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关键词:生态系统 海洋生态 服务功能
1. 引言
生态系统是人类社会的生命支持系统,为人类福利提供了大量的服务。生态系统的服务功能是指生态系统提供、生态过程中形成、人类赖以生存的自然环境条件及其效用[1]。生态系统服务研究属于生态学和环境经济学的交叉学科方向,也是海洋学的研究热点之一。近年来,众多学者开展了大量研究,极大地推动了生态系统服务研究的进展[2]。其中,以Daily和Costanza等的工作最具代表性。Daily系统介绍了生态系统服务的概念、服务价值评估、不同生态系统的服务功能等内容。生态系统服务不仅是联系生态环境与社会经济的桥梁,也是将行政经济手段应用于生态环境管理的桥梁。对于海洋生态系统服务的研究,让我们更加清楚地认识到海洋生态系统对于人类的重要意义和作用,也为可持续性管理提供了更好的理念和方法。
国内科学家积极关注生态系统服务研究。欧阳志云等通过计算得出我国陆地生态系统主要服务功能的经济价值为30.48万亿/年。陈仲新等按照Costanza的方法按面积比例折算后,得到我国陆地生态系统效益价值为5.61万亿/年,海洋生态系统效益价值为2.17万亿/年,是同年我国GDP的1.73倍,比欧阳志云的结果明显偏低。何浩等基于遥感数据认为中国陆地生态系统2000年所产生的生态服务价值为9.17万亿元。不同学者的估算结果都说明我国陆地生态系统的服务价值在万亿量级[3]。
陆地生态系统服务研究已经取得显著进展,出版了生态系统服务功能研究专著。国外针对海洋生态系统服务的研究不多。Duarte分析了海洋生物多样性和生态系统服务之间的关系。Hol-mund分析了大西洋斯德哥尔摩群岛海域放流5种鱼类所提高的服务价值变化。国内已有学者开始关注,实际的研究工作不多。徐丛春等探讨了海洋生态系统服务价值的估算框架体系。汪永华等采用问卷方式研究海南新村海湾生态系统服务恢复的价值,当地居民的最大支付意愿为56.87元/人,恢复该区域生态系统服务的经济效益每年至少有325万元。2002年国家海洋局资助了我国第一个海洋生态系统服务研究课题,陈尚等率先对胶州湾生态系统服务功能进行了探索性研究,建立了我国海湾生态系统服务功能分类体系。2003年科技部资助朱明远等研究2种不同性质的海洋生态系统服务功能和价值,包括养殖开发型海湾――桑沟湾、保护型生态系统――南麂列岛,初步研究报告已经完成。目前研究工作是建立不同海洋生态类型的服务功能定量和价值计算的方法,并开发生态系统服务价值评估软件,应用于评估4大海区(渤海、黄海、东海、南海)和11个沿海省区的近海生态系统服务价值。2005年3月,国家海洋局启动了为期5年的“海洋生态系统服务功能及其价值评估”研究计划,经费总额228.8万元。
2. 研究进展
2.1 基础理论研究
对于生态系统服务的基础理论研究主要集中在生态系统服务的定义和内涵、服务的分类指标体系、生态系统服务的产生与受控机理等方面。对于生态系统的服务,存在着不同的理解和定义。Cairns(1997)认为:生态系统服务是人类生存和福利所必需的那些生态系统功能。Daily(1997)则认为:生态系统的服务是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。Costanza等(1997)指出:生态系统服务就是生态系统为人们提供的物品和服务的统称,它代表着人类直接和间接从生态系统得到的利益。董全(1999)认为:生态系统服务是指那些由自然生物过程产生和维持的环境资源方面的条件和服务。MA(2003)则认为:生态系统服务是指人类从生态系统获得的效益。Daily和Dasgupta(2004)进一步将生态系统服务的定义明确为:生态系统服务是生态系统以及它们的生物多样性通过广泛的生态效应与过程,对人类所提供的各种效益,包括了物质生产、生命支撑功能、生活满足效应和选择的保留。从这些定义来看,Daily的定义更倾向从生态学角度来阐明生态系统的服务,在生态学研究中被广泛采用和认可[4]。
2.2 价值评估研究
