[科普中國]-海洋生物普查計(jì)劃

海洋生物普查計(jì)劃（Census of Marine Life，COML）20世紀(jì)90年代，由美國率先開展，并逐漸發(fā)展為45個(gè)國家和地區(qū)參加的，調(diào)查世界大洋海洋生物多樣性、分布和豐度等的國際海洋研究十年計(jì)劃。1

簡介全球海洋生物普查計(jì)劃是一個(gè)在全球尺度上評估和解釋海洋生物分布、豐度和多樣性的國際計(jì)劃，該計(jì)劃為期十年(2001-2010)，目前已有80多個(gè)國家參與，研究領(lǐng)域非常廣泛，包括海洋動(dòng)物種群的歷史、海洋領(lǐng)域現(xiàn)場項(xiàng)目、海洋動(dòng)物種群的未來、海洋生物地理信息系統(tǒng)。其中海洋領(lǐng)域現(xiàn)場項(xiàng)目又具體劃分為14個(gè)項(xiàng)目：近岸水域海洋生物多樣性，珊瑚礁生物多樣性，陸架邊緣海生物多樣性，深海平原生物多樣性，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)-緬因?yàn)成锒鄻有?、太平洋陸架跟蹤?jì)劃、洋中脊計(jì)劃、深?；芎铣缮鷳B(tài)系統(tǒng)生物多樣性、海山生物普查、浮游動(dòng)物普查計(jì)劃、太平洋水域生物標(biāo)記、北冰洋生物多樣性、南極海洋生物普查和海洋微生物普查計(jì)劃。1

計(jì)劃的背景及目的海洋蘊(yùn)藏著豐富的資源，它不但提供人類重要的動(dòng)物蛋白質(zhì)來源，同時(shí)也因調(diào)節(jié)氣候、產(chǎn)生氧氣而成為地球上最大的維生系統(tǒng)(life supporting sys-tem)，是人類可否永續(xù)存活的關(guān)鍵。海洋是地球上所有生命的起源之地，是培育生命的搖籃。海洋生物不但是基礎(chǔ)科學(xué)研究的重要材料，在遺傳資源利用、醫(yī)藥、民生、保健、能源、旅游及仿生材料等方面的應(yīng)用則更是潛力無窮, 是未來的明星產(chǎn)業(yè)對象。但是由于工業(yè)化革命、人口膨脹后對海岸土地利用及漁業(yè)資源的需求增加等原因，在過去的五、六十年內(nèi)，因過度捕撈、海岸及海底棲息地破壞、污染及外來種入侵等人為因素的威脅不斷加劇，加之全球暖化、氣候變遷的推波助瀾，已使得全球各地的漁業(yè)資源銳減，海洋生物多樣性正在快速消失。溫室效應(yīng)、CO2濃度升高所造成的海水升溫與海洋酸化(ocean acidification)以及死亡區(qū)(dead zone)數(shù)目增加等問題日趨嚴(yán)重，若再不積極面對及改善，可預(yù)見在今后50–100年后，海洋生態(tài)系統(tǒng)將會(huì)因海洋生物物種的滅絕而崩潰，生活在陸地上的動(dòng)物包括人類也難以生存。

然而令人不解的是，人類對占地球71%的面積和99%的生命棲息地的海洋，即所謂的“內(nèi)太空”卻所知甚少，所投入的人力與經(jīng)費(fèi)遠(yuǎn)不如我們對探月及探索“外層空間”多。以致于我們對“海洋中到底居住著哪些生物”這樣的簡單問題迄今仍無法回答。主要原因在于人類已探索的海洋區(qū)域只占5%左右。

