中國網/中國發展門戶網訊 以習近平同道為焦點的黨中心明確提出了“陸地命運配合體”的理念，強調“我們人類棲身的這個藍色星球，不是被陸地朋分成了各個孤島，而是被陸地連結成了命運配合體，各國國民安危與共”。陸地約占地球總概況積的71％，是地球上最年夜的生態系統之一，全球陸地具有“連通性”：陸地環流和物質能量循環支撐著全球陸地的暢通性，陸地環流是維持陸地系統內物質和能量輸運、設置裝備擺設過程的關鍵動力載體，影響著陸地地形、氣候及陸地生態系統的結構與效能，其熱鹽環流（年夜洋輸送帶）是全球標準的深海流動，把持著全球90％的水體，使得全球陸地成為一個彼此連通的系統；由洋中脊下方地幔熔融巖漿冷卻構成的洋殼，覆蓋地球近2/3的概況積，培養了現今地球的海陸地輿格式和全球海底的“連通性”，洋中脊熔巖熱流作為陸地的主要天然過程，對全球陸地連通性和生態系統結構具有深遠的影響；全球洋中脊貫通相連，構成了長達60 000千米的海底火山，不斷向海底輸送幔源巖漿、氣體和熱量，不僅孕育了豐富的海底熱液礦床，還為陸地生物的繁衍生息供給了基礎場所和物質包養能量。
中國海域是連通全球陸地的主要海域，陸地環流有南海環流和東海、黃海、渤海環流，海底有深海盆地、深海平原、海山、海槽、海溝等類型地貌，豐富的環流系統和海底地貌特征支撐了中國海域復雜的生物棲息地和多樣性的生態系統。中國海域的生物物種分布呈現出從高緯度到低緯度數量明顯增添的趨勢，南海位于全球三年夜陸地生物多樣性中間的印—太交匯區，較東海、黃海和渤海海域面積最年夜，跨越亞熱帶和熱帶、覆蓋淺海和深海，是我國最年夜的陸地生物資源寶庫，其魚類、蝦蟹類、軟體和棘皮動物等分別占中國海域生物物種數量的67%、80%、75%和76%。在多圈層的交互感化下，南海經歷了復雜的演變過程，發育出了寬廣的年夜陸架、峻峭的年夜陸坡、獨特的中心海盆和典範的珊瑚礁等海底地貌，擁有海草床、沙灘、海鹽沼地、紅樹林、珊瑚礁和深海冷泉等眾多典範生態系統，其生物多樣性、全球代表性和中國陸地區域代表性特征顯著。
珊瑚島礁與冷泉是南海最具區域特點的陸地生態系統。遠海珊瑚島礁領土資源的戰略位置凸起、深海冷泉區可燃冰資源的開發潛力宏大，使南海成為我國深遠海探測與資源開發的戰略要地。珊瑚礁是全球陸地生物多樣性中間的奠定者和支撐者，是“巖石—水—生物”等圈層的連通交互點，其對陸地生態系統與生物多樣性的意義嚴重。島礁深部活躍的化能自養型深海冷泉生態系統不僅為魚類、甲殼類和海藻等陸地生物供給了棲息地，也為眾多陸地物種供給滋生場所和覓食場所，是全球生態系統的主要組成部門。
本文聚焦珊瑚島礁和冷泉等典範生態系統，對南海珊瑚島礁生態系統保護及生態建設、深海冷泉生態系統研討及其裝備技術等方面進行論述，提出陸地生態產業發展建議，有助于推動我國陸地生物多樣性保護、陸地資源有序開發應用與陸地經濟高質量發展，對我國陸地生態文明建設和陸地權益維護具有嚴重意義。
南海珊瑚島礁生態系統及生態建設研討結果
珊瑚島礁生態系統
