文/樓玉姣

7月2日，2020—2021中日高層次科學(xué)家研討交流活動(dòng)（海洋環(huán)境）在青島成功舉辦?？茖W(xué)技術(shù)部外國專家服務(wù)司副司長(zhǎng)李昕、中國海洋大學(xué)副校長(zhǎng)李華軍出席開幕式并致辭，日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)櫻花科技計(jì)劃推進(jìn)本部部長(zhǎng)岸輝雄、東京大學(xué)大氣海洋研究所伊藤進(jìn)一教授在線參加開幕式并致辭。來自海洋環(huán)境科學(xué)、海洋漁業(yè)科學(xué)、物理海洋科學(xué)等20余家研究機(jī)構(gòu)的29名中日科學(xué)家參加了本次研討交流活動(dòng)，并圍繞全球海洋環(huán)境相關(guān)熱點(diǎn)問題進(jìn)行了圓桌討論，10名中日專家作了主題報(bào)告。受疫情影響，活動(dòng)采取線上線下相結(jié)合的方式，中方專家集中參會(huì)，日方專家線上參會(huì)。活動(dòng)直播在線參與人數(shù)達(dá)1.06萬人次。中日兩國專家學(xué)者就海洋環(huán)境與氣候變化、海洋微塑料、海洋漁業(yè)生物資源保護(hù)等深入交流，以期進(jìn)一步加強(qiáng)海洋生態(tài)保護(hù)與海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展，改善世界范圍內(nèi)日益嚴(yán)峻的海洋環(huán)境。

危機(jī)四伏的海洋污染——酸化和微塑料污染

海洋是人類的資源寶庫，又被稱為“生命的搖籃”。海洋不僅蘊(yùn)藏著豐富的自然資源，而且在調(diào)節(jié)全球氣候方面發(fā)揮著重要作用，更與人類可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。近年來，人類的生產(chǎn)生活導(dǎo)致氣候變化和海洋資源衰退，嚴(yán)重影響了海洋的可持續(xù)利用。中日兩國都是海洋大國，多年來，兩國在海洋領(lǐng)域開展了卓有成效的合作：1986—1992年兩國科學(xué)家開展了黑潮合作調(diào)查研究，2000年中國科學(xué)院海洋研究所與日本東京工業(yè)大學(xué)共同建立“中日海洋腐蝕環(huán)境共同研究中心”，2013年兩國進(jìn)一步探討建立海洋合作部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議機(jī)制和各工作層交流合作平臺(tái)。海洋合作已成為中日合作的重要領(lǐng)域，既符合雙方各自的利益關(guān)切，促進(jìn)了各自發(fā)展，也為世界發(fā)展作出了卓越貢獻(xiàn)。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，海洋酸化、塑料污染等海洋問題應(yīng)運(yùn)而生，嚴(yán)重威脅著人類賴以生存的藍(lán)色家園。在本次研討交流活動(dòng)中，中日雙方專家特別針對(duì)海洋酸化和微塑料兩大污染進(jìn)行了交流討論。

氣候變化是我們今天面臨的最大的環(huán)境問題。全球變暖的一個(gè)主要原因是人類的二氧化碳排放。海洋從大氣中吸收二氧化碳，一部分溶解在水中形成碳酸，大氣二氧化碳含量升高導(dǎo)致了海洋pH值下降，即海洋酸化。日本周圍海域pH值下降趨勢(shì)與大氣中二氧化碳增加的預(yù)期速率相當(dāng)，這一現(xiàn)象與上述理論相吻合。預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末，整個(gè)海洋海水的pH值將下降0.3—0.4，酸化的海洋環(huán)境通過降低碳骨架的生長(zhǎng)危害到珊瑚和其他生物的生存，嚴(yán)重危害到海洋的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)。

日本琉球大學(xué)理學(xué)院栗原晴子教授致力于研究海洋漁業(yè)和海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的海洋酸化對(duì)海洋生物和海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的影響，研究了海洋酸化對(duì)包括海膽、貝類、珊瑚、海草在內(nèi)的多種海洋生物的生理生態(tài)影響，以探索更好地實(shí)現(xiàn)可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)。她舉例解釋了海洋酸化對(duì)生物和生態(tài)系統(tǒng)的影響：在低pH值條件下，浮游生物在幼蟲階段無法正常制造外殼；幼魚的細(xì)胞強(qiáng)度趨于降低，細(xì)胞變得容易破裂；海膽幼蟲體積減小；成年牡蠣無法正常產(chǎn)卵。海洋酸化以不同的方式影響著不同生物體的不同生命階段，而這些生物對(duì)我們來說是非常重要的食物來源，間接地關(guān)系到人類生活。在生態(tài)系統(tǒng)層面，海洋酸化會(huì)增加海草的產(chǎn)量，但是會(huì)導(dǎo)致海膽的生理機(jī)能下降，造成海膽群落減少，這意味著生物系統(tǒng)內(nèi)自上而下或自下而上的控制被打亂。栗原晴子教授強(qiáng)調(diào)，雖然通過海藻吸收二氧化碳來緩解海洋酸化是一種解決方案，但關(guān)鍵在于保持平衡，最根本的方法在于減少人類的二氧化碳排放。