海洋生物多樣性的調(diào)查研究史大致可分為三個(gè)階段：(1)18世紀(jì)，特別是歐、美的航海探險(xiǎn)及科考之旅，如“小獵犬號(hào)”， “挑戰(zhàn)者號(hào)”環(huán)球之旅；(2)20世紀(jì)中期，特別是五、六十年代，發(fā)達(dá)國家的研究機(jī)構(gòu)及調(diào)查船開始有計(jì)劃地在全球各地采集樣品；(3)90年代以后, 利用一些新的海洋考察工具，各國開始醞釀一些國際間合作的調(diào)查研究計(jì)劃?！昂Ｑ笊锲詹橛?jì)劃”的產(chǎn)生緣于1995年美國科學(xué)院的一份研究報(bào)，該報(bào)告指出全球人口不斷增加，將對海洋生物物種多樣性造成不可逆的破壞，但我們卻對海洋生物多樣性所知甚少，存在的知識(shí)鴻溝(knowledge gap)非常巨大。而造成此鴻溝的主要原因是缺少分類學(xué)家，分類工作日益式微, 且分類學(xué)仍未受到應(yīng)有的重視。

海洋生物物種調(diào)查研究的不足，導(dǎo)致信息不足，以致無法妥善有效地管理或保護(hù)許多重要的海洋經(jīng)濟(jì)物種或生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵種資源。待許多物種滅絕之后，也就悔之晚矣。為了扭轉(zhuǎn)該不良局勢，由各國的海洋學(xué)專家共同組織了這項(xiàng)有史以來規(guī)模最大、歷時(shí)最久、范圍最廣的全球海洋生物物種普查工作。希望能回答“海洋生命的過去、現(xiàn)在和未來”這一關(guān)鍵命題，從遺傳、物種、群落到生態(tài)系統(tǒng)的不同層次來建立海洋生物多樣性的調(diào)查研究及知識(shí)體系，以期能達(dá)成漁業(yè)資源可持續(xù)利用之目的。1

計(jì)劃的發(fā)起及內(nèi)容計(jì)劃真正的發(fā)起人是全球海洋生物多樣性的領(lǐng)銜科學(xué)家、New Jersey州Rutgers大學(xué)的Fred Grassle教授，他于1996年向Alfred P. Sloan Founda-tion辦公室的計(jì)劃官員Jesse Ausubel建議并構(gòu)思如何來解決海洋生物多樣性知識(shí)鴻溝的問題，兩人就在Woods Hole海洋研究所的小鎮(zhèn)上開始討論。幾周后，Ausubel表示：“我們已經(jīng)幫助天文學(xué)家在數(shù)清天上所有的星星了，為何不讓我們也幫幫海洋學(xué)家到海里去清點(diǎn)所有的魚類呢”？由于Grassle對于無脊椎動(dòng)物的偏愛，在基金會(huì)的資助下，他的“全球海洋生物普查”計(jì)劃美夢成真。后來的5年內(nèi)，來自全球不同生物類群和領(lǐng)域的海洋生物學(xué)專家，就開始聚集在美國、英國、希臘及泰國等地開會(huì)，研討出一項(xiàng)為期10年的“全球海洋生物普查計(jì)劃”。

這項(xiàng)計(jì)劃和過去著名的“人類基因組計(jì)劃”(HGP)或“世界大洋環(huán)流實(shí)驗(yàn)”(WOCE)等大計(jì)劃的主要不同之處在于：以上這些計(jì)劃只用了單一的技術(shù)和工具去回答一個(gè)大問題，而該普查計(jì)劃所使用的方法則復(fù)雜得多，從橡皮筏到深海潛具，從分子生物學(xué)到衛(wèi)星遙測等各種工具，去探索小到微生物大到鯨魚等各種海洋生物的多樣性、分布及其豐富度，從漁民所關(guān)心的資源匱乏到多樣性保護(hù)人士所擔(dān)心的物種滅絕及棲息地喪失等。因此海洋生物普查計(jì)劃所需要?jiǎng)訂T的人力物力，及不同人員之間協(xié)調(diào)與分工合作也是前所未有的。

計(jì)劃本身有國家和區(qū)域執(zhí)行委員會(huì)(National and Regional Implementation Committee，NRIC) ，由跨學(xué)科的360多位國際知名學(xué)者組成，委員會(huì)每年舉行3次會(huì)議，搜集整理該地區(qū)許多已發(fā)表及未發(fā)表的資料，共有13個(gè)國家或地區(qū)組成了CoML的國家或區(qū)域委員會(huì)來配合推動(dòng)此工作，他們來自澳大利亞、加拿大、中國、日本、印度尼西亞、韓國、南非、美國、加勒比海區(qū)域、歐洲、南美、印度洋區(qū)域、非洲等13個(gè)國家和地區(qū)。由這些組織再分別召集各國的學(xué)者、政府機(jī)關(guān)、民間團(tuán)體及管理者等來負(fù)責(zé)收集、整理及評估當(dāng)?shù)睾Ｑ笊锏臓顩r。通常討論的結(jié)果是專家及政府合作單位再去提請更多的研究計(jì)劃來充實(shí)或補(bǔ)充最急迫需要解決的海洋生物地理分布信息等問題。

