法上的探索，開展了大量研究工作。相比其他生態(tài)系統(tǒng)，海洋生態(tài)系統(tǒng)邊界具有開放性，結(jié)構(gòu)功能也更為復(fù)雜，不同海域的生態(tài)系統(tǒng)又具有特異性，加之對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康的認(rèn)知差異，海洋生態(tài)系統(tǒng)健康定義以及評(píng)估面臨著種種困難與挑戰(zhàn)。

近年來，近海生態(tài)系統(tǒng)健康研究已從單一的生態(tài)系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)和功能特征[18]，逐步發(fā)展成為涵蓋生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人類健康等諸多方面，以及強(qiáng)調(diào)海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的多學(xué)科綜合研究[19,20]。目前，在海洋生態(tài)系統(tǒng)健康的評(píng)估研究和應(yīng)用中，最為常用的方法有2種：指示物種法和指標(biāo)體系法。指示物種法通過對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)指示物種及其生理生態(tài)指標(biāo)和結(jié)構(gòu)功能指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，對(duì)物種健康狀況進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估[21]。指示物種法相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)數(shù)據(jù)量需求較低，因此在生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估研究中較早得到應(yīng)用。常用指標(biāo)有生物完整性指數(shù)（Index of Biological Integrity, IBI）、Shannon-Weaner 多樣性指數(shù)、海洋生物性指數(shù)（A Marine Biotic Index, AMBI）和底棲生物指數(shù)等。但是，指示物種法也存在指示物種篩選標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、對(duì)生態(tài)系統(tǒng)變化的指示作用不明確等問題，難以對(duì)復(fù)雜的近海生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)進(jìn)行全面、綜合的評(píng)估。指標(biāo)體系法通過對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)不同組織水平、層面、尺度的指標(biāo)進(jìn)行篩選和提取，建立評(píng)估指標(biāo)體系，能夠綜合反映海洋生態(tài)系統(tǒng)的整體健康狀況。隨著海洋生態(tài)系統(tǒng)健康研究的不斷深入，社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人類活動(dòng)、人類健康等指標(biāo)也被納入指標(biāo)體系，結(jié)合海洋生態(tài)系統(tǒng)自身的指標(biāo)，從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、服務(wù)等不同角度出發(fā)，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康水平和演變趨勢(shì)進(jìn)行全面、綜合的評(píng)估。指標(biāo)體系法在物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和毒理學(xué)等方法基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模擬等新技術(shù)，已成為目前海洋生態(tài)系統(tǒng)健康研究工作中最常用的評(píng)估方法。目前，廣泛應(yīng)用于指標(biāo)體系建立的主要模型方法有海洋健康指數(shù)（Ocean Health Index, OHI）（圖1），壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（Pressure-State-Response, PSR）概念框架及其改進(jìn)框架，以及赫爾辛基委員會(huì)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估方法（HELCOM Ecosystem Health Assessment Tool, HOLAS）等[22-25]。

近海生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估研究在國(guó)外已有一系列成功的項(xiàng)目和計(jì)劃，特別是在北美、歐洲和澳大利亞有許多成功的應(yīng)用案例：加拿大自 20 世紀(jì) 90 年代以來，對(duì)五大湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康開展了系列評(píng)估研究[26]；美國(guó)環(huán)境保護(hù)署發(fā)布《全國(guó)近岸狀況報(bào)告》[27]，對(duì)其近岸水體狀況進(jìn)行評(píng)估；澳大利亞自建立河口與海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)系統(tǒng)后，又開展了“生態(tài)健康監(jiān)測(cè)計(jì)劃”[28]，并對(duì)大堡礁海域水質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行了評(píng)估研究。歐盟的《水框架指令》提出了較完整的海洋環(huán)境評(píng)估技術(shù)指標(biāo)[29]，并進(jìn)一步制定了《海洋戰(zhàn)略框架指令》，將定期海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)及評(píng)估納入動(dòng)態(tài)管理進(jìn)程。

國(guó)內(nèi)對(duì)于海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估也給予了越來越多的關(guān)注，相繼開展了一些相關(guān)的研究，并在近海多個(gè)河口、海灣等開展了生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評(píng)估工作。然而國(guó)內(nèi)目前近海生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估研究中所使用的指標(biāo)體系，大多是對(duì)國(guó)外已有指標(biāo)體系的借鑒和引用，以及針對(duì)應(yīng)用對(duì)象的適應(yīng)性改造。針對(duì)我國(guó)近海生態(tài)系統(tǒng)特征的本土化指標(biāo)體系的建設(shè)仍在探索階段，海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估的理論、方法和驗(yàn)證研究仍需要進(jìn)一步完善和發(fā)展。近海生態(tài)系統(tǒng)健康研究需要進(jìn)一步深入地了解人類壓力、全球變化與海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能演變之間的關(guān)系，建立更綜合、全面的海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估體制，利用更有效的生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估、預(yù)測(cè)模型來支持更有效的管理決策，了解恢復(fù)生態(tài)結(jié)構(gòu)功能的重建機(jī)制和方法，并通過有效的保護(hù)政策來保證海洋生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能。