塑料被廣泛應(yīng)用于制造各種日常生活產(chǎn)品，自20世紀(jì)50年代以來，全球塑料工業(yè)蓬勃發(fā)展。然而，由于塑料難以降解，過去幾十年，大約有10%的塑料廢物輸出到海洋中，緩慢地聚合成微塑料。微型塑料的尺寸小于5毫米，由于其大小與一些小型海洋生物群相似，因此可能會(huì)被誤食并轉(zhuǎn)入海洋生態(tài)系統(tǒng)。目前已經(jīng)在包括浮游植物、蝦、魚等多種海洋生物中發(fā)現(xiàn)了微塑料，污染物進(jìn)而會(huì)通過食物鏈向人體轉(zhuǎn)移，可能導(dǎo)致一系列健康問題。

海洋是微塑料最大的匯集地，現(xiàn)在漂浮在海洋表面的有超過5萬億個(gè)塑料碎片，重量超過27萬磅。中國自然資源部第二海洋研究所黃偉研究員展示了中國幾種典型海灣沉積物中微塑料的分布特征，并分析了微塑料的來源以及對(duì)海洋生物早期發(fā)育的毒理學(xué)影響。他指出，海水中微塑料豐度與該地區(qū)水體的流體動(dòng)力學(xué)和人口數(shù)目有明顯關(guān)系，在波浪作用、水流作用弱和人類活動(dòng)密集地區(qū)，微塑料含量明顯升高。團(tuán)隊(duì)推測(cè)微塑料的來源有兩種，一是老化的網(wǎng)和繩索因水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)產(chǎn)生了大量纖維，二是來自沿岸附近村莊和工廠排放的垃圾。而在微塑料對(duì)海洋生物早期發(fā)育的毒理學(xué)影響方面，研究結(jié)果表明微塑料會(huì)附著于幼魚鰓絲，影響魚類的呼吸；微塑料毒性會(huì)影響一系列細(xì)胞代謝進(jìn)而影響細(xì)胞的能量供應(yīng)，會(huì)對(duì)幼魚的生長(zhǎng)、消化和免疫造成影響；并且會(huì)在魚類張口時(shí)進(jìn)入其消化道影響消化酶，損害腸道，致使幼體的死亡率顯著增加。黃偉研究員總結(jié)表示，在未來的海洋生態(tài)系統(tǒng)中，微塑料污染會(huì)對(duì)海洋生物產(chǎn)生不利影響，擾亂其種群動(dòng)態(tài)和物種間的相互作用，對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的負(fù)面影響。

7月2日，2020—2021中日高層次科學(xué)家研討交流活動(dòng)（海洋環(huán)境）在青島舉辦，中方領(lǐng)導(dǎo)、部分線下和線上參會(huì)的科學(xué)家合影

對(duì)微塑料分布的研究是進(jìn)行其他研究的基礎(chǔ)，對(duì)此，日本九州大學(xué)應(yīng)用力學(xué)研究所磯邊篤彥教授團(tuán)隊(duì)開展了世界海洋微塑料豐度的分布繪圖項(xiàng)目，開發(fā)建立了世界海洋微塑料數(shù)值建模方法，該模型可以模擬全球海洋塑料的產(chǎn)生、水平運(yùn)輸和消減過程，為探究微塑料的毒性以及以數(shù)值模擬的方式預(yù)估海洋微塑料豐度提供了數(shù)據(jù)支持。

不可小覷的海洋功效——負(fù)碳排放

近年來，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）和聯(lián)合國教科文組織政府間海洋學(xué)委員會(huì)（UNESCO IOC）都發(fā)布了有關(guān)海洋碳研究的報(bào)告，提到了海洋負(fù)碳排放的有關(guān)研究方法。國際海洋勘探委員會(huì)（ICES）和北太平洋海洋科學(xué)組織（PICES）也成立了“海洋負(fù)碳排放”專家工作組聯(lián)盟，匯集了來自15個(gè)國家的成員，海洋負(fù)碳排放課題受到了世界各國的廣泛關(guān)注。