普查計(jì)劃的內(nèi)容包括14項(xiàng)子計(jì)劃，結(jié)合國際海洋研究科學(xué)委員會(huì)(SCOR)的觀測新技術(shù)，利用最先進(jìn)的儀器技術(shù)來進(jìn)行實(shí)地考察。此外，還包括海洋動(dòng)物種群歷史研究(History of Marine Animal Populations，簡稱HMAP)、海洋動(dòng)物種群預(yù)測研究(Future of Marine Animal Populations，簡稱FMAP)和海洋生物地理信息系統(tǒng)(Ocean Biogeographic Information System，簡稱OBIS) (http://www.iobis. org)三項(xiàng)工作。1

計(jì)劃的豐碩成果2010年10月7日, 在倫敦大英皇家科學(xué)研究所、皇家學(xué)會(huì)以及自然史博物館，有超過300名海洋生物普查計(jì)劃的主持人聚會(huì)，分享他們的豐碩成果，并討論這些成果所帶來的影響。

發(fā)現(xiàn)的新物種10年來，海洋生物普查計(jì)劃在已有23萬種海洋生物基礎(chǔ)上又增添了2萬多種。截至2010年10月在倫敦舉辦成果發(fā)表會(huì)時(shí)，共發(fā)表了1,200多個(gè)新種，同時(shí)還有5,000多個(gè)新種有待描述，圖1示例幾種CoML報(bào)道的生物新種。研究結(jié)果還表明， 一些過去認(rèn)為稀有的物種, 其實(shí)是很常見的。這些優(yōu)秀的成果除了過去幾年陸續(xù)發(fā)表在國際媒體、期刊和一些綜合性的報(bào)道外，也可在該計(jì)劃的網(wǎng)站上查閱， 甚至可以下載去年出版的First Census of Marine Life 2010: Highlights of a Decade of Discovery一書進(jìn)行詳閱。2009年出版的World Ocean Census一書則包括不少首次被人類發(fā)現(xiàn)的深海物種， 驚奇有趣。

在所發(fā)現(xiàn)的類群中，又以甲殼類、軟件動(dòng)物及魚類物種豐富度最高，占所有海洋物種的50%以上，原生生物及藻類各占10%。這種比例隨地區(qū)不同及各地分類專家人數(shù)不同而異?；旧鲜? 一個(gè)國家專家數(shù)和出版的圖鑒愈多、海域面積愈遼闊，則種類愈豐富; 如果研究愈深入，特有種的數(shù)目會(huì)減少。

總之，普查的成果以書籍、期刊論文、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、影像與照片等方式記錄和發(fā)表。普查共出版專著或圖鑒10本，學(xué)術(shù)期刊專輯有17冊。

OBIS數(shù)據(jù)庫CoML計(jì)劃構(gòu)建了全球最大的在線海洋生物地理數(shù)據(jù)庫Ocean Biogeographic Information System (OBIS)。OBIS數(shù)據(jù)庫可以說是海洋資源管理及應(yīng)用的最有力工具，各國政府可借助該系統(tǒng)來進(jìn)行國家和地區(qū)生物多樣性與資源評估，履行其對《生物多樣性公約》(Convention on Biological Diversity)的義務(wù)和其他國際承諾。目前該數(shù)據(jù)庫已收集到普查前后的共計(jì)874個(gè)數(shù)據(jù)庫，3,000萬條物種原始分布數(shù)據(jù), 已成為全球生物多樣性信息機(jī)構(gòu)(Global Bio-diversity Information Facility, GBIF)最重要的信息提供者。在物種描述部分己收集有19萬種海洋生物的圖文資料，成為全球生命大百科(Encyclopedia of Life， EOL)物種頁面(taxon page)的最主要提供者。但其物種描述及分布數(shù)據(jù)在各類群中的詳細(xì)程度并不一致，鯨豚類已達(dá)88%，魚類為79%，但棘皮動(dòng)物和苔蘚動(dòng)物則分別只有26%和18%，低等及微生物也很不完整。