浩瀚的南海分布著近3000座島嶼和島礁，珊瑚島礁生態系統富集的陸地生物高達數萬種，被稱為“陸地中的熱帶雨林”。珊瑚動物是珊瑚礁生態系統的基礎，是維護島礁物種多樣性的關鍵生態要素，珊瑚礁活珊瑚的覆蓋率隨著礁坪、瀉湖到外礁坡區域地位變化不斷晉陞。共生菌科（Symbiodiiaceae）介導的碳、氮循環過程是珊瑚礁生態系統的基礎，共生菌科與珊瑚完全的氮循環過程（圖1）緊密相關，僅靠珊瑚微生物菌群介導的硝化、反硝化和厭氧氨氧化等過程就可以完成珊瑚生態系統的氮循環過程。共生菌科通過葡萄糖、氨基酸和甘油的情勢供給珊瑚共生效能體年夜部門的能量，以綠藻（Ostreobium）為主的內生藻類則為珊瑚礁供給光一起配合用產物。
氣候與陸地酸化、共生生物、生物天敵、人類活動等環境變化顯著影響珊瑚礁生態系統。氣候與陸地酸化：隨著2009—2018年間珊瑚白化事務、陸地酸化及各類應激狀況的發生，全球范圍內珊瑚礁覆蓋率驟減，氣候變熱引發的珊瑚白化問題是導致全球珊瑚礁生態系統穩態明顯退步的重要緣由，假如氣候條件持續惡化，全球陸地區域內的珊瑚礁以現在的銳減速率將于2070年消散。共生生物：當共生蟲黃藻受環境變化離開或逝世亡后會出現珊瑚白化現象，短時間內蟲黃藻的回歸可以讓珊瑚恢復正常，否則珊瑚會因掉往營養供給而逝世亡，最終導致整個珊瑚礁生態系統疾速退步。生物天敵：長棘海星（Acanthaster planci）因其較好的隱蔽性、較快的移動和滋生速率廣泛分布在島礁，是珊瑚礁生態系統的重要捕食者，年夜規模長棘海星的爆發會導致年夜面積珊瑚被啃食，形成珊瑚覆蓋率年夜幅降落，進而對珊瑚礁生態系統形成嚴重的影響；年夜法螺作為珊瑚礁生態系統中少數以長棘海星為食的動物，是有用應對長棘海星和病原菌的生態防控物種。人類活動：沿海開發、富營養化或過度捕撈等都導致了珊瑚礁重要效能物種的覆蓋率減少及多樣性下降。是以，對標“陸地命運配合體”建設，黨的二十年夜報告中強調的“保護陸地生態環境”研討任務已火燒眉毛。
南海珊瑚島礁生態建設研討結果
在我國管轄的南海2.1×106平方千米海域內，廣泛分布著珊瑚島礁，是我國非常寶貴的領土資源，更是我國實施南海開發與陸地生態文明建設的安身點。南海諸島絕年夜部門是珊瑚島礁，包括了在飛騰時期也能顯露水面的49個灰沙島。鐘晉梁等發現在豐富的生物碎屑、非風口浪頭地形和足夠的礁坪寬度等條件下，珊瑚島礁經歷了“潮間帶海灘—裸沙洲—灌叢草被沙洲—灰沙島”的自然發育過程，這種珊瑚自然灰沙島的發育形式為生態造島和生態島礁建設奠基了理論基礎。此后，汪稔等依據地球物理全采芯鉆探和珊瑚沙巖土力學剖析，提醒了珊瑚礁體的塔形結構與巖盆特征，并指出珊瑚礁體的重要成分為生物鈣質。這種由生物鈣質構成的礁體，即生物礁，是“珊瑚自然灰沙島”的具體表現情勢，可作為吹填島礁的填筑資料。是以，安康的珊瑚礁生態系統對維護珊瑚島礁的地質穩態與生態平安極其主要。
