海洋牧場是全球海洋漁業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級的重要方向，受到中央和沿海各地政府的高度重視。中國科學(xué)院南海海洋研究所丁德文院士團隊針對我國現(xiàn)代海洋牧場發(fā)展中存在的生態(tài)學(xué)問題，持續(xù)開展了海洋牧場生態(tài)系統(tǒng)研究工作，相關(guān)研究成果分別以“Construction and influencing factors of an early warning system for marine ranching ecological security: Experience from China’s coastal areas” “Trophic structure of fishes and macroinvertebrates in relation to environmental indicators in artificial reef ecosystems of Pearl River Estuary” “現(xiàn)代海洋牧場建設(shè)的人工生態(tài)系統(tǒng)理論思考”為題目發(fā)表在Journal of Environmental management、Ecological Indicators、《中國科學(xué)院院刊》等國內(nèi)外知名期刊。
研究團隊在系統(tǒng)總結(jié)國內(nèi)外海洋牧場概念演進過程及其實踐發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，剖析了現(xiàn)代海洋牧場建設(shè)存在生態(tài)學(xué)理論缺失、生態(tài)工程技術(shù)缺少、生態(tài)管理缺位等問題，并以問題為導(dǎo)向提出海洋牧場人工生態(tài)系統(tǒng)理論，海洋牧場漁業(yè)資源關(guān)鍵功能群構(gòu)造及其生境營造原理方法，及包括方案規(guī)劃設(shè)計、生態(tài)工程與智能工程建設(shè)、生態(tài)適應(yīng)性管理模式在內(nèi)的海洋牧場人工生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)筑基本范式，為我國現(xiàn)代海洋牧場建設(shè)探討生態(tài)系統(tǒng)理論體系。
圖1 海洋牧場人工生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
研究團隊采用綜合指標評估模型和系統(tǒng)動力學(xué)模型，構(gòu)建了海洋牧場生態(tài)安全預(yù)警體系，并將該體系應(yīng)用于2010-2035年中國沿海國家級海洋牧場生態(tài)安全評價與預(yù)警，探討未來不同發(fā)展模式下中國海洋牧場生態(tài)安全的變化趨勢。結(jié)果表明廣東省、山東省和江蘇省海洋牧場生態(tài)安全耦合協(xié)調(diào)性較高，資源成為影響中國63.6%區(qū)域海洋牧場生態(tài)安全協(xié)調(diào)發(fā)展的主要制約因素。在生態(tài)優(yōu)先發(fā)展情景下，到2035年中國沿海海洋牧場生態(tài)安全將發(fā)展到最高水平，但仍有27%的研究區(qū)域（江蘇、福建和海南省）存在生態(tài)安全高度預(yù)警。研究結(jié)果可為海洋牧場建設(shè)規(guī)劃、管理維護和管理決策提供參考，實現(xiàn)開發(fā)與保護的平衡。
圖2 2011-2018年中國海洋牧場生態(tài)安全空間格局
研究團隊采用碳氮穩(wěn)定同位素方法研究了珠江口萬山、廟灣兩個國家級海洋牧場示范區(qū)魚類和大型無脊椎動物的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明萬山海洋牧場以底棲生物/游泳生物食性魚類為主，浮游生產(chǎn)是萬山海洋牧場生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的主要驅(qū)動能量（魚類：80%，大型無脊椎動物：52%），海洋牧場生態(tài)系統(tǒng)具有較高的營養(yǎng)多樣性和較低的營養(yǎng)冗余；而廟灣海洋牧場以底棲生物食性魚類為主，底棲生產(chǎn)是廟灣海洋牧場生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的主要驅(qū)動能量（魚類：91%，大型無脊椎動物：78%）。大型無脊椎動物功能群以碎屑食性和肉食性類群豐度最高，是底棲食物網(wǎng)中的頂級捕食者。研究結(jié)果有助于深入了解珠江口海洋牧場生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)狀況，可為珠江口海洋牧場人工魚礁建設(shè)和漁業(yè)管理政策提供科學(xué)依據(jù)。
圖3 珠江口海洋牧場生態(tài)系統(tǒng)魚類生產(chǎn)貢獻和功能群生態(tài)位
另外，研究團隊完成的廣東省管轄海域40個區(qū)域的海洋牧場選址生態(tài)適宜性評價，為廣東省海洋牧場“十四五”規(guī)劃編制提供了技術(shù)依據(jù)。研究團隊研制的海洋牧場大型底棲生物原位調(diào)查設(shè)備、海洋牧場增殖放流魚苗索餌游泳訓(xùn)練裝置等裝備，為廣東省現(xiàn)代化海洋牧場建設(shè)提供了實用技術(shù)裝備。
圖4 廣東省海洋牧場選址生態(tài)適宜性評價結(jié)果
研究團隊博士研究生焦夢雨、助理研究員周衛(wèi)國、丁德文院士、索安寧研究員分別是論文的第一作者和通訊作者。研究工作得到南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室（廣州）人才引進重大項目廣東省海洋牧場規(guī)劃、建設(shè)與管理工程技術(shù)研究項目（GML2019ZD0402）支持。
相關(guān)論文信息：
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36840997/
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X22002941?via%3Dihub
http://www.bulletin.cas.cn/zgkxyyk/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20220916&journal_id=zgkxyyk
https://link.springer.com/article/10.1007/s00343-022-1423-8
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