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4月22日是世界地球日，主題是“珍愛地球 人與自然和諧共生”。半個世紀前，環(huán)保人士懷著對地球的敬畏之心，發(fā)起了“地球日”活動?，F(xiàn)今，世界地球日活動已發(fā)展至全球。
然而，全球氣候變暖、海平面上升、森林消失、物種瀕危……地球母親面臨的問題依然嚴峻，覆蓋地球表面積約71%的海洋，更是面臨諸多環(huán)境威脅。
快速減少的北冰洋海冰
“北極氣候變暖的速度是全球平均水平的2倍，北冰洋海冰的快速減少是地球表面發(fā)生的最顯著變化之一。”中國極地研究中心研究員雷瑞波說，夏季北極海冰快速減少，導(dǎo)致北極岸線直接遭受海浪侵蝕，嚴重影響原住民的生活環(huán)境。
雷瑞波指出，北極海冰的減少，不但改變北極的氣候和生態(tài)環(huán)境，還會通過大氣環(huán)流，對北半球中高緯度地區(qū)的天氣氣候過程產(chǎn)生重要影響。
中國第九次北極科學(xué)考察期間，從直升機上俯瞰到的北極冰原上開闊的水道。 路濤 攝
氣候模式預(yù)估結(jié)果表明，2040年~2060年，北冰洋很可能出現(xiàn)夏季無冰的現(xiàn)象。然而不同國家不同研究所給出的北極海冰預(yù)測結(jié)果差異較大。雷瑞波認為，海冰的快速減少，導(dǎo)致其與大氣和海洋的相互作用機制發(fā)生了巨大變化。由于觀測的缺乏，這些變化很難在氣候模式中得到合適的表達，這是引起北極海冰預(yù)測不確定性的最直接因素。“為了把脈北極氣候環(huán)境的變化，探索北極海冰快速減少的機制，需要提升對北極天氣和海冰的預(yù)報能力以及對氣候的預(yù)測能力。”
國際北極科學(xué)委員會的旗艦項目“北極氣候研究多學(xué)科漂流冰站（MOSAiC）計劃”于2019年9月正式啟動。該計劃涵蓋了大氣、海冰、海洋、生態(tài)和地球化學(xué)循環(huán)等學(xué)科，是迄今學(xué)科最為齊全和支撐能力最為強大的北極考察計劃。MOSAiC計劃將“極星”號破冰船凍結(jié)在北冰洋中心區(qū)域，隨冰站漂流，至2020年10月，共分6個航段，開展為期一年的大氣—海冰—海洋—生態(tài)系統(tǒng)各圈層相互作用的觀測研究。除了“極星”號破冰船外，中國的“雪龍2”號等5艘破冰船還將為該計劃提供后勤支撐。
MOSAiC計劃是至今參與國家最多的北極考察航次，我國是重要參與國之一。作為MOSAiC計劃的中方現(xiàn)場協(xié)調(diào)人，雷瑞波參與了第一航段的現(xiàn)場考察。“我所在的課題組一共布放了包括‘無人冰站’在內(nèi)的42個海冰浮標(biāo)，并獲得了一批寶貴的觀測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將直接支持北極海冰快速變化機制和預(yù)測研究。”
不可小覷的“隱形殺手”
白色污染已經(jīng)成為全球性環(huán)境問題，各類塑料垃圾在環(huán)境中的累積嚴重危害生態(tài)資源和環(huán)境健康。
“據(jù)估算，到2050年，海洋里塑料垃圾的總量可能會超過魚類的總量。”自然資源部第一海洋研究所研究員孫承君說，目前全球每年生產(chǎn)的塑料超過3億噸，其中，全球每年約有200萬~800萬噸的塑料垃圾進入海洋，大量海洋塑料垃圾的累積造成了極大的環(huán)境和資源安全問題。
不僅如此，被稱為“隱形殺手”的海洋微塑料（直徑小于5mm，被稱為海洋里的PM2.5）也在給海洋帶來威脅。“微塑料影響生物的繁殖發(fā)育，并造成污染物的累積和沿食物鏈的傳遞。”孫承君說。
據(jù)了解，自然資源部第一海洋研究所于2016年建立了海洋微塑料檢測與環(huán)境效應(yīng)研究平臺，近年來在海洋微塑料監(jiān)/檢測技術(shù)和大洋微塑料調(diào)查中做了大量工作，進行了中國近海、大洋（包括印度洋、大西洋、太平洋）和南北極的微塑料分布調(diào)查研究，掌握了大量一手數(shù)據(jù)。此外，在海洋微塑料與典型污染物的復(fù)合污染研究、海洋微塑料對微藻及微生物的影響研究等方面也取得了較好成果，為掌握和評估我國近海微塑料污染狀況及其對生態(tài)安全的影響，提供了有力保障。
“可以確定的是，從近海到大洋，從赤道到南北兩極，從海洋表層到萬米深海，微塑料無處不在。”孫承君說，目前應(yīng)對海洋垃圾與微塑料環(huán)境問題仍面臨較多挑戰(zhàn)與困難，如海洋垃圾與微塑料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還比較欠缺，動態(tài)跟蹤監(jiān)測不完整，系統(tǒng)評估海洋垃圾與微塑料污染和生態(tài)影響的基礎(chǔ)薄弱，無法對其防治提供強有力的科研保障。
“面對國際社會的關(guān)注和國內(nèi)環(huán)境污染問題的嚴峻性，我們需要在基礎(chǔ)調(diào)查研究以及政策法規(guī)等多方面加強塑料垃圾和微塑料污染防治，保護自然資源，保障生態(tài)安全。”孫承君說。
海洋酸化帶來新威脅