自1997年后,许多生态学家与经济学家都对生态系统服务进行了研究和讨论,对完善价值评估理论和方法做出了贡献。Goulder等(1997)详细地分析讨论了生态系统服务价值的哲学基础,并指出生态系统服务除了具有内在价值,对人类还具有工具价值。一般认为,生态系统服务的价值除了哲学含义以外,还具有生态学、经济学与社会学含义。在生态学上,生态系统服务的价值来源于生物的生存价值和协同进化,并与生态系统的调节功能和生境功能相关联,通常以能量的形式来表达价值的多少,称为能量价值论。在社会学中,生态系统服务的价值受信息功能支持,是实现社会和谐与可持续发展的基础。在经济学中,生态系统服务的价值是以货币形式来表达生态系统的产品和服务的效用性大小、稀缺性多少以及获得这些服务所需成本的高低。生态系统服务的总经济价值(TEV)包括了使用价值(UV)和非使用价值(NUV)两大部分,前者又包含了直接使用价值(DUV)、间接使用价值(IUV)和选择价值(OV),而非使用价值则包括遗产价值(BV)和存在价值(EV)。尽管在学术上还存在着争议,但大多数学者将存在价值归类于使用价值当中[3]。同时Farber等(2002)指出,生态系统服务价值还具有时间含义:由于对未来的不确定和利息折扣等因素,人们通常认为未来的价值不如现在高。应用研究各国的学者们利用生态系统服务的生态学和经济学理论,以及生态系统服务的价值评估技术方法对不同的生态系统以及不同类型的服务进行了大量的研究和探索,取得了一批具有可利用价值的成果。
3. 海洋生态系统服务学科发展方向
海洋生态系统服务研究已经起步,今后需要在以下10个方面加强研究:(1)海洋生态系统服务功能的定量化及其在不同尺度(海湾、海盆、大洋、全球)上的转换;(2)不同海洋生态类型(如海湾、珊瑚礁、红树林、草滩湿地等)服务价值的准确计算方法;(3)重要人类用海活动对生态系统服务功能时空格局的长期影响;(4)支撑海洋生态系统服务功能的关键生态过程;(5)各类海洋工程、海岸工程和海洋灾害损害海洋生态系统服务价值的评估理论、方法;(6)海洋生态系统服务功能与生态系统健康、国家生态安全的关系;(7)在县、市、省、海区、大生态系、大洋、全球尺度开展海洋生态系统服务价值评估;(8)海洋生态补偿金和生态补偿制度;(9)生态系统服务价值评估对优化沿海土地开发、产业开发、海洋功能区划、海域使用、海域环保的贡献;(10)优化生态系统服务价值利用的技术、经济和管理对策。
参考文献:
[1]Daily G C. Introduction:What are Ecosystem Services? [C] //DailyG C,ed. Natures’ Services:Societal Dependence on Natural Ecosystems. Washington DC:Island Press,1997.
[2]张朝晖,王宗灵,朱明远.海洋生态系统服务的研究进展.生态学杂志,2007,26(6):925-932.
一、分解者的种类
分解者又称“还原者”,同化作用类型是异养生物。主要包括细菌、真菌等具有分解能力的生物,也包括某些原生动物和小型无脊椎动物。它们能把动、植物残体中复杂的大分子有机物糖、蛋白质、核酸等,分解成简单的无机物,返还到无机环境,分解者在生态系统中的地位是极其重要的,分解者将动植物遗体、排泄物等物质分解成生物能够利用的小分子,没有分解者这些物质就不能被利用,生态系统的物质循将无法循环,整个生态系统会崩溃。分解者的分解作用不是一类生物所能完成的。
(一)细菌细菌是重要的分解者,他们分布很广而且可以分解有机物,细菌在生态系统中物质循环是重要的。细菌的增生是被限制而且吃暴露在表面的有机物,真菌可以使用他们的菌丝去穿透较大的有机物质。
(二)真菌真菌不同于细菌,是单细胞生物,大多腐生营养真菌会增加分歧网状系统的菌丝。真菌可以分解许多生活垃圾。真菌很能分解腐烂物质,如腐烂木头上木耳,蘑菇。真菌表面的菌丝用于分解物质和吸收营养以及再生产。当两个真菌的菌丝生长接近对方,便会融合在一起,并形成另一真菌。
(三)小型无脊椎动物,如:苍蝇、蜣螂、蚯蚓。它们以动植物的遗体残骸为食物,将这些大分子物质分解后,供给其他生物再利用。分解者还有中大型食腐动物,例如秃鹫等。
二、分解者的分解作用
分解者是联系无机环境和生物群落的纽带,将生物群落内部的有机物分解后回归到无机环境。它们将动植物的遗体、残骸分解为简单的无机盐和水,其中无机物能被植物重新利用从而实现生态系统的物质循环。分解者多有机物分解分为细胞外分解和细胞内分解。
细胞外分解:各类分解者分泌胞外酶将大分子的物质水解在不同的小分子物质。(多糖被水解成单糖,蛋白质被分解为小分子的氨基酸或短肽)分解者吸收这些小分子物质到细胞内加以利用合成自身的物质。