《聯合國陸地法公約》規定，海島應該滿足“適宜棲身、適合生產、自然發育”的條件。遵守“順應天然意志、師法天然規律、加快天然進程”的思惟，南海島礁恢復保護工程是世界上最年夜的陸地生態保護工程，其戰略意義極其主要。黨的十九年夜報告明確了“南海島礁建設積極推進”是十八年夜以來獲得的經濟建設嚴重成績之一。近年來，我國對主權海域上美濟礁、渚碧礁、永暑礁等開展了年夜規模的島礁吹填和珊瑚島礁生態系統人工修復等生態建設活動。實際上，南海島礁建設也是我國改造開放40年以來南海權益維護獲得的一項顯著成績，更是南海創新維權形式的勝利舉措。作者團隊掌管的中國科學院戰略性先導科技專項（A類）“南海相關島礁生態建設研討與示范”以厘清促礁成島、實現島礁生態的可持續發展為重要科技目標，聚焦島礁天然演替機制及其可持續發育的促進技術和島礁生態的可持續發展機制焦點科學問題，獲得了一系列標志性結果：在南沙群島南緣珊瑚島礁實施完成了“南科1井”科學鉆探任務。“南科1井”是南海南部第一口穿透礁體的全取芯科學深鉆，總進尺為2 020.2米，取芯率達91%，科學鉆探獲得了全球島礁全取芯深度最年夜的歷史衝破。巖芯顯示了礁體發育過程中經歷多期構造事務，基底為巨厚的英安石、安山質玄武巖，初步確定了島礁較高的整體穩定性。制訂了島礁綠化指南并建包養立了綠色生態示范區。在南海島礁樹立了約10 000平方米近天然、節約型的高效綠色生態示范區和6 000平方米果蔬栽培示范區。完成了29個島礁適生東西種的種植、養護與配套應用技術，有用指導了前場建設任務。出書了《熱帶珊瑚島礁植被恢復東西種圖譜》，制訂了《熱帶珊瑚島礁植被構建喬木種植與養護技術指南》《熱帶珊瑚島礁植被構建灌草藤種植與養護技術指南》《島礁常見病蟲害及防治技術手冊》等。開展了全球最年夜規模的島礁生態系統修復任務。衝破了硨磲貝、珊瑚、海藻等造礁關鍵物種繁育技術，構成了規模化培養，實現了珊瑚礁生態系統人工修復技術集成。在相關重點島礁建成珊瑚礁生態修復示范區共約11 333平方米（170畝），包含培養斷枝32 000株、底播移植珊瑚26 300株、成活率范圍在60%—75%，放流人工滋生鹿角杯型珊瑚幼體約70萬枚、硨磲1 740個、海藻8 000多株、海草6 000株、馬蹄螺約2 000個、1.5—2厘米馬蹄螺苗約30 000個、白脊三列海膽和喇叭海膽約20 000個。初步樹立了島礁海水涵養新機制。通過建成島礁地下水立體自動監測網，證實了島礁陸域地下水逐漸淡化的趨勢，準確把握了地下水淡化進程，為后續島礁海水保護和應用奠基了主要基礎。
冷泉生態系統研討和深海冷泉摸索
冷泉生態系統
冷泉是由海底烴類分化產生的甲烷逸出，在海底構成的流體系統，即海底烴類動力的常見富集區。冷泉是甲烷物態演變與生態演變的關鍵窗口，被發現以來一向是國際研討的熱點。冷泉生態系統是探尋可燃冰的主要標志之一，其食品網和代謝形式也是提醒深海極端性命前沿科學的主要衝破口，聚焦著深海極端環境的化能分解和生物固碳過程。冷泉生態系統具有“三敏捷一土著”的顯著特征：可燃冰樣品脫離原位相均衡環境會敏捷發生分化；深海微生物通過基因調控卵白表達可敏捷響應環境變化；氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaear）等微生物在非原位環境會敏捷發生基因組變化；嗜壓、嗜甲烷的冷泉區棲息生物土著性凸起。冷泉生態系統的化能分解效力為5%—15%，高于天然光一起配合用的廣泛效力（低于3%）并接近人工光一起配合用效力（最高10%），故對冷泉生態系統的研討也是摸索深海生物固碳過程的關鍵。南海在垂直標準上占據著我國85%的冷泉區。2015年，在南海珠江口盆地西部海域發現的海底巨型活動性“海馬冷泉”是我國今朝最年夜的深海冷泉，也是研討現代與歷史甲烷滲漏溫室效應的主要平臺。