“海洋酸化使得海洋生物賴以生存的海洋化學(xué)環(huán)境發(fā)生了變化，從而影響到海洋生物的生理、生長、繁殖和代謝過程，破壞海洋生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)平衡。”自然資源部第三海洋研究所研究員高眾勇說。
人類過度排放二氧化碳，不僅造成氣溫升高、全球變暖，也是導(dǎo)致海洋酸化的一個重要原因。二氧化碳溶于海水后形成碳酸，引發(fā)海水pH值和碳酸鈣飽和度持續(xù)下降，這一過程即為海洋酸化。
海洋是一個巨大的pH緩沖體系，在工業(yè)革命之前長達幾千萬年之久的時期內(nèi)，海洋的pH值都保持相對穩(wěn)定。但是工業(yè)革命后，人類活動使得大氣二氧化碳濃度逐漸增高，部分二氧化碳被海洋吸收并溶解在海水中形成碳酸，從而降低了海洋的pH值。
高眾勇介紹，目前全球海洋正處于2300萬年以來海洋酸化速度最快的時期，從最初的海洋表面到進入海平面下的500米、1000米，酸化范圍也從較遠海域擴展至邊緣海區(qū)。太平洋、印度洋、大西洋近岸海域均不同程度出現(xiàn)了酸化現(xiàn)象，威脅著海洋生態(tài)環(huán)境與自然資源的可持續(xù)利用。
“海洋酸化對海洋生物產(chǎn)生的影響，直接影響到海洋生物資源的數(shù)量和質(zhì)量，導(dǎo)致商業(yè)漁業(yè)資源的永久改變，最終會影響到海洋捕撈業(yè)的產(chǎn)量和產(chǎn)值。”高眾勇說，“首當(dāng)其沖受到影響的就是近海貝類養(yǎng)殖業(yè)，因為貝類幼體的外殼易解體，從而對其成體也會帶來影響，導(dǎo)致其發(fā)育遲滯，甚至死亡。”
2010年，中國第四次北極科學(xué)考察深入到北緯88°26′的北冰洋中心海盆區(qū)，自然資源部第三海洋研究所利用此次縱深測量采樣機會，發(fā)現(xiàn)了北冰洋20年來酸化水體向高緯度海洋及向深層的擴張。研究成果發(fā)表在《自然?氣候變化》上，引起國際關(guān)注。
“目前我國已經(jīng)開始在南北極海區(qū)、中國沿海等建設(shè)海洋酸化觀測網(wǎng)絡(luò)，包括在各重點海區(qū)監(jiān)測海洋酸化趨勢、研究海洋酸化帶來的生物反應(yīng)、收集數(shù)據(jù)并根據(jù)電腦模擬模型預(yù)測和預(yù)警海洋中的化學(xué)成分變化趨勢三個方面，并將之作為全球海洋酸化觀測網(wǎng)絡(luò)及全球海洋立體觀測網(wǎng)的組成部分。”高眾勇說，“這可為海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋污染防治和生態(tài)環(huán)境保護等提供重要的海洋觀測數(shù)據(jù)與科技支撐。”
海洋生物面臨危機
來自《美國國家科學(xué)院院刊》上一項研究表明，如果氣候變化繼續(xù)沿著目前的趨勢不變，那么到本世紀末，海洋可能會損失大約六分之一的魚類和其他海洋生物。
據(jù)統(tǒng)計，地球上80％的生物資源來源于海洋，其中很大一部分可供我們食用。然而，海洋生物帶給人類的遠不止這些。
自然資源部第一海洋研究所研究員鄭立告訴《中國自然資源報》記者，除了作為食物來源，海洋生物資源還是重要的醫(yī)藥和化工原料，海參、海馬、海龍、珊瑚等100多種海洋生物很早就作為中藥被收載，從海洋藻類中提取的瓊膠、卡拉膠、褐藻膠等多糖則是開發(fā)功能食品、海洋藥物、有機肥料及印染、造紙、環(huán)保領(lǐng)域的重要生產(chǎn)原料。此外，海洋中的微生物資源也與我們的生活緊密相關(guān)，海洋中的微藻——螺旋藻和小球藻因其富含蛋白質(zhì)和多種微量元素，被研制成保健品用于提高人體免疫力、降低膽固醇和血糖等；而生存于海洋極端環(huán)境（包括深海、熱液和極地）中的微生物，具有抗壓、嗜熱或嗜冷、耐污染等特性，在工業(yè)和環(huán)保領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。
隨著世界范圍內(nèi)工業(yè)時代的到來，人類的生產(chǎn)生活對海洋生態(tài)環(huán)境和生物資源產(chǎn)生了巨大影響，海洋生物資源的數(shù)量和質(zhì)量在不斷下降。
“隨著全球變暖，兩極冰川融化，海平面上升，極區(qū)生物正逐漸失去棲息之地。”鄭立說，自1970年以來，南極磷蝦資源的數(shù)量已經(jīng)減少了80%~90%，海水酸化則嚴重影響著具有碳酸鈣外殼生物的生存，與20世紀50年代相比，珊瑚礁面積減少約80%，而無限度的圍填海、過度捕撈、向海洋排放污染物等更是讓海洋生物資源面臨著巨大危機。
鄭立說，目前，自然資源部第一海洋研究所正在積極開展相關(guān)研究工作。例如，為了避免過度捕撈，以微生物資源為主體，開展極端海洋環(huán)境下生物適應(yīng)性機制研究和抗逆相關(guān)的基因挖掘，評估它們在藥用、農(nóng)用和環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用潛力；為了恢復(fù)海洋生物資源，對海洋中的污染物，特別是新型污染物進行調(diào)查監(jiān)測，研究其生物毒性和海洋生物資源的損害機制，以生物修復(fù)為主的方式消減污染物，通過修復(fù)生境來增加生物資源量。
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