海洋牧場(chǎng)是全球海洋漁業(yè)發(fā)展轉型升級的重要方向，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代海洋牧場(chǎng)發(fā)展中存在的生態(tài)學(xué)問(wèn)題，持續開(kāi)展了海洋牧場(chǎng)生態(tài)系統研究工作，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” “現代海洋牧場(chǎng)建設的人工生態(tài)系統理論思考”為題目發(fā)表在Journal of Environmental management、Ecological Indicators、《中國科學(xué)院院刊》等國內外知名期刊。
研究團隊在系統總結國內外海洋牧場(chǎng)概念演進(jìn)過(guò)程及其實(shí)踐發(fā)展歷程的基礎上，剖析了現代海洋牧場(chǎng)建設存在生態(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(wèn)題，并以問(wèn)題為導向提出海洋牧場(chǎng)人工生態(tài)系統理論，海洋牧場(chǎng)漁業(yè)資源關(guān)鍵功能群構造及其生境營(yíng)造原理方法，及包括方案規劃設計、生態(tài)工程與智能工程建設、生態(tài)適應性管理模式在內的海洋牧場(chǎng)人工生態(tài)系統構筑基本范式，為我國現代海洋牧場(chǎng)建設探討生態(tài)系統理論體系。
圖1 海洋牧場(chǎng)人工生態(tài)系統結構
研究團隊采用綜合指標評估模型和系統動(dòng)力學(xué)模型，構建了海洋牧場(chǎng)生態(tài)安全預警體系，并將該體系應用于2010-2035年中國沿海國家級海洋牧場(chǎng)生態(tài)安全評價(jià)與預警，探討未來(lái)不同發(fā)展模式下中國海洋牧場(chǎng)生態(tài)安全的變化趨勢。結果表明廣東省、山東省和江蘇省海洋牧場(chǎng)生態(tài)安全耦合協(xié)調性較高，資源成為影響中國63.6%區域海洋牧場(chǎng)生態(tài)安全協(xié)調發(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(chǎng)生態(tài)安全將發(fā)展到最高水平，但仍有27%的研究區域（江蘇、福建和海南省）存在生態(tài)安全高度預警。研究結果可為海洋牧場(chǎng)建設規劃、管理維護和管理決策提供參考，實(shí)現開(kāi)發(fā)與保護的平衡。
圖2 2011-2018年中國海洋牧場(chǎng)生態(tài)安全空間格局
研究團隊采用碳氮穩定同位素方法研究了珠江口萬(wàn)山、廟灣兩個(gè)國家級海洋牧場(chǎng)示范區魚(yú)類(lèi)和大型無(wú)脊椎動(dòng)物的食物網(wǎng)結構，結果表明萬(wàn)山海洋牧場(chǎng)以底棲生物/游泳生物食性魚(yú)類(lèi)為主，浮游生產(chǎn)是萬(wàn)山海洋牧場(chǎng)生態(tài)系統食物網(wǎng)的主要驅動(dòng)能量（魚(yú)類(lèi)：80%，大型無(wú)脊椎動(dòng)物：52%），海洋牧場(chǎng)生態(tài)系統具有較高的營(yíng)養多樣性和較低的營(yíng)養冗余；而廟灣海洋牧場(chǎng)以底棲生物食性魚(yú)類(lèi)為主，底棲生產(chǎn)是廟灣海洋牧場(chǎng)生態(tài)系統食物網(wǎng)的主要驅動(dòng)能量（魚(yú)類(lèi)：91%，大型無(wú)脊椎動(dòng)物：78%）。大型無(wú)脊椎動(dòng)物功能群以碎屑食性和肉食性類(lèi)群豐度最高，是底棲食物網(wǎng)中的頂級捕食者。研究結果有助于深入了解珠江口海洋牧場(chǎng)生態(tài)系統食物網(wǎng)結構狀況，可為珠江口海洋牧場(chǎng)人工魚(yú)礁建設和漁業(yè)管理政策提供科學(xué)依據。
圖3 珠江口海洋牧場(chǎng)生態(tài)系統魚(yú)類(lèi)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(gè)區域的海洋牧場(chǎng)選址生態(tài)適宜性評價(jià)，為廣東省海洋牧場(chǎng)“十四五”規劃編制提供了技術(shù)依據。研究團隊研制的海洋牧場(chǎng)大型底棲生物原位調查設備、海洋牧場(chǎng)增殖放流魚(yú)苗索餌游泳訓練裝置等裝備，為廣東省現代化海洋牧場(chǎng)建設提供了實(shí)用技術(shù)裝備。
圖4 廣東省海洋牧場(chǎng)選址生態(tài)適宜性評價(jià)結果
研究團隊博士研究生焦夢(mèng)雨、助理研究員周衛國、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(shí)驗室（廣州）人才引進(jìn)重大項目廣東省海洋牧場(chǎng)規劃、建設與管理工程技術(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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