深海甲烷占據全球最年夜的甲烷儲庫，研討表白全球陸地中的甲烷水合物儲量為5×1011—1×1012噸碳，相當于今朝年夜氣中碳含量的2—4倍，而這些甲烷水合物年夜多存在于深海沉積物中，又因其是鏈接深海碳循環的主要載體，故而在全球碳循環及其生態效應中飾演著主要腳色。摸索深海甲烷“源—匯”均衡是當前國際研討的新熱點，深海游離態甲烷“二源三匯”過程包含深部熱成因和生物成因的碳“源”與生物、化學和物理固定過程的碳“匯”（圖2）。在海底甲烷“二源三匯”的演變中，可燃冰構成與分化處于甲烷循環網絡的關鍵節點，是深海化能分解生態系統的主要碳源（圖3）；微生物化能分解的生物固碳（甲烷），是深海可燃冰等烴類動力開發碳增匯、碳中和的關鍵。認知深海甲烷“二源三匯”的演變過程，摸索深海微生物化能分解的生物固碳規律，把握海底動力開采過程中甲烷的狀態及其變化趨勢，對支撐深海烴類動力開發與碳增匯極其主要。
冷泉生態系統研討裝置
冷泉生態系統在脫離原位環境后很難進行準確、周全的認知。是以，原位探測與原位實驗是準確和周全認識冷泉生態系統的獨一靠得住手腕。在深海原位探測領域，無人遙控潛水器探測技術雖然相對成熟，但只能獲得孤立的譜圖信息和照片，也受限于單項感應的現象觀測，并不克不及滿足冷泉復雜科學問題的高精度定量研討。此外，陸域多場模擬實驗離不開科研人員的“七竅感應”和定向精準把持調節，無法達到高靈敏、高精度、多場協同的信息處理才能，不克不及實現全方位、多要素、多過程協同把持觀測和定量研討。今朝，國際載人長期海底原位實驗站技術成熟，超過65座海底實驗室建成并持續運行，新建裝置NR-2正處于論證中。在現有技術支撐下的載人原位長周期實驗，即可實現冷泉生態系統的信息處理，是定量研討深海冷泉的關鍵手腕。首批登上NR-1的科學家布魯斯·希森，通過深海原位考核顛覆了本身歷時8年寫成的陸地地質專著中的部門論點，可見深海原位觀測與實驗對陸地理論技術研討的關鍵感化。今朝，在役的俄羅斯載人潛水器“小馬駒”于北冰洋門捷列夫年夜陸架采集了大批地質巖芯，其科研結果為申訴擴展北極把持區域的陸地權益供給了主要依據。但是，我國今朝的載人潛水器與發達國家存在較年夜差距，僅滿足片斷性、小規模的點域性采樣和觀測，遠不克不及滿足深海長期駐留、原位精細觀測、原地實驗與綠色開發的探測與研討需求。是以，為開展長期、原位觀測研討，我國亟須建設載人深海實驗室，開展長期、原位觀測研討。
由于冷泉存在滲漏噴發不連續、區域差異性年夜、分歧時間特征差異較年夜等客觀因包養素，且可燃冰現場試驗存在本錢高、周期長、風險年夜、重復難度年夜等特徵。同時，在觀測離散數據基礎上開展室內模擬和模子研討、進行原位模擬重塑和重復性實驗有利于冷泉和深海甲烷演變規律的研討，室內模擬重塑天然成為研討冷泉和海底甲烷物態演變規律的主要途徑。是以，對冷泉生態系統的研討應轉變為冷泉理論、資源潛力及外界擾動的環境與生態效應原位試驗，將長周期原位立體智能觀測、海底實驗室、有人與無人聰明融會的原位觀測，進行多參數、多相態、多界面保真模擬驗證，故“原位+模擬重塑”的研討方式將是深海環境及生態效應研討的必定趨勢。