细胞内分解:是指营养物质在分解者的细胞内在多种酶参与下进行的生物化学反应,通过有氧呼吸和无氧呼吸这两种方式将这些营养分解成无机物返回到无机环境中去。[1]
三、分解者对维持生态系统稳定方面的应用
(一)分解者在减轻水体富营养化中的应用
水体富营养化已成为严重影响我国生态安全、制约社会经济发展、降低居民生活质量的一大因素。分解者参与了水体氮、磷等元素的代谢循环,作为自然生态环境的主要构成部分,分解者大部分是微生物,它们在生态系统中分布广泛,个体数量多。分解者在水体中通过分解、还原作用对净化水体起着重要作用。提高了水体生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性,进而改善水体环境质量,进一步影响整个水体生物修复过程。
(二)分解者在生态系统中的应用
1.海洋生态系统
整个生物圈中海洋占到70%左右,海洋生态系统对全球环境有着重要的影响。海洋的非生物成分包括:阳光、空气、海水、无机盐,溶解氧等。海洋的生物成分有生产者、消费者、分解者。海洋中微生物是海洋分解者的主要成员,[2]海洋分解者分解有机物,实现海洋生态系统的物质循环。海洋生态系统的平衡离不开分解者的作用。
2.陆地生态系统
陆地生态系统如果没有分解者,环境中将垃圾如山,最终物质不能被循环利用。分解陆地上枯落物对调控陆地生态系统功能有重要意义。陆地生态系统地上枯落物的积累和分解,主要考陆地上的一些分解者进行分解,经过物理、化学、生物作用,最终被分解成无机物返还到无机环境中。陆地生态系统中分解者的数量直接影响物质循环的速度。
(三)分解者在保护环境方面的作用
现阶段,分解者在环境保护中也有广泛的应用,微生物技术在处理环境污染物等方面具有成本低,效率高,没有污染的特点。 应用微生物在污水处理中可以将其中的氮、磷等有机污染物降解,防止富营养化,处理时同时会产生代谢副产物,这些物质被分解者利用,周而复始,循环利用。分解者分解有机物的能力是惊人的,分解者几乎能分解自然界中存在的一切有机物。[3]应用微生物技术也能够除去废水中的重金属,可以间接的提高粮食的安全性。废水中重金属微生物处理法的原理是利用细菌、真菌、藻类等生物材料及其生命代谢活动去除和积累废水中的重金属,并通过一定的方法使金属离子从微生物体内释放出来,从而降低废水中重金属离子的浓度。微生物治理环境的应用前景广阔。[4]
分解者是生态系统必备成分之一,许多分解者个体很小,我们肉眼几乎看不见,但它在生态系统的平衡、物质循环方面却有着巨大的作用。
参考文献:
[1]黄福贞.生物学通报[M].1996-12-20
[2]周浩,王璐.论微生物在海洋中的作用[M]2010年12月17日
1 概念和内涵
1.1 海洋生态补偿
海洋具有整体性、流动性等特点,这些特点决定了海洋生态环境破坏或者海洋生态建设都具有很强的外部性。即:一片海域的环境资源破坏会损害周边海域环境和经济利益,生态破坏的后果需要由周边海域分担;另一方面,一片海域的生态环境的保护和建设可以增加周边海域的环境和经济利益,生态环境建设者无法独自享有生态保护和建设的成果。在海洋环境资源利用和保护方面,类似的外部性普遍存在,并导致环境和经济利益关系的扭曲,增加了海洋生态保护的困难,损害了利益相关者之间的和谐。海洋管理同样需要建立海洋生态补偿机制来调整相关利益关系。从政策角度,可以把海洋生态补偿定义为:“以促进海洋环境保护和资源开发协调发展,实现海洋可持续开发利用为目的,运用政府和市场手段激励海洋环境资源保护行为,调节海洋环境资源利益相关者之间利益关系的公共制度”。
1.2 生态系统方法
生态系统方法是一种以科学为基础保护和管理自然资源的全面方式,是一个按照生态学原理和可持续发展的原则,对生态系统管理进行思考和制定行动计划的框架。在研究或实践中,生态系统方法被赋予多种不同的定义。《生物多样性公约》认为,生态系统方法是土地、水和生物资源综合管理的战略,是促进它们的保护和可持续利用的一种公平的、科学的方法,这种方法能重视生物组织结构、有机体的基本过程、功能及其与环境的相互作用等多方面。在海洋管理领域,美国海洋和大气管理局(NOAA)则认为,生态系统方法为海洋和海岸带管理决策提供了一个综合框架,与传统的基于单个物种或者单一问题的分散管理不同,运用生态系统方法的海洋管理综合考虑了相关的生态、环境、经济、社会等多方面因素,特别是影响海洋资源利用的人类因素。