針對(duì)氣候變暖問題，我國于2020年提出了“雙碳”目標(biāo)，即二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。碳中和有兩種方式，一種是二氧化碳減排，但是與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有一定的矛盾；另一種是碳封存。海洋是地球上最大的活躍碳庫，其大小是陸地的20倍，具有很大的固碳潛力。目前被廣泛知曉的海洋儲(chǔ)碳生物學(xué)機(jī)制是“生物泵”，即通過光合作用將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，其中一部分會(huì)隨著死亡生物體殘骸沉入海底被永久封存，而更多的會(huì)溶解在水體中成為可以被再次利用的活性有機(jī)碳。然而海洋中95%的溶解碳都是惰性的，有機(jī)碳是如何從可利用狀態(tài)轉(zhuǎn)為不可利用狀態(tài)的，在主題報(bào)告中，中國科學(xué)院院士、廈門大學(xué)焦念志教授介紹了“微生物碳泵”理論研究成果，揭示了某些特定微生物在惰性溶解碳形成中的作用，即微生物驅(qū)動(dòng)了從生物可利用的活性有機(jī)碳到難以消化的惰性溶解碳的轉(zhuǎn)化。

焦念志教授指出，通過降低陸地營養(yǎng)鹽向海水輸入，可以實(shí)現(xiàn)增加近海儲(chǔ)碳量的目的。從江河入?？诘貐^(qū)海洋和大氣之間碳通量的數(shù)據(jù)中可以看出，在大多數(shù)情況下，該地區(qū)成為產(chǎn)生二氧化碳的源頭。人類生產(chǎn)生活產(chǎn)生的多余養(yǎng)分隨河流入海，導(dǎo)致沿海地區(qū)的水中富含有機(jī)營養(yǎng)，促使細(xì)菌茁壯成長(zhǎng)，細(xì)菌呼吸消耗有機(jī)碳釋放出二氧化碳，這就是沿海地區(qū)碳匯量少且成為二氧化碳來源地的原因。因此，可以通過減少土地施肥等方式降低陸地營養(yǎng)鹽向海洋的排放量，使“微生物碳泵”在近海更加有效地將有機(jī)碳惰性化來增加沿海水域碳匯，進(jìn)而由海流帶入大洋進(jìn)行長(zhǎng)期儲(chǔ)碳。另外，焦念志教授表示，實(shí)現(xiàn)海洋負(fù)碳排放還需要將“生物碳泵”“碳酸鹽碳泵”和“微生物碳泵”這三種機(jī)制結(jié)合起來，最大限度地提高特定環(huán)境中沉積物的有機(jī)和無機(jī)碳總量，將受人為影響的有害水產(chǎn)養(yǎng)殖底泥轉(zhuǎn)化為改善環(huán)境的碳匯場(chǎng)所。在缺氧條件下，微生物過程可以通過硫還原產(chǎn)生堿度，甚至可以添加一些礦物質(zhì)輔助，在這種情況下，二氧化碳會(huì)生成碳沉淀、碳酸鹽沉淀達(dá)到固碳的目的，這就是“碳酸鹽碳泵”機(jī)制。因此，如果在一定條件下進(jìn)行操作、控制邊界條件，比如創(chuàng)造缺氧條件和恰當(dāng)?shù)妮^少的營養(yǎng)量，可以通過上述三種碳泵的協(xié)同作用完成碳封存。

舉足輕重的海洋資源——漁業(yè)

中日兩國都是漁業(yè)大國，漁業(yè)在兩國糧食安全、國民經(jīng)濟(jì)中均占據(jù)著重要地位，在本次研討活動(dòng)中，雙方專家針對(duì)氣候變化對(duì)漁業(yè)的影響、漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展等方面進(jìn)行了深入的交流討論。

