王舒奕，田 濤,2，吳忠鑫,2，李曉鈺,2，劉 敏,2，楊 軍,2，高東奎,2

(1.大連海洋大學 遼寧省海洋牧場工程技術(shù)研究中心， 遼寧 大連 116023；2.設(shè)施漁業(yè)教育部重點實驗室，遼寧 大連 116023)

合理利用海洋資源成為了各個國家的重中之重，隨著開采大陸架海域的石油與天然氣，以及海洋資源開發(fā)和空間利用規(guī)模不斷擴大，與之相適應(yīng)的近海工程成為近30年來發(fā)展最迅速的工程之一。習近平總書記在黨的十九大報告中指出：“堅持陸海統(tǒng)籌，加快建設(shè)海洋強國”。為深入認知海洋、合理開發(fā)海洋、科學管理海洋提供有力的科技支撐。

隨著海洋開發(fā)力度的不斷增加，除了FADs、網(wǎng)箱、浮筏等傳統(tǒng)的漁業(yè)設(shè)施之外，深遠海養(yǎng)殖平臺、大型養(yǎng)殖工船等漁業(yè)大型海上設(shè)施也已經(jīng)投入使用，另外其他行業(yè)的相關(guān)設(shè)施包括油氣平臺、航標、監(jiān)測浮標、海上風電樁等建設(shè)數(shù)量也不斷增長，這些設(shè)置于海面上或海面下的設(shè)施除了起到原有建設(shè)的功能外，由于海洋資源的流通性，在這些設(shè)施周圍就有可能存在或棲息一些海洋生物，特別是對于一些洄游性魚類，在洄游過程中會不可避免地經(jīng)過洄游路線上的設(shè)施，這些設(shè)施對魚類起到什么作用，是否具備一定的資源養(yǎng)護功能，對于我們了解這些設(shè)施的漁業(yè)功能，以及能否進一步對其進行漁業(yè)開發(fā)和利用，對于漁業(yè)開發(fā)和管理者來說是非常重要的方向。因此本文通過明確海上設(shè)施及其分類，對不同建設(shè)目的、功能的海上設(shè)施的資源養(yǎng)護功能及效果進行總結(jié)分析，綜述了不同海上設(shè)施的漁業(yè)資源養(yǎng)護功能及漁業(yè)開發(fā)功能，為下一步借助這些設(shè)施開展?jié)O業(yè)資源的養(yǎng)護和可持續(xù)開發(fā)提供參考，也為海域的綜合開發(fā)利用、產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展提供相應(yīng)依據(jù)。

1 海上設(shè)施

海上設(shè)施作為海洋工程其中的重要組成，主要集中在近海海域，于2021年起修訂實施的《中華人民共和國海上交通安全法》中有明確定義[1]：海上設(shè)施，是指水上水下各種固定或者浮動建筑、裝置和固定平臺，但是不包括碼頭、防波堤等港口設(shè)施。眾所周知,人工魚礁是一種人造構(gòu)造物，通過利用魚類喜歡聚集于礁石和沉船等特性來增加漁獲量的設(shè)施。而一些海上設(shè)施被建造投放在海洋中，其主要功能并不是為了增加漁獲量。但仍起到了“人工魚礁式”的作用[2]，具有資源養(yǎng)護和集群增殖的效果，為海上設(shè)施的多功能化提供了方向。是否可以做到“一設(shè)施多功能”的效果有待實踐的不斷驗證，而隨著“十四五”階段海洋資源的開發(fā)力度不斷加大，海上設(shè)施開始大規(guī)模的投放建設(shè)，因此除了考慮海上設(shè)施主要的功能和作用，同時又能夠積極發(fā)揮海上設(shè)施的資源養(yǎng)護功能，這對于提高海洋的綜合開發(fā)效益將會起到重要作用，但目前在國內(nèi)對相關(guān)領(lǐng)域研究尚屬空白。

按照建設(shè)目的和功能，海上設(shè)施大致上可分為養(yǎng)殖類海上設(shè)施、環(huán)境修復(fù)類海上設(shè)施、工業(yè)類海上設(shè)施、新能源類海上設(shè)施、其他類海上設(shè)施(表1)，不同類別海上設(shè)施的世界分布情況見圖1。

表1 海上設(shè)施根據(jù)建設(shè)目的和功能進行劃分

審圖號：GS(2016)1667號

2 海上設(shè)施的資源養(yǎng)護功能

2.1 養(yǎng)殖類海上設(shè)施

2.1.1 筏式養(yǎng)殖區(qū)