1992年里约热内卢地球峰会上,生态系统方法被作为生物多样性保护的基础概念正式被提出,并在生物多样性公约(CBD)和世界自然保护联盟(IUCN)等组织的积极倡导和推动下,迅速成为研究和管理实践的热门。海洋为实施生态系统方法提供了比陆地更多的机会,生态系统方法在海洋管理中,特别是在海洋渔业管理中,得到了更多重视。美国、加拿大、澳大利亚和欧盟等国家均在各自的海洋政策中明确提出实施生态系统方法,运用生态系统方法已经成为海洋管理未来发展的大趋势。
2 在生态系统方法框架下构建海洋生态补偿运行机制
2.1 构建生态补偿机制是实施生态系统方法的要求
2000年《生物多样性公约》缔约国大会上提出了实施生态系统方法的12条原则,其中的4条原则与生态补偿直接相关:
(1)生态系统管理者必须认真考虑和分析管理行动对周边生态系统的实际和潜在影响。这条原则强调应充分认识资源开发利用的外部性问题,即实施生态补偿的缘由。
(2)应在经济背景下理解并管理生态系统,包括a、减少不利于生物多样性保护的市场扭曲现象;b、运用奖励措施,促进生物多样性保护和可持续利用;c、尽量使生态系统的成本和生态效益内部化。这条原则明确表达了采取必要手段纠正因外部性导致的利益关系扭曲,促进资源可持续利用的生态补偿思想。
(3)管理决策应该考虑所有利益相关者的选择,特别是当地的居民和社区的权利应该被公平和公正的考虑。此原则涉及了补偿主体和补偿对象范围界定问题,无论补偿主体还是补偿对象都是利益相关者。
(4)在适当的空间范围上实施生态系统方法,其地域范围应反映生态特征而不是行政范围,通常包括从流域到海域的广阔地域。这条原则为界定补偿主体和补偿对象的空间范围提供了参考。
从这4条原则可以明确的看出,实施生态系统方法要求运用生态补偿手段。
2.2 构建海洋生态补偿机制需解决的基本问题
构建生态补偿机制需要解决三个基本问题:一是界定生态补偿主体和补偿对象,二是选择补偿途径,三是确定补偿标准。构建海洋生态补偿机制同样需要解决三个基本问题。
2.2.1 补偿主体和补偿对象的界定
补偿主体和补偿对象的界定是生态补偿机制的基础,是要解答谁补偿谁的问题。其基本思路是分析某一海洋开发或保护活动如何改变了生态系统服务功能,找出其利益相关者;补偿主体和补偿对象都是利益相关者,补偿主体包括破坏生态系统服务功能的群体和分享因他人的贡献而增加的生态系统服务功能的群体;补偿对象则包括原本享有的生态系统服务功能受到损害的群体以及对恢复和提高生态系统服务功能价值有贡献的群体。
生态系统服务功能的分类有很多种不同的体系。“我国近海海洋综合调查与评价专项”课题“海洋生态系统服务功能及其价值评估”研究中把海洋生态系统服务功能分成了食品生产、原料生产、氧气提供、基因资源提供、气候调节、废弃物处理、生物控制、干扰调节、休闲娱乐、文化用途、科研价值、初级生产、营养物质循环和物种多样性维持等14类,并提出了计算各类功能的方法,可以据此分析海洋生态系统服务功能变化对利益相关者的影响,进而根据他们的利益增损关系界定补偿主体和补
偿对象。特别要强调的是,由于海洋资源本身具有的整体性和流动性特点,利益相关者的范围可能很广,从制定易操作的生态补偿政策的角度出发,需要把利益相关者限定在实施生态系统方法的地域范围之内。
2.2.2 补偿途径的选择
补偿途径指的是实现生态补偿的手段,通常包括财政转移支付、政策倾斜、环境资源税费、智力型投入、项目实施等。选择补偿途径应结合海洋资源开发活动的具体形式、补偿主体和补偿对象的特点等,并确保补偿效果具备持续性。上述补偿途径都曾在陆地生态补偿实践中得到应用,也完全可用于海洋生态补偿。海洋生态补偿中,应主要考虑选用财政转移支付和环境资源税费两种途径。
2.2.3 补偿标准的制定
补偿标准是实现生态补偿的依据,制定补偿标准是要找出能被补偿主体和补偿对象共同认可的补偿额度,以达到改善或恢复生态服务功能,有效矫正生态环境保护相关的环境和经济利益分配关系。各种补偿方式都涉及到补偿标准问题,其中,讨论较多的是资金形式的补偿标准。
理论上,补偿标准应根据生态系统服务功能的市场价值来制定,但由于生态系统服务功能的量化方法本身不成熟,而且量化的结果通常是天文数字,所以,其研究结果无法直接用于相关政策制定和实践。已有生态补偿理论研究和实践中,补偿标准通常用机会成本法、恢复成本法等方法计算,海洋生态补偿标准的制定也可以参考这些方法。现有海洋方面的收费政策、陆地生态补偿实践也为制定海洋生态补偿提供了参考。
由于生态补偿标准涉及到当地经济发展水平、文化背景、人们的意识等多方面,采用理论方法计算的补偿标准在实践中往往难被接受。实际上,通过补偿主体和补偿对象双方“讨价还价”达成协议的补偿标准要比根据理论价值估算确定的补偿标准更加可行。