聚焦高壓和富甲烷條件下化能分解感化的暗中生物圈、深海烴類動力構成演變過程及生態環境效應等嚴重問題，為把握深海底甲烷“源—匯”規律，解決冷泉生態系統演變、發育動力機制和極端性命演變等前沿科學問題，亟須以衝破化能分解生物固碳（甲烷）的原地實驗、原位觀測和保真模擬研討的裝備技術瓶頸為工程目標，建造冷泉生態系統研討裝置，助力把握深海烴類動力開采過程環境變化及效應研討。具體焦點科學問題包含：冷泉發育動力學機制、極端性命演變過程與環境適應機制、生態固碳（甲烷）的貢獻率；高壓和富甲烷深海環境中的性命戰略與保存戰略，冷泉生態系統元素循環和能量轉換的動態過程；深海底甲烷的物態演變過程與“源—匯”機制，解決深海微生物化能分解的生物固碳機制。
今朝，冷泉生態系統研討裝置已勝利列進國家“十四五”嚴重科技基礎設施規劃，是國際首套面向冷包養泉生態系統的年夜科學裝置，具有不成替換的前沿創新才能。冷泉生態系統研討裝置（圖4）包含海底實驗室分總體、保真模擬分總體和支撐保證分總體，三年夜部門相互支撐、有機融會。海底實驗室分總體，將載人與無人技術高度融會，最多可支撐3名操縱人員和3名科學家在2 000米深海底進行連續30天的實驗研討，為陸地保真模擬分總體供給冷泉樣地基礎數據、保真樣品并驗證模擬結果；陸地保真模擬分總體，在海底原位觀測與研討的基礎上，對冷泉生態系統發育演變過程和可燃冰開采全流程工程技術等進行保證模擬研討，其最年夜任務壓力達2×107帕斯卡，水體總高度15米，可指導原位觀測與實驗計劃設計、重復性驗證結果和規律性認知；支撐保證分總體，由水面保證母船和研發與聰明治理中間組成，為整個冷泉裝置日常運行和海上作業供給配套的保證支撐和聰明治理。
陸地生態產業瞻望與發展建議
近10年來，我國把生態文明建設擺在全局任務的凸起地位，陸地生態環境保護作為主要內容遭到高度重視，黨的二十年夜報告進一個步驟明確“發展陸地經濟，保護陸地生態環境，加速建設陸地強國”。未來，依托天然資源豐富和生態資源潛力宏大的南海，鼎力開展陸地科技與服務創新，引領陸地生態產業體系升級，以高程度陸地生態環境保護促進陸地經濟高質量發展，必將成為我國參與全球競爭的主要手腕。
陸地生態產業發展機遇
構建現代化陸地產業體系是推動陸地經濟高質量發展的必經之路，例如新加坡、荷蘭鹿特丹、英國倫敦等先進國家和地區將口岸物流、海事金融、陸地高端服務等作為旗艦產業，奠基了其在全球陸地中間城市的優勢位置。我國與發達國家仍有差距，但在陸地生態產業上具有強勁的后發優勢。今朝，我國秉持綠色發展的理念，周全推進陸地生態文明建設，陸地生態恢復保護工程世界領先（圖5），成為陸地新興產業發展的主要著力點。
2023年中心一號文件提出“建設現代陸地牧場”的理念，拉響了發展陸地生態產業的沖鋒號。面向陸地強國、碳達峰碳中和等國家戰略，聚焦陸地產業集群培養需求，陸地牧場、陸地游玩、陸地藍碳等陸地生態產業，陸地生態產業迎來了嚴重發展機遇。