筏式養(yǎng)殖區(qū)由一定數(shù)量的養(yǎng)殖浮筏所構(gòu)成，養(yǎng)殖筏主要通過浮繩把大量的浮子串聯(lián)在一起，使其浮在水面上。每個養(yǎng)殖筏均需要打木樁固定于海底以抵抗海上強烈的風浪。養(yǎng)殖筏整體處于10～30 m的水體表面至水下的3 m的水體中[4]。隨著筏式養(yǎng)殖模式的開發(fā)，養(yǎng)殖筏架上伴生出各種大型的海藻。海藻作為初級生產(chǎn)力的重要來源之一，帶動著整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán),對維持海洋生物活力等起到了重要作用。進而形成了規(guī)模龐大的海洋生產(chǎn)力系統(tǒng)，部分海域甚至形成了天然海藻場。海藻附生著大量的餌料生物，為魚類、蝦類幼體提供了攝食和棲息的場所。另一方面，藻體及其凋落物也為游泳動物和底棲碎食性動物提供了餌料。海藻具有一定的碳匯作用[5]。Morrisey等[6]在新西蘭北部貽貝養(yǎng)殖場中同樣發(fā)現(xiàn)在養(yǎng)殖筏上附著有多種生物，為小型魚類創(chuàng)造了棲息空間，該筏式養(yǎng)殖區(qū)的海洋生物多樣性和生物密度均有提高，從其他水域進入養(yǎng)殖區(qū)中的魚類將養(yǎng)殖筏看做為餌料豐富的庇護所，其具有類似于魚礁的集魚效果。同時也為幼魚提供了更多的人工庇護所?？梢钥闯龇な金B(yǎng)殖區(qū)具有一定的資源養(yǎng)護功能，同時為修復(fù)海洋生態(tài)提供了強有力的證據(jù)。

2.1.2 網(wǎng)箱式養(yǎng)殖區(qū)

如今的網(wǎng)箱通常以金屬、木料或毛竹等材料做成六面體作為框架，用于在水中抵抗風浪，再配上沉子、浮子將網(wǎng)懸于水中。網(wǎng)衣部分由網(wǎng)裙、網(wǎng)底、網(wǎng)蓋及投餌通道組成。根據(jù)養(yǎng)殖魚類的習性不同，天氣、季節(jié)、水溫不同，網(wǎng)箱沉于海中的高度也略有不同。沿海網(wǎng)箱養(yǎng)殖場是沿海生態(tài)系統(tǒng)中常見的人工元素。2020年，世界總水產(chǎn)養(yǎng)殖量達到1.145億噸，據(jù)FAO 2007年[7]統(tǒng)計(表2)，進行海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖主要國家是挪威(27.5%)、智利(24.8%)、中國(12.1%)、日本(11.3%)、英國(5.5%)加拿大(4.2%)、希臘(3.2%)、土耳其(2.9%)。

表2 海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖主要國家

沿海養(yǎng)殖場集中了大量具有生態(tài)價值和經(jīng)濟價值的魚類，在養(yǎng)殖場中網(wǎng)箱對野生魚類種群的集群效果類似于FADs的效果，可以看作是加強版的魚類聚集裝置[8-9]。大量的食物供應(yīng)，主要是由于水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料的損失，大大增加了養(yǎng)殖區(qū)附近的覓食機會，食物供應(yīng)量的增加導(dǎo)致了在養(yǎng)殖場附近的野生魚類數(shù)量的增加。在網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)上發(fā)現(xiàn)了許多魚卵，由此發(fā)現(xiàn)網(wǎng)箱可以成為魚類繁衍時的棲息地。有研究人員曾提出是由于一些特定的化學線索在起作用，并誘導(dǎo)一些海洋生物在網(wǎng)箱周圍棲息。Akyol等[10]在土耳其愛琴海的網(wǎng)箱養(yǎng)殖場同樣發(fā)現(xiàn)在網(wǎng)箱下聚集的魚群要更密集。此外Kingsford等[11]在1991年調(diào)查發(fā)現(xiàn)漂浮網(wǎng)箱可能會影響?zhàn)B殖場附近的水流，導(dǎo)致一些魚群發(fā)生了滯留，就像珊瑚礁會改變當?shù)氐乃鳎欣隰~類滯留于珊瑚礁，把珊瑚礁作為棲息地。當幼魚長到一定尺寸大小時，在網(wǎng)箱和周圍自然棲息地之間的聯(lián)系也很重要，例如尖吻重牙鯛(Diploduspuntazzo)、沙重牙鯛(Diplodussargussargus)等幼魚通常棲息于水深小于2 m的巖礁上。當幼魚的體長達到45～55 mm，并從這個棲息地擴散出去[12]。網(wǎng)箱養(yǎng)殖場可以看作是一種新的沿海生境。中國目前海水養(yǎng)殖區(qū)域主要集中在海灣、灘涂和近海海域，而深海海域養(yǎng)殖空間利用率則非常低。隨著“藍色糧倉”這一海洋開發(fā)措施的提出，大力發(fā)展深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖、大型養(yǎng)殖工船等海上設(shè)施養(yǎng)殖，成為中國海水養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略之一，其推廣意義十分突出。中國大型網(wǎng)箱養(yǎng)殖出現(xiàn)于20世紀末，深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖可以拓展利用海水養(yǎng)殖的空間，保護、改善海域養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境，提高養(yǎng)殖效率，同時借助于這些設(shè)施可以實現(xiàn)部分中上層魚類的養(yǎng)護與增殖[13]。