3 构建渤海生态补偿机制的初步设想
渤海海域是目前我国污染最为严重的海区,面临严峻的生态环境问题。最近几十年,渤海受污染的海域总面积持续增加,特别是海水质量劣于三类水质的海域面积增长较快。渤海生态系统也退化严重,近几年的监控结果显示,渤海的生态监控区生态系统均处于亚健康或者不健康状态。海洋环境恶化及其引发的环境灾害严重危害了海洋产业的发展。实践表明,传统的海洋管理模式不能胜任渤海管理,无法有效解决渤海所面临的种种生态环境问题,因此,实施生态系统方法管理渤海被提上议事日程。基于生态系统的渤海管理是一个对渤海及其沿岸区域,并涉及入渤海河流流域的综合管理,影响渤海生态环境的人类活动是其管理核心。如前所述,实施生态系统方法的海洋管理中生态补偿不可或缺。针对影响渤海生态环境的主要人类活动及造成的主要问题,提出生态补偿运行机制建设的初步设想。
3.1 陆源污染物
大量的陆源污染物排放入渤海并累积是导致渤海水质恶化的最主要原因。渤海陆源污染物主要来源分三类,一是对海直接排污口,每年通过各类排污口直接排入渤海的污水高达40亿t左右,占入渤海陆源污染物的20%~30%;二是入渤海河流,以河流为载体的陆源污染物是渤海主要的污染物来源,其比例占50%以上;三是村镇和农地地表径流,这类污染物主要是氮和磷,占入渤海氮和磷总量的4%~10%。
为减少陆源污染物人海,除了运用传统的严格执法监察、污染物排放总量控制等手段之外,还应运用生态补偿,用经济激励机制,鼓励减少污染物排放行为。针对向海洋排放污染物,我国建立了“排污收费制度”,《中华人民共和国海洋环境保护法》第十一条规定:“直接向海洋排放污染物的单位和个人,必须按照国家规定缴纳排污费”;《中华人民共和国水污染防治法》第十五条规定:“企业事业单位向水体排放污染物的,按照国家规定缴纳排污费;超过国家或者地方规定的污染物排放标准的,按照国家规定缴纳超标准排污费”。从实施情况看,由于排污费价格偏低,该制度的激励力度不足,对限制和减少污染物排放的作用有限。建议对现有“排污收费制度”进行改革,提高收费标准,突出生态补偿的内涵,建立以排污单位为补偿主体,地方政府作为人充当补偿对象的生态补偿机制。
3.2 海洋生态用水
海洋生态用水是为满足海洋特别是河口生态系统正常的生态过程和生态功能所需要的入海淡水。近几十年来,由于入渤海生态用水减少,渤海盐度的空间结构发生了根本性的变化,导致渤海自然系统发生较大变化,对鱼类、虾类的洄游产卵、育幼等产生严重的负面影响。入海生态用水减少已成为导致渤海生态系统健康状态恶化的重要原因之一。
入渤海河流流域地处干旱、半干旱地区,水资源本身短缺,要求流域减少取水量以增加入海生态水量,势必要对流域原有的生产生活造成一定的负面影响,在枯水期,这种影响尤其明显。渤海对入海生态水量的需求与流域生产生活用水(主要是农业用水)需求之间就形成了一对矛盾,必须在流域发展农业和其它产业和放流人海之间做出战略选择。在决策用作增加生态流量之后,就需要研究生态补偿制度,特别对流域在枯水期增加生态流量应给予补偿。应在海陆统筹的方针指导下,研究增加人海生态水量的生态补偿标准和实施规划,建立流域和海域、内地和沿海之间的用水生态补偿机制。
3.3 湿地围垦和围海造地
以海水养殖为目的的湿地围垦和以城市建设为目的的围海造地导致海岸带湿地大面积丧失。据不完全统计,截至到2003年,渤海累计围海面积高达3000平方千米,修建海堤近2 600 km。滨海城市建设和工业园区建设推动围海造地的速度进一步加快,仅曹妃甸围海造地一期工程围填海面积就达11.95平方千米,天津滨海新区建设预计围填海面积超过200平方千米。围垦和围海造地对发展沿海地区经济有一定贡献,但也不可避免的造成了海洋污染、物种生境丧失和海洋生物多样性的降低,存在一定危害。
为控制湿地围垦,山东省在2007年出台了“退渔还湿”的生态补偿政策,该政策对于减少湿地围垦,保护和修复海岸湿地有积极意义,值得在环渤海地区推广。此外,建立自然保护区也是保护湿地的有效手段。保护区一旦建立,依照相关条例,区内原有的捕捞、养殖等经营性用海活动将受到限制,当地居民的利益将不同程度受到影响。从保护区管理现状看,由于缺乏新的就业渠道,当地居民违规在保护区内开展养殖和捕捞活动的现象并不鲜见。为缓解这对矛盾,应该建立生态补偿制度,对放弃保护区内海域经营活动的居民给予补偿,其补偿途径以政府帮助就业转移为首选。