2.3 推行基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋管理

圖1 全球平均海洋健康指數(shù)以及代表性國(guó)家海洋健康指數(shù)[23]

基于生態(tài)系統(tǒng)的管理（EBM）最早于 20 世紀(jì) 60 年代提出，其基本理念是從生態(tài)、系統(tǒng)和平衡的角度思考解決環(huán)境資源問題。這一理念的提出是科學(xué)家對(duì)全球規(guī)模的生態(tài)、環(huán)境和資源危機(jī)的一種響應(yīng)，作為生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和資源科學(xué)的復(fù)合領(lǐng)域，自然科學(xué)、人文科學(xué)和技術(shù)科學(xué)的新型交叉學(xué)科，不僅具有豐富的科學(xué)內(nèi)涵，更具有迫切的社會(huì)需求和廣闊的應(yīng)用前景[12]。20 世紀(jì) 80 年代，基于生態(tài)系統(tǒng)的管理在基礎(chǔ)理論和應(yīng)用實(shí)踐方面都得到了一定發(fā)展，逐漸形成了完整的理論-方法-模式體系[30,31]。在此基礎(chǔ)上，1992 年的里約熱內(nèi)盧聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)（UNCED）提出要從整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)來管理海洋資源和人類的海洋開發(fā)活動(dòng)，促進(jìn)沿岸和近海環(huán)境綜合管理及持續(xù)利用，形成了基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋管理理念。Long 等人[32]對(duì)基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋管理的發(fā)展簡(jiǎn)史予以了概括，并提出了基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋管理的 15 個(gè)原則。綜合上述理念，基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋管理的基本內(nèi)涵是充分考慮海洋生態(tài)系統(tǒng)的整體性與內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，在科學(xué)認(rèn)知海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)上，對(duì)海洋開發(fā)活動(dòng)、海域使用進(jìn)行全面管理，以保護(hù)海洋健康和維持其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)海洋資源的可持續(xù)利用和海洋經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

20 余年來，基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋管理逐漸被世界各國(guó)普遍接受并得以迅速發(fā)展。國(guó)際上已有不少成功案例可以借鑒。澳大利亞于 1998 年出臺(tái)了《澳大利亞海洋政策》，成為基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋管理的典范[33]。美國(guó)的一系列國(guó)家海洋政策報(bào)告都高度重視基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋管理，相關(guān)的政策文件如《21 世紀(jì)海洋藍(lán)圖》《美國(guó)海洋行動(dòng)計(jì)劃》等[34]。與此同時(shí)，一系列的基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋管理研究得以開展，這些研究涵蓋了不同的國(guó)家、海域、學(xué)科領(lǐng)域，在海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估、模式的研發(fā)、政策的制定方面給予了重要支撐。其中，基于生態(tài)系統(tǒng)的漁業(yè)管理[35-38]、基于生態(tài)系統(tǒng)的海岸帶管理[39,40]、海洋空間規(guī)劃[41-43]等方面研究進(jìn)展尤為突出，為我國(guó)實(shí)施基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋管理提供了很好的借鑒。

生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能相互依存、相互制約。任何特定生態(tài)系統(tǒng)的管理都要與特定的生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)相一致，全球性的評(píng)估并不能滿足國(guó)家和亞區(qū)域尺度決策者的需要[12]，一個(gè)國(guó)家的評(píng)估結(jié)果也無法用于其他國(guó)家的政府決策。因此，要綜合管控我國(guó)近海生態(tài)系統(tǒng)，必須發(fā)展基于我國(guó)近海的生態(tài)系統(tǒng)管理策略。我國(guó)已經(jīng)高度認(rèn)識(shí)加強(qiáng)海洋生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和修復(fù)對(duì)于維持海洋資源的可持續(xù)開發(fā)利用的重要性。在國(guó)務(wù)院發(fā)布的《全國(guó)海洋主體功能區(qū)規(guī)劃》中，針對(duì)我國(guó)海域資源開發(fā)利用存在的五大問題，明確提出要尊重自然，樹立敬畏海洋、保護(hù)海洋的理念，把開發(fā)活動(dòng)嚴(yán)格限制在海洋資源環(huán)境承載能力的范圍之內(nèi)，堅(jiān)持點(diǎn)上開發(fā)、面上保護(hù)，確保海洋生態(tài)系統(tǒng)健康狀況得到改善，海洋生態(tài)服務(wù)功能得到增強(qiáng)，沿海岸線受損生態(tài)得到修復(fù)與整治[44]。