2.2 環(huán)境修復(fù)類海上設(shè)施

2.2.1 人工浮島

人工浮島是一種為了一定的目的和用途，在海中建造的島嶼。海上人工浮島的建設(shè)大部分是因為土地資源較為短缺的國家和地區(qū)，進而充分利用海洋資源，在海面上通過漂浮/打樁的方式獲取可利用空間的一種海上設(shè)施。

各國沿海城市的土地資源日漸緊張，導(dǎo)致填海造地的形勢逐年增加，避免大規(guī)模沿岸圍墾造成的生態(tài)影響。世界各國開始重視人工浮島的發(fā)展，如：日本、荷蘭、美國、中國、中東地區(qū)等[14]。其目前主要用途包括：交通運輸、存儲用地、休閑娛樂、農(nóng)業(yè)漁業(yè)用地等。

人工浮島是與自然形成的“島嶼”相對應(yīng)的一種人工建造的浮島，人工浮島技術(shù)是一種生態(tài)環(huán)境修復(fù)與保障技術(shù)，具有污染物凈化、生境恢復(fù)、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)等功能，最初研究的目的是用于生態(tài)修復(fù)。1988年Hoeger概括了人工浮島的六大主要功能：防止堤岸侵蝕、保護海岸線、為野生動物提供棲息地、凈水過濾、美化景觀、生物消毒等[15]。

人工浮島在淡水環(huán)境中投放的數(shù)量較多，一般多投放于江河、湖泊等水域。人工浮島可以為生物提供餌料和棲息地.1973年P(guān)ardue等人[16]發(fā)現(xiàn)在放置人工浮島后，經(jīng)過2.5年，魚類的總生物量增加了20%。這是因為人工浮島能為周圍的浮游生物提供附著表面，增加了養(yǎng)分的可利用性和池塘的承載能力。除了提供庇護場所外，也降低了魚類的被捕食風險。

人工浮島同時也是一種生態(tài)工程方法，它可以通過創(chuàng)造棲息地改善水質(zhì)，支持水生環(huán)境的局部生物多樣性。自1970年以來。許多商業(yè)漁業(yè)的經(jīng)營無法持續(xù)，面臨崩潰的危險，導(dǎo)致國際漁業(yè)資源形勢十分嚴峻，其中包括大西洋鯡(Clupeaharengus)。這種魚類在大西洋東北部近乎于滅絕。除了過度捕撈，海岸線的大量破壞，魚類與棲息地之間的聯(lián)系也尤為重要，外來入侵物種的引入以及氣候變化引起的溫度波動都導(dǎo)致了魚類種群動態(tài)和分布的變化，由此引出了一個名詞“重要魚類棲息地”。重要魚類棲息地是指魚類產(chǎn)卵、繁殖、捕食、生長到成熟所必需的場所，包括其生活的海域和相關(guān)的底質(zhì)、港口和碼頭，大多都形成了較簡單、開放的生態(tài)系統(tǒng)，可以創(chuàng)造淺水環(huán)境適宜魚類的生長。在經(jīng)過大量改造后的近海海域，安裝了人工結(jié)構(gòu)，如“biohuts”生物小屋，為沿岸性魚類提供庇護。Selfati等人2018年在摩洛哥為挽救瀕臨滅絕的烏鰭石斑魚(Epinephelusmarginatus)和尖吻喙鱸(Mycteropercaacutirostris)使用了生物小屋，使用后周圍的魚類數(shù)量明顯更高。說明人工浮島可以用于支持EFH中存在的季節(jié)洄游、生殖洄游性魚類以及幼魚[17-18]。