围海造地是完全改变海域自然属性的用海方式,国家对一般的填海型项目收取海域使用金。从实践情况看,收取海域使用金标准往往很低,与所填海域本身的生态系统服务功能价值相差甚远,不利于控制围填海。海域使用金是国家作为所有人出租海域使用权,向承租人收取的租金,不属于生态补偿金。应专门针对围海造地建立生态补偿机制,这一生态补偿机制中,用海单位是补偿主体,地方政府充当补偿对象,补偿途径以资金补偿为主,补偿标准可参照围海造地区域同期用于商业开发的土地价格。
海洋污染是指人类改变了海洋原来的状态,使海洋生态系统遭到破坏。造成海洋污染的主要原因是:陆地污染源流入海中、石油污染、人类无节制的捕捞活动等。
海洋污染的特点是:污染源广,污染物质种类多,影响范围大,危害深远,控制复杂,治理难度大。
1.1 陆源污染
陆源污染是指陆地上产生的污染物进入海洋后对海洋环境造成的污染及其他危害。人类长期以来不可持续的生产、消费与生活方式使海洋环境遭受严重污染,其中,陆源污染成为全球海洋环境持续恶化的罪魁祸首。联合国环境规划署在为蒙特利尔环境部长会议预备的一份报告中指出,80%的海洋污染源于陆源污染。
《防止陆源物质污染海洋公约》中对陆源污染的界定:陆源污染是:1)通过水道;2)源于海岸,包括通过地下水或其他管道的引入;3)源于公约所适用区域内一缔约方管辖内所铺设的人造设施对海洋区域所造成的污染[1]。
随着工业经济的发展,工业污水大量排入近海水域,成为陆源污染的主因;而农业经济的发展,也将农业生产中使用的化肥和农药,通过地表径流或者河流流入沿海水域;人类生活水平的提高,产生的生活垃圾和生活污水也成为主要的污染物。随着大量的陆源污染物流入海洋,致使海水中重金属含量升高,直接导致海产品重金属超标。
1.2 石油污染
随着我国石油进口量和海上运输量的逐年增长,我国近海石油污染日益严重,对海洋环境造成了严重的危害。据统计,全球每年生产的32×108t石油中,约有320×104t进入海洋环境[2]。
石油流入海洋的途径包括:
1)海底油井开采开采过程中溢漏和井喷;
2)油船运输中泄漏或发生事故;
3)炼油厂含油的废水直接流入海洋。
石油污染海洋环境,危害海洋资源,破坏生态平衡。通常1t石油可在海上形成覆盖12km2范围的油膜,油膜会使透入海水的太阳辐射减弱,从而影响光合作用;油膜影响海水复氧,石油的分解,会消耗海水中的溶解氧,使海水缺氧,据研究,1kg石油形成的浮在水面的油膜完全氧化需要消耗40×104L海水中的溶解氧[3],造成海洋中藻类和微生物死亡,破坏海洋生态系统的食物链,导致海洋生态系统失衡;石油流入海洋后,会产生光化学反应,生产綑、酮、酚、酸、硫的氧化物等,危害海洋生物[4]。
1.3 过度捕捞
过度捕捞是指捕捞超过系统能够承担的数量的鱼,使整个系统退化。捕捞了太多的某种鱼类,让它们的数量不足以繁殖和补充种群数量。
据《中国区域海洋学——海洋环境生态学》书中指出:近海的过度捕捞正造成一个恶性循环:生态系统中价值高、个体大的种类被过度捕捞后,人们的捕捞目标必然转向其他一些价值较低的物种,而当这些价值较低的物种生物量枯竭后,捕捞目标随之又转向价值更低的种类,这样依次将使生态系统的所有物种都被过度利用,造成渔业资源的系列性枯竭和物种品种的退化[5]。
随着人们物质生活水平的提高,海鲜成为了我国百姓餐桌上常见的美味,为了满足人们餐桌上的需求,人类大肆从海洋中捕获渔业资源,现代渔业捕获的海洋生物已经超过生态系统能够平衡弥补的数量,导致整个海洋生态系统遭到严重破坏。
2海洋环境保护
治理海洋环境污染的关键前提是要求我们增强对海洋环境的保护意识。海洋环境的污染,制约了人类经济的可持续发展,海洋环境污染范围的扩大,已经成为经济发展的严重障碍,如何保护海洋环境,成为当前经济发展的重中之重。
2.1加强法制建设,完善法制体系,保护海洋环境
《联合国海洋法公约》第207条规定:各国应制定法律和规章,以防止、减少和控制陆源污染,包括河流、河口湾、管道和排水口结构对海洋环境的污染,同时考虑到国际上议定的规则、标准和建议的办法及程序[6]。
在海洋环境保护法制建设中,我国先后颁布实施了《中华人民共和国海洋环境保护法》、《中华人民共和国防治陆源污染物污染损害海洋环境管理条例》和《中华人民共和国防治海岸工程建设项目污染损害海洋环境管理条例》。通过法律的形式,坚持把陆源污染防治放在更加突出的位置,进行重点规划。严格海洋环境的监督管理,严厉打击破坏海洋环境的违法行为。
2.2 多管齐下防治沿海城市工业、农业和生活污染