與此相適應(yīng)，我國(guó)學(xué)者近年來對(duì)基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋管理也開展了理念的推廣與科學(xué)研究。研究海域涉及到天津近海、膠州灣、萊州灣、江蘇近海、黃海、東海等區(qū)域[45-48]，主要側(cè)重于圍墾和漁業(yè)的影響以及基于上述問題的海洋生態(tài)系統(tǒng)管理。這表明我國(guó)對(duì)于基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋管理開始得到重視，但總體上看，我國(guó)尚未建立基于生態(tài)系統(tǒng)的海洋管理體系。

鑒于此，針對(duì)當(dāng)前我國(guó)近海迫切需要解決的生態(tài)安全與生態(tài)災(zāi)害問題，需要在觀測(cè)、研究、評(píng)估的基礎(chǔ)上，選取典型海域，構(gòu)建近海生物（漁業(yè)）資源可持續(xù)發(fā)展與管理示范工程，沿岸重大工程設(shè)施的海洋安全示范工程，近海生態(tài)災(zāi)害預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)與防控示范工程，提高重大海洋事務(wù)決策的科學(xué)性、精準(zhǔn)性和時(shí)效性。在示范工程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推進(jìn)整個(gè)近海生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估智能專家系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用，基于海洋大數(shù)據(jù)服務(wù)基礎(chǔ)平臺(tái)的建設(shè)，建立一套適用于中國(guó)近海生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估的模式，針對(duì)生物資源以及有害藻華、低氧、水母暴發(fā)等生態(tài)災(zāi)害，形成高效、智能的觀測(cè)、預(yù)警系統(tǒng)，與沿海地區(qū)政府部門和大型企業(yè)密切合作，推進(jìn)觀測(cè)資料和模擬結(jié)果的實(shí)時(shí)共享，支撐高效、智能的海洋生態(tài)安全管理系統(tǒng)，提升我國(guó)近海資源開發(fā)利用、近海生態(tài)環(huán)境保護(hù)、基于海洋生態(tài)系統(tǒng)管理的綜合能力。

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孫曉霞 中科院海洋所研究員，博士生導(dǎo)師，膠州灣國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站副站長(zhǎng)。主要從事海洋生態(tài)學(xué)研究。發(fā)表研究論文 50 余篇，作為主要作者出版專著 4 部，獲省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng) 2 項(xiàng)。全球海洋生物多樣性大會(huì)國(guó)際科學(xué)委員會(huì)委員，國(guó)際海洋生物普查計(jì)劃（CoML）中國(guó)委員會(huì)秘書長(zhǎng)，中國(guó)海洋學(xué)委員會(huì)（SCOR）副秘書長(zhǎng)，國(guó)際海洋生物地理信息系統(tǒng)（OBIS）科學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員。E-mail∶ xsun@qdio.ac.cn

Sun Xiaoxia Ph. D. and Research Professor of Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, vice director of Jiaozhou Bay National Marine Ecosystem Research Station. She works on Marine Ecology, and published over 50 scientific papers and 4 monographs as the major author. She owned 2 ministerial-level prizes. She is a member of the International Scientific Committee of World Conference on Marine Biodiversity, Secretary-General of China COML Committee, Deputy Secretary-General of China SCOR, and member of the Scientific Steering Committee of OBIS. E-mail∶ xsun@qdio.ac.cn

Ecological Security of Coastal Ocean and Future Marine Ecosystem Management Strategies

Sun Xiaoxia1,2Yu Rencheng1,2Hu Ziyuan1
（1 Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China）

The coastal ocean, which offers substantial support and important space for the sustainable development of human society, is subject to multiple stressors including anthropogenic activities and climate changes, and the potential consequences of growing human pressures on marine ecosystems attract much attention. In line with the recognition on structures, functions, and services of coastal ecosystems, as well as the significant changes of coastal ecosystems recently occurred under multiple depressors, issues on the health of coastal ecosystems and ecological security became hot spots in marine studies. The knowledge on ecological security of coastal ecosystems, however, is still quite limited, and hampered by the lack of methodologies on coastal ecosystem assessment. It is suggested to develop capabilities on long-term observation and information collection concerning marine ecosystems, and to perform assessment on the status of coastal ecosystems, which will offer sound basis for the implementation of marine ecosystem-based management.

coastal ocean, ecological security, marine ecosystem assessment, management

*資助項(xiàng)目：中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA110302 04、XDA1102 0304），國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（U14064 03），海洋發(fā)展研究中心項(xiàng)目（AOCZDA20130）

修改稿收到日期：2016年11月27日