2.2.2 海上機場

海上機場是指人工建造在海上的固定機場，海上機場(見圖2)大致可以分為兩類，一類是以人工部分或全部填海造地修建成的機場；一類是把單個和多個大型飄浮平臺固定在海底形成的機場。世界上最早建造海上機場的國家是日本。

2013年以來關(guān)西國際機場島和中部國際機場島等大規(guī)模人工島的建設(shè)在日本各地完成。人工島的建造會使海水的流動發(fā)生了很大的變化，對周邊的海域環(huán)境產(chǎn)生了很大的影響。關(guān)西國際機場是位于大阪灣東部，是世界上第一座海上機場，機場島外圍護岸大多采用了傾斜護岸。為了確認該護岸上生物的生息狀況，自1988年12月起，持續(xù)對海堤周邊的海藻場、魚貝類、大灣區(qū)進行監(jiān)測調(diào)查，從而研究機場島建設(shè)的生態(tài)效應(yīng)。調(diào)查結(jié)果顯示在海上機場的緩坡護岸上發(fā)現(xiàn)了大量的藻類。海藻本身或附著在海藻上的微小生物作為餌料提供給魚蝦。直立護岸上雖然附著藻類較少，但對紫貽貝等軟體動物來說是有利的生存環(huán)境。在調(diào)查中，觀察到69種藻類、271種底棲動物和59種魚類。因此，調(diào)查結(jié)果表明，機場島本身已成為海洋生物的新棲息地，在機場護岸確認了生物的現(xiàn)存量(約300 t)，遠遠超過了因填埋而損失的生物量(15 t)[19-21]。另外，將藻場現(xiàn)存量與作為最高營養(yǎng)階段的魚類的氮換算現(xiàn)存量進行比較，發(fā)現(xiàn)其相關(guān)性非常高[22]。 由此可知，藻場能夠繁茂的環(huán)境，特別對于魚類來說，是合適的棲息場所。海藻還可以通過光合作用吸收水中的二氧化碳，放出氧氣增加溶解氧，以及通過吸收富營養(yǎng)化物質(zhì)磷和氮來發(fā)揮水質(zhì)凈化功能，同時也提高了生物的生產(chǎn)量[23-24]。 可以認為藻類繁茂的護岸對于動物群落來說也是合適的生長環(huán)境，這意味著是直立護岸和傾斜護岸等護岸的形狀、護岸的方向和有無遮蔽物等產(chǎn)生的流動環(huán)境的差異不但對藻類產(chǎn)生影響，而且對動物群落的種類組成和現(xiàn)存量也會產(chǎn)生很大的影響。由此可以認為，今后在進行投放人工島這樣的大規(guī)模海上設(shè)施時，為了促進形成豐富的動物群落，傾斜護岸一般覆有大面積底生微藻和海藻可以為動物群落提供餌料，通過設(shè)計確保適當?shù)牟ɡ肆鲃佑绊懞土魉伲梢蕴岣邉游锶郝涞纳a(chǎn)率，也可以確保周邊海域的魚類資源和生物多樣性。

圖2 海上機場

2.2.3 海上多功能平臺

伴隨著海洋牧場的快速發(fā)展，大量海上多功能平臺的建設(shè)貫穿于海洋牧場的建設(shè)中，而海上多功能平臺也作為一項關(guān)鍵的措施成為了現(xiàn)代化海洋牧場建設(shè)中的重要支撐，海上多功能平臺一般可分為為自升式海上平臺、移動式海上平臺、半潛式海上平臺、漂浮式海上平臺等。海上多功能平臺的功能全面(見圖3)，涉及領(lǐng)域較為廣泛，海上多功能平臺可以通過數(shù)字化信息系統(tǒng)時刻保證海洋環(huán)境的監(jiān)測，可以實時提供一些水文水質(zhì)等生態(tài)數(shù)據(jù)；海上多功能平臺具有生產(chǎn)管護功能，一旦發(fā)生事故，可以作為一個臨時應(yīng)急的“碼頭”，為一些船只提供?？康钠脚_，而且海上多功能平臺可以放置一些緊急的救援物質(zhì)以備不時之需，同時還可以定期檢查水下人工魚礁礁體的情況。海上多功能平臺一般采用風能、太陽能等清潔能源進行供電[25]。