随着沿海城市经济的迅速发展,对沿岸海域环境压力加剧,我们采取一系列措施防治海洋污染:
1)调整产业结构和产品结构,转变经济增长方式,发展循环经济;
2)制定排污指标,严格控制污染源排放总量,实行谁污染,谁治理的原则;
3)加强截污和污水处理厂建设,加强对重点污染源的治理;
4)加强沿海城市防护林建设,保护滨海湿地;
5)强化污染物的资源化再利用,治理工业废弃物,减少海洋环境的污染。
2.3 突出科技手段,加强海洋石油污染的防治
目前对海洋石油污染的处理主要包括:
1)物理方法。包括围油栏、吸油物质(如麦秆、泥炭、聚苯乙烯等)、沉降和磁性分离等;
2)化学方法。包括投放化学处理剂(如乳化分散剂、凝油剂、集油剂等)、燃烧处理等;
3)生物方法。通过投放噬油微生物,进行人工石油烃类生物降解。
其中,生物降解是当前研究的重点,具有迅速、无残毒、低成本的优点。据研究,海洋中存在大量能够降解石油的微生物,目前能够降解海洋石油污染物的微生物有200多种。
2.4 保护海洋渔业资源,防止过度捕捞
海洋渔业资源是可再生资源,但是要科学利用,如果过度捕捞会导致资源匮乏,最终无鱼可捕捞。防止过度捕捞,保护渔业资源,促使渔业资源可持续发展。
1)渔业法规需要被重视起来,要加大宣传这方面 教育的工作力度,增强渔民依法兴渔的法律意识,提高广大渔民的自觉性;另外还需要治理水产品的销售市场,要扩大宣传面,让社会广大群众都能认知到保护渔业资源的重要意义,并参与保护市场,共同抵制违法水产品的销售;
2)制定休渔期。我国每年的6至9月,相关部门会对从事海洋捕捞作业的渔民实行2到3个月不同的休渔期,以此来保证海洋水产资源正常繁殖、生产与发育;
3)规定渔网最小网目尺寸、可捕标准、幼鱼比例,限制对幼鱼的捕捞是渔业资源养护与管理的最基本措施[7]。
3 结论
蔡榕硕,理学博士,研究员,从事海洋环境与气候变化研究。1987年7月,毕业于中国科技大学地球和空间科学系大气科学五年制本科专业,之后于国家海洋局第三海洋研究所从事科研工作至今。其间,在日本、德国等地作为访问学者从事海洋气象观测、大气模式等学习和研究,并在中国科学院大气物理研究所和中国科学院研究生院攻读并获理学硕士和博士学位。2001年10月,在国家海洋局第三海洋研究所破格晋升正高级专业技术职称。2005年7月,任国家海洋局海洋大化学与全球变化重点实验室研究员、副主任。2010年6月,入选联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次气候变化评估报告第二工作组主要作者召集人之一。
近年来,主要致力于全球变化区域响应与对策研究,研究领域包括海气相互作用与全球变化、气候变化和海洋环境的影响研究与评估,特别是中国近海及邻近海域对气候变化的响应及其对中国气候的反馈、气候变化对海洋环境生态的影响研究与评估等,并在国内外积极开展了学术交流与合作。
水天世界,烟波浩渺。我们赞叹它的壮观景象,却并不知它神秘莫测的生命动力。
600多年前,世界航海第一人郑和曾言:“欲国家富强,不可置海洋于不顾,财富取之于海洋……”。回首人类发展的近代史,正是一部蓝色文明史,一幅从陆地走向海洋、从蔚蓝走向深蓝的波澜壮阔的历史画卷。
今天,随着科学技术的飞速发展,人类正在迎来开发海洋、利用海洋的新时代。在这个进程里,国家海洋局第三海洋研究所无疑走在了时代的前列。在这片沃土上,有一个人已默默耕耘了20多年,在累累的硕果中依然淡然执著地前行着,不断给祖国带来新的光荣与骄傲,他就是国家海洋局第三海洋研究所、国家海洋局重点实验室研究员、副主任,中国科学院大气物理研究所联合博士生导师蔡榕硕。
远见卓识――海洋环境保护
我国沿海地区是人口密集和经济发达的地区,约占全国13%的陆地面积,承载了全国40%以上的人口,产生了约70%的国民生产总值。我国近海陆架有非常丰富的生境和物种多样性,是世界上生产力最高的陆架海之一,因而成为我国沿海地区社会经济可持续发展的重要基础。
在气候变化和人类活动加剧的背景下,近几十年来我国近海的海洋生物生态有明显变化,大面积赤潮等生态灾害不断出现,海洋渔业生物资源衰退严重,海洋生态系统的健康已受到影响,并威胁到我国沿海地区社会经济的可持续发展。然而,有关气候变化对我国近海生态系统的影响的认识还十分匮乏。
在我国近海海洋综合调查与评价专项(国家“908”专项)的支持下,国家海洋局第三海洋研究所主持并联合中国科学院大气物理研究所、国家海洋信息中心、国家海洋环境预报中心、国家海洋环境监测中心等单位开展了“气候变化对中国近海海洋生态系统的作用”项目的研究。