陸地生態產業發展建議
面對百年未有之年夜變局，陸地生態產業發展的機遇與挑戰并存，堅持創新驅動發展，不斷衝破陸地科技，建設以實體經濟為支撐的陸地生態產業體系，將是南海尋求陸地經濟高質量發展的主要路徑之一。著眼島礁生態系統和冷泉生態系統的特征，安排陸地生態產業，年夜有可為。
堅持綠色發展理念，以島礁為基點，進步可再生動力供應才能。面向島礁建設發展的動力供給保證需求，依托島礁地輿地位、氣候條件、資源條件，評估島礁地點地區的太陽能、風能、陸地能（如潮汐能、海浪能）等可再生動力資源情況，公道布局可再生動力項目，研發適應海島氣候和陸地環境的設備，建設相應的發電和儲電設施（太陽能發電站、風力發電場、陸地潮汐能、海浪能發電站、蓄能電站等），晉陞我國島礁區域可再生動力的供應才能，為經濟社會發展和陸地強國建設供給清潔、可持續的動力支撐保證。
踐行“年夜食品觀”，以島礁為基地，打造南海“藍色糧倉”。南海島礁海域具有溫度適宜、水質優良、魚類資源豐富、“自然漁場”等得天獨厚的地輿環境和資源條件，適合發展海水養包養網殖業。依托島礁資源，以珊瑚礁生態系統養護為焦點，以人工魚礁建設、資源養護增殖的方法建設海水養殖示范區，引進并培養優良的養殖品種、加強養殖設施設備的研發和應用、衝破養殖平臺的可持續動力、養殖網箱防污損等關鍵技術；同步加年夜環境監測和捕撈管控力度，做好淨化管理與捕撈強度管控，發展種業、裝備與生態保護一體的現代化產業鏈，推廣陸地生態安康養殖形式，為我國的食物糧食平安和農業可持續發展供給無力保證。
瞄準國民生涯新需求，開發島礁休閑游玩新產品。應用島礁的特點資源，在生態優先綠色發展的原則下，開發島礁天然景觀（海島探險、珊瑚礁觀光、海上日出日落等）、歷史文明與風俗風情（文明親身經歷游、科普教導、漁俗文明等）等游玩產品，根據個性化需求供給定制化的產品和服務（私家海島度假、主題游等），不斷拓展“1+N”島礁休閑娛旅生態產業，讓搭客在觀賞天然美景的同時感觸感染文明魅力和深度參與的親身經歷感。別的，重視運用年夜數據、云計算、物聯網、人工智能等現代信息技術，支撐島礁的聰明游玩服務，通過不斷創新和完美，滿足游客多元化需求，推動島礁游玩業高質量發展。
聚焦“雙碳”目標，發揮冷泉碳匯和碳埋躲效能，釋放陸地藍碳潛力。深海甲烷是全球最年夜的甲烷儲庫，深刻研討深海冷泉生態系統中甲烷的“二源三匯”特徵，認識深海甲烷碳循環過程與碳增匯機理、把握冷泉區域典範物種、化學固碳（甲烷）、儲碳維持機制，開發深海物理—化學—生物協同的碳（甲烷）捕集、碳增匯技術與固碳、碳埋躲（有機物海底沉積）技術，構建系統的深海甲烷負碳排放技術、計量體系、監測技術、操縱規范和評價技術方式體系，制訂甲烷相關的藍碳買賣規則和標準，健全藍碳市場體系，激活深海冷泉藍碳經濟的宏大活氣。
（作者：劉鑫，南邊陸地科學與工程廣東省實驗室；張偲，南邊陸地科學與工程廣東省實驗室 中國科學院南海陸地研討所。《中國科學院院刊》供稿）
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