海上多功能平臺的投放，開啟了海上休閑旅游業(yè)的新起點，發(fā)展藍色經(jīng)濟尤其是海洋特色的旅游業(yè)具有得天獨厚的自然條件和巨大的開發(fā)潛力，同時推動了休閑漁業(yè)與旅游服務(wù)的融合發(fā)展。在新舊動能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵節(jié)點，海上多功能平臺不僅可以拓寬休閑漁業(yè)的發(fā)展空間，也為今后承辦海釣等大型賽事提供了新的載體。其中在山東省通過海上多功能平臺的建設(shè)帶來的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益極為顯著，其發(fā)展在國內(nèi)位于前列。

海上多功能平臺自身也可以作為人造礁體，投放在海域中起到“人工魚礁”的功能，在海上多功能平臺附近的漁業(yè)資源種類、生物資源數(shù)量均有明顯的提高，說明海上多功能平臺自身具有資源養(yǎng)護的效果。且海上多功能平臺所管護的海洋牧場中通過投放人工魚礁等為海洋生物提供了良好的繁衍場所和棲息地，有效修復(fù)了被破壞的生態(tài)系統(tǒng)[26]。同時海上多功能平臺還與水產(chǎn)養(yǎng)殖相結(jié)合，將海洋生物的苗種繁育、水產(chǎn)品精深加工等相融合帶動了地方經(jīng)濟的發(fā)展，為各地特色的旅游文化提供了廣闊的發(fā)展前景。

圖3 海上多功能平臺

2.3 工業(yè)類海上設(shè)施

2.3.1 石油天然氣平臺

石油、天然氣鉆井平臺是工業(yè)類海上設(shè)施的代表(圖4)，主要是進行海上大型生產(chǎn)生活類活動的一種海上構(gòu)造物，主要由沉入海底的大型樁基來承受荷載，樁基可作為天然的人工礁石，為藻類、無脊椎動物和魚類提供棲息地并吸引多樣化的海洋物種群落。

在北海的東南部海域，自然侵蝕、破壞性的捕魚手段、過度開發(fā)等均導(dǎo)致了天然硬基質(zhì)棲息地的減少。雖然目前設(shè)立許多保護措施來努力恢復(fù)天然的硬基質(zhì)，但這種再重生模式是一個緩慢的過程，很可能需要幾十年的時間。海上石油天然氣平臺的人工筑造結(jié)構(gòu)提供了額外的硬基質(zhì)，這可以部分彌補天然硬基質(zhì)棲息地的損失，同樣也有助于恢復(fù)與這些硬基質(zhì)相關(guān)的海洋生物群落[27]。石油天然氣平臺具有較大的地理分布，它也能成為孤立物種之間連接物種的墊腳石，促進遺傳物質(zhì)的交換，不久的將來加強新的硬基質(zhì)的群落聚集[28-29]。石油平臺有多個水下、半水下的結(jié)構(gòu)元素(浮筒、筒狀的結(jié)構(gòu)作為水平梁)，其主要功能是有助于增加浮力、提高穩(wěn)定性。石油、天然氣平臺的水下表面覆蓋著藻類和附著、靜止的生物，如：海綿、珊瑚和雙殼類動物，正是由于這些有利的條件，各種各樣的魚類被這些巨大的漂浮物所吸引，甚至它們中的許多穿越數(shù)百、數(shù)千海里來到這里。墨西哥灣的西大西洋笛鯛(Lutjanuscampechanus)產(chǎn)量的增加也與石油平臺的建立有關(guān)[30-31]。

近年來，人們格外關(guān)注石油、天然氣平臺作為非本地魚類的輸入載體。由于平臺來到沿海棲息地，進行一些養(yǎng)護和維修是必不缺少的，平臺上所攜帶的污染生物量對物種的遷移和引入也是一個需要考慮的問題，對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境是否產(chǎn)生影響值得關(guān)注。巴西海岸[32]正應(yīng)用在對天然和人工基質(zhì)的監(jiān)測，只有通過廣泛地監(jiān)測和進行基礎(chǔ)研究，才能控制外來物種的引入。