在氣候?qū)︳~類和漁業(yè)的影響方面，北海道大學(xué)見延莊士郎教授指出，氣候變暖導(dǎo)致的海洋熱浪使北太平洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。他的研究綜合了美國國家海洋和大氣管理局與日本漁業(yè)局收集的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)自1865年以來，整個(gè)北太平洋的整體生物量逐漸增加。其中，海洋熱浪導(dǎo)致溫水性魚類增加，如黃尾魚在2010年后快速增長(zhǎng)，對(duì)馬鯖、鳀魚和鮭魚生長(zhǎng)也有正面影響；但是造成魷魚數(shù)量減少，底棲魚類受到的負(fù)面影響尤為嚴(yán)重，原因是底棲魚受海底地形的限制，無法像遠(yuǎn)洋魚類那樣有遷徙的自由。中國海洋大學(xué)田永軍教授以西北太平洋秋刀魚為例，指出厄爾尼諾現(xiàn)象對(duì)太平洋秋刀魚豐度產(chǎn)生積極影響。這是由于在厄爾尼諾年，產(chǎn)卵場(chǎng)水溫較高；而在拉尼娜年，較低的產(chǎn)卵場(chǎng)水溫導(dǎo)致秋刀魚豐度下降。此外，團(tuán)隊(duì)根據(jù)產(chǎn)卵場(chǎng)的環(huán)境變化提出了新的產(chǎn)卵場(chǎng)指數(shù)，很好地解釋了20世紀(jì)80年代后期以來秋刀魚豐度的變化。不同魚類產(chǎn)量的變化也可以用作預(yù)測(cè)環(huán)境變化的信號(hào)，比如冷水性魚的產(chǎn)量上升，表明寒冷模態(tài)的轉(zhuǎn)變即將到來，這種變化的預(yù)警對(duì)漁業(yè)管理十分重要。

另一方面，在過度開發(fā)的背景下海洋漁業(yè)資源的可持續(xù)利用受到打擊。田永軍教授展示了一組世界漁業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，2000年以后全球海洋中幾乎所有魚類種群都被過度開發(fā)，中國的漁業(yè)資源豐度在1990年后呈現(xiàn)大幅度下降的趨勢(shì)并且一度降到很低的水平，魚類個(gè)體的年齡和體長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，漁業(yè)資源的可持續(xù)利用面臨巨大挑戰(zhàn)。因此基于生態(tài)系統(tǒng)的漁業(yè)管理方法對(duì)未來中國漁業(yè)發(fā)展尤為重要。

上海交通大學(xué)曹玲教授建議將漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖作為全球糧食系統(tǒng)的一個(gè)組成部分進(jìn)行管理，進(jìn)而了解人類對(duì)海洋環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響，最終實(shí)現(xiàn)海洋漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。此外，上海海洋大學(xué)張帆教授表示，有關(guān)漁業(yè)的海洋生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集與監(jiān)測(cè)以及更精細(xì)的時(shí)空分辨率，離不開廣泛的國際合作。東京海洋大學(xué)市野川桃子教授和中國科學(xué)院海洋研究所張輝研究員也表示希望中日兩國在漁業(yè)資源方面加強(qiáng)合作，推動(dòng)研究創(chuàng)新。

與會(huì)專家

開展海洋科學(xué)研究的建議

在整場(chǎng)活動(dòng)中，專家之間積極交流經(jīng)驗(yàn)、分享成果，為人類應(yīng)對(duì)氣候變化和海洋生態(tài)系統(tǒng)的未來提供了全球視角。針對(duì)日益凸顯的海洋問題和迫在眉睫的海洋治理，中日專家提出以下幾點(diǎn)建議。

一是堅(jiān)持持續(xù)性監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境變化，包括對(duì)深海的監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)期的海洋生物監(jiān)測(cè)。目前我們對(duì)海洋知識(shí)的了解是有限的，需要做更多的觀測(cè)和監(jiān)測(cè)工作，以應(yīng)對(duì)未來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

二是引入人工智能等新技術(shù)，建立科學(xué)有效的氣候模型，增強(qiáng)海洋環(huán)境變化的可預(yù)測(cè)性。

三是建立圍繞保護(hù)海洋環(huán)境的交叉學(xué)科研究平臺(tái)。海洋環(huán)境科學(xué)是復(fù)雜的前沿科學(xué)問題，涉及物理學(xué)、生物學(xué)、生物地球化學(xué)、生物生態(tài)系統(tǒng)學(xué)等多個(gè)學(xué)科，跨學(xué)科、多學(xué)科之間的協(xié)同合作和研究非常重要。

四是加強(qiáng)新一代科技人才培養(yǎng)，大力培養(yǎng)高層次海洋研究人才和后備力量，鼓勵(lì)更多熱愛海洋的青年人才加入，共同探索氣候變化對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響機(jī)制。

五是保持跨國家的密切合作。不僅是中日兩國，世界各國政府部門也應(yīng)通力合作，促進(jìn)在海洋環(huán)境領(lǐng)域的合作發(fā)展，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研機(jī)構(gòu)在科技創(chuàng)新領(lǐng)域的交流合作，共同搭建海洋環(huán)境領(lǐng)域的科技創(chuàng)新、教育合作和人文交流平臺(tái)，為推進(jìn)海洋環(huán)境領(lǐng)域?qū)W科發(fā)展貢獻(xiàn)智慧和力量。