2011年,作为第一完成人,蔡榕硕教授获得了该年度海洋创新成果奖一等奖。“气候变化对中国近海海洋生态系统的作用”项目主要是从大气和海洋学科交叉的角度出发,以我国近海若干典型海域为主要研究对象,并以亚洲一太平洋地区海洋一大气系统的变化为切入点,采用了气候动力学、大气物理与化学、海洋水文、海洋化学、海洋生物学和海洋生态学等多学科交叉研究的方法,应用了多种数据资料,如现场调查资料、再分析资料和卫星遥感数据,以及现代数理统计诊断分析、数据同化和再分析、海洋生态动力学数值模式等多种方法,较为系统地开展了气候变化对我国近海若干典型海域特别是台湾海峡及邻近海域海洋环境与生态系统的影响研究和评估,提出了我国近海若干典型海域生态系统的气候变化适应性对策措施。他近年的部分成果包含有以下方面:
应用观测资料的研究显示,受全球气候变暖的影响,由东亚季风持续减弱引起的中国近海海面风应力变弱与北太平洋西边界流黑潮经向输运的持续增强,是导致我国近海区域尤其是从长江口到台湾海峡南部附近海域海表温度持续上升的重要原因。
通过采用统计诊断方法分析发现,自20世纪70年代中后期迄今,热带中、东太平洋海温上升,引起了热带大气环流和东亚季风气候异常,大气环流异常通过遥相关不仅影响我国华北地区气候,而且影响我国近海特别是东海近岸环境,并引起海洋生态异常。
通过综合观测资料的分析与前人成果,蔡榕硕教授研究了全球与东亚大气环流和中国近海环境的年代际变异,提出了东亚气候异常影响中国近岸海域并引起赤潮生态频繁发生的概念性模型影响,揭示了全球变暖背景下海温上升对中国近海生物地理分布和物种组成变化的重要影响。
应用观测资料与数值模式研究发现,近30年来东中国海及邻近海域的热力异常通过影响东亚大气环流成为导致中国大陆东部夏季年际气候异常的重要原因之一:指出1970年代以来,发生在热带中部太平洋的伪厄尔尼诺现象引起的海洋大气异常现象对中国近海及邻近海域的海温及我国的气候有独特的影响。
在我国第二次气候变化国家评估报告中,他参与评估了气候变化对中国近海区域环境生态的影响:在开展中的联合国IPCC第五次气候变化评估报告中主持了气候变化对全球主要区域海洋环境生态的影响、脆弱性和适应性的评估,获得了若干有关气候变化对海洋影响的新认识。
交流合作――连接世界的黏合剂
2005年,在国家海洋局海洋大气化学与全球变化重点实验室的支持下,蔡榕硕教授成立了全球变化区域响应与对策研究课题组,在国内较早且较为系统地开展了气候变化对中国近海若干典型区域海洋环境与生态系统的影响研究,并在国家重点基础研究发展规划项目、国家海洋局科研专项、海洋与气象公益性行业项目、中央科研院所基本业务费等科研项目的支持下开展了一系列气候变化与海洋环境的研究,包括国家“908”专项项目“气候变化对中国近海海洋生态系统的作用”、国家海洋局科研专项“我国沿海及近海区域对气候变化的响应与对策”、国家“973”计划项目“全球变暖背景下东亚能量和水分循环变异及其对我国极端气候的影响”、公益性行业项目“西太平洋暖池与近海对东亚季节一年际气候异常的影响”、“中国海平面变化预测及海岸带脆弱性风险评估技术与应用”等项目。所取得的一系列科研成果在国内外得到关注,并在国内外的重要学术期刊上发表。
通过上述的科研工作,他领导的课题组对有关全球气候变化对我国近海区域的海洋气候及相关环境生态取得了一定的认识,相关科研成果在我国第二次气候变化国家评估报告工作中得到应用。自2010年10月,蔡榕硕教授开始参与联合国IPCC第五次气候变化评估报告工作,在第二工作组中主持了有关气候变化对全球海洋主要区域的影响评估,该成果将在2014年为国际社会提供有关人类引起的气候变化对全球海洋主要区域影响的认识。然而值得指出的是,有关气候变化对全球海洋和我国近海海洋环境和生态系统的认识还存在较大空白,仍需要国际社会和国家有关部门加大投入,深入调查研究人类社会适应和减缓气候变化对海洋影响的对策措施,以提高人类与自然和谐发展的能力。
蔡榕硕教授在有关全球变化中国近海区域响应与对策研究中已取得了初步的科学价值和应用效益,尤其是他领导的课题组近年来在研究中采用了海洋、大气和生态等多学科交叉,以及现代数理统计诊断分析、动力学理论分析、数值模式等多种方法,较为深入地研究和评估了中国近海区域海洋环境与生态对气候变化的响应与反馈,取得了许多有创新性的科研成果,今后将继续在上级部门的指导和支持下,为我国海洋领域应对气候变化工作贡献应有的力量。