圖4 模擬海上石油天然氣平臺的水下結(jié)構(gòu)

2.4 聚魚型海上設(shè)施(FADs)

一個多世紀前地中海和東南亞，以及西太平洋和中部海域的手工業(yè)漁民，他們發(fā)現(xiàn)，金槍魚和其他遠洋物種傾向于聚集在自然漂浮的物體下，如原木、海藻墊、樹枝和棕櫚葉等，在這些物體的周圍進行捕魚的成功率相比于開闊的海洋中較高。于是漁民會部署一些自己手工制作的原木，便于捕魚[33-34]。而遠洋的金槍魚捕撈船注意到這種方法的成功，在一些原木和碎片的周圍撒網(wǎng)后，開始部署大量的漂流聚集裝置。最初FADs部署的時候放置了無限電裝置，后來被衛(wèi)星所取代，收集信息的人員可以快速進行定位，查看聚集裝置附近金槍魚的聚集程度，并將信息傳遞給捕撈的船只。最近FADs被部署了聲吶浮標，可以實時評估金槍魚的聚集情況[35]。FADs裝置主要可以分為漂流式(圖5)和錨泊式(圖6)2種[36]。漂流式FADs主要應(yīng)用于金槍魚圍網(wǎng)船隊，應(yīng)用于較為廣闊的海域。主體結(jié)構(gòu)一般由閥體、網(wǎng)片和一個定位的浮標組成。而錨泊式FADs主要是沿岸海域、近海海域的漁民所使用的主體結(jié)構(gòu)一般由固定裝置在海底進行固定，海水表層部分由網(wǎng)片、樹枝等組成。

FADs對金槍魚遷移和移動具有一定的潛在影響，其中FADs作為一種“生態(tài)陷阱”，主要可以分為3個部分：對于金槍魚具有快速、強烈、持續(xù)性的誘集作用。誘集作用可以改變金槍魚的自然遷移。誘集作用可以改變金槍魚的棲息地選擇。錯誤的棲息地選擇可能會對金槍魚從幼魚、成魚到死亡的整個生活史過程中起到負面影響。FADs的投放會影響金槍魚所在的生活環(huán)境，但經(jīng)過多次取證調(diào)查后的結(jié)果相互對立、說法不一，也需要大量的調(diào)查證實這一觀點。在FADs的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)捕獲絕大部分的金槍魚的胃中包含有同類的幼魚。同時發(fā)現(xiàn)會吸引一些鯊魚、旗魚等在FADs周圍捕食。因此Hallier等[37]提出投放人工集魚裝置會增加金槍魚被捕食的風險，導(dǎo)致幼魚的成活率較低。

Moreno G等[34]發(fā)現(xiàn)魚類聚集設(shè)備也可以作為一種海上科學平臺，研究人員可以在FADs上部署電子標簽接收器、水下相機、水下測聲儀等科學儀器，借助FAD提供生物量等調(diào)查數(shù)據(jù)，這也是傳統(tǒng)調(diào)研船無法實現(xiàn)的，F(xiàn)ADs作為科學平臺的優(yōu)勢是可以同時收集當?shù)叵嚓P(guān)種群魚類活動和環(huán)境的實時數(shù)據(jù)。

圖5 漂浮的FADs

圖6 錨定的FADs

2.5 能源類海上設(shè)施

海洋擁有豐富的可利用風能資源，海上風電作為清潔能源的一種在全球快速發(fā)展，全球海上風電年均增長率達30%[38]，已成為世界風電發(fā)展的重要方向之一。海上風電場的建設(shè)將風機樁基、海底電纜等人工結(jié)構(gòu)引入到海洋中，其對海洋環(huán)境具有潛在的影響。海上風電場在建設(shè)和運行的過程中，對于樁基的引用，具有“人工魚礁式”的影響(圖7、圖8)。風電樁基及沖刷其防護層表面等硬底質(zhì)結(jié)構(gòu)，增加了海床的復(fù)雜性。可以為游泳生物、底棲生物營造棲息地、庇護所。

圖7 海上風電樁的水下構(gòu)造

圖8 海上風電樁水下構(gòu)造的資源養(yǎng)護效果示意圖[45]

Leonhard等[39]2006年在丹麥Horns Rev 風電場在單個樁基上發(fā)現(xiàn)了大量的可食蟹的幼體，在渦輪機上發(fā)現(xiàn)了大量的紫貽貝(Mytilusedulis)。小型甲殼動物被證明為硬底基質(zhì)上最豐富的物種。同年Dan Wilhelmsson等[40]發(fā)現(xiàn)在建成風電場后，渦輪機的水下部分和鄰近區(qū)域可能類似于珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)，使周圍的海洋生物之間相互作用、影響。從而提高了浮游植物的生長率，進而促進貝類的生長。Snyder等[41]2009年對美國Cape 海上風電場連續(xù)9年的環(huán)境評估顯示海上風電建設(shè)期和運營期對底棲生物影響很小。

Andersson等[42]認為引入海上風電樁基對魚類和固著無脊椎動物有積極影響，為魚類和無脊椎動物提供了庇護和產(chǎn)卵場所，也豐富了餌料食物的來源。波羅的海南部 Utgrunden 風電場建成7年后，黃體尻鰕虎魚(Gobiusculusflavescens)、黑鰕虎魚(Gobiusniger)以及紫貽貝的數(shù)量都有所增加。除此之外，棲息地有更為廣泛選擇性的其他魚類來說也并未受到風電樁基投放而影響。

方寧[43]2015年通過對東海大橋海上風電場建設(shè)完成前后的海域沉積物調(diào)查數(shù)據(jù)分析來研究海上風電場的建設(shè)可能對底質(zhì)產(chǎn)生的環(huán)境影響，其沉積物質(zhì)量調(diào)查結(jié)果表明，風電場建設(shè)前后海域沉積物中鋅的質(zhì)量分數(shù)增加顯著，這與風電場內(nèi)風機樁基基礎(chǔ)防腐使用的犧牲陽極中鋅的釋放有關(guān)。

國內(nèi)快速建設(shè)海上風電的同時，對于海上風電樁對環(huán)境影響和資源的養(yǎng)護功能具體能達到某種程度缺少相應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐。因此有必要做這方面的研究，為將來準確評價其資源養(yǎng)護效果，同時為在風電場中建設(shè)海洋牧場、提高資源養(yǎng)護和增殖的綜合效益提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐[44]。

3 存在問題和展望

海上設(shè)施是否對魚類資源長期的養(yǎng)護效果如何，以及對于海上設(shè)施的管理和保護措施制定都應(yīng)建立在大量調(diào)查基礎(chǔ)上。海上設(shè)施所選擇使用的材料長時期浸泡在海水中是否會對海水帶來危害，廢棄的海上設(shè)施在使用結(jié)束后該如何處理都是海上設(shè)施管理面臨的重要問題。我國目前海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展階段，中國應(yīng)堅持發(fā)展海洋科技，一方面推動相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)進步，帶動其他產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，另一方面推進海洋技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和海洋經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，提升中國海洋經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量。未來在規(guī)?；斗藕徒ㄔO(shè)海上設(shè)施的同時，海洋資源多用途利用、多功能開發(fā)的設(shè)想正逐步從理論框架過度到實際操作。海上平臺多功能化、海上平臺與休閑漁業(yè)模式相結(jié)合、新能源類海上設(shè)施與海洋牧場融合發(fā)展等已經(jīng)成為未來的發(fā)展方向之一[44]。

海洋蘊藏著豐富的生物、油氣和礦產(chǎn)等資源，如何有效的開發(fā)并保障資源的可持續(xù)開發(fā)利用是需要重點關(guān)注的問題，與此同時如何充分發(fā)揮各項海洋開發(fā)設(shè)施的多種功能從而提高開發(fā)綜合效益也是將來海洋開發(fā)中的重要課題。海洋事業(yè)關(guān)系民族生存發(fā)展狀態(tài)，關(guān)系國家興衰安危。中國管轄海域面積廣闊，是一個典型的海洋大國，海洋事業(yè)的發(fā)展對中國的長遠發(fā)展尤為重要。因此在海洋命運共同體理念指引下，在海洋生態(tài)文明前提下，在加快海洋開發(fā)、提升海洋開發(fā)和保障能力的進程中，各類海洋設(shè)施的設(shè)計與建設(shè)就需要充分考慮海洋環(huán)境特別是海洋生物資源的保護與可持續(xù)利用，為促進未來科學開發(fā)和利用海洋、構(gòu)建和諧海洋奠定基礎(chǔ)。