目前OBIS網(wǎng)頁已有英、法、西和日語幾種版本,，但尚無中文版，未來將用Web 3.0方式來架構(gòu)。應(yīng)用OBIS數(shù)據(jù)可以依照7項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)選出全球生態(tài)或生物的顯著海域(Ecologically or Biologically Significant Areas，EBSAs)；亦可建構(gòu)海洋棲息地模式，以物理與生物環(huán)境及物種名、高階元類群、地理區(qū)域、水深和時(shí)間等方式來進(jìn)行查詢，并可做出空間分布格局；OBIS兼具統(tǒng)計(jì)功能，可利用GLM模式依指定的溫度、鹽度和深度繪出每個(gè)物種的分布趨勢。OBIS數(shù)據(jù)庫中有3,000萬條原始分布資料，可繪出250萬張OBIS-SEAMAP，也可在時(shí)間軸上進(jìn)行海洋觀測的取樣、SDSS模式預(yù)測等等。

由于OBIS數(shù)據(jù)庫內(nèi)容豐富而全面，聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)政府間海洋學(xué)委員會(huì)(Intergov- ernmental Oceanographic Commission)在2009年聯(lián)合國大會(huì)上，將OBIS列為其在國際海洋數(shù)據(jù)與情報(bào)交換系統(tǒng)(International Oceanographic Data and Information Exchange, IODE)下的計(jì)劃之一，而可以在未來加以持續(xù)運(yùn)行和維護(hù)。1

研究成果的效益普查項(xiàng)目科學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主席、澳大利亞海洋科學(xué)研究所所長Ian Poiner在接受記者采訪時(shí)曾說： “這是歷史上首次進(jìn)行的全球海洋生物普查。海洋浩瀚，這次普查雖然只探索了其中的一部分，但普查所留下的科學(xué)數(shù)據(jù)、研究方法和國際標(biāo)準(zhǔn)等有助于今后繼續(xù)進(jìn)行大規(guī)模海洋研究”。除了發(fā)現(xiàn)新物種及建立OBIS數(shù)據(jù)庫之外，其他幾項(xiàng)具體的效益如下：

(1)確立了目前海洋生物的多樣性、分布和豐富度的基線，為未來變遷的評估奠定了基礎(chǔ)。普查發(fā)現(xiàn)，海洋生物實(shí)際上比想象得更為豐富，也更相互依存。漁獲量記錄、魚骨、貝殼和其他可信的文獻(xiàn)記錄顯示，人類從幾千年以前就開始大量利用和消耗海洋生物。

(2)利用各種無線電發(fā)報(bào)標(biāo)志器及衛(wèi)星追蹤裝置，繪制了許多大型海洋動(dòng)物洄游或遷徙的路線和繁殖區(qū)域，如座頭鯨(humback whale)、抹香鯨(sperm whale)、灰鯨(grey whale)、藍(lán)鯨(blue whale)、海獅(sea lion)、海豹(seal)、海象(elephant seal) 、長尾鯊(thresher shark)、白鯊(white shark)、灰鯖鮫(blue shark)、赤蠵龜(loggerhead turtle)、翻車魚(ocean sunfish)、黑鮪(bluefin tuna)、長鰭鮪(albacore tuna)、黃鰭鮪(yellowfin tuna)、革龜(leather turtle)、信天翁(albatross)、洪堡烏賊(Humboldt squid)等，這些數(shù)據(jù)可作為漁業(yè)管理或劃設(shè)海洋保護(hù)區(qū)的重要參考。

(3)了解了哪些海域己充分調(diào)查，以及哪些海域尚待勘測。全球尚有20%的海洋未被勘測，特別是深海及遠(yuǎn)洋的中、下水層深海珊瑚、海山、海溝、冷泉、熱泉等未知區(qū)域。

(4)發(fā)現(xiàn)了過去對深海的影響主要是廢棄物處理，但如今則主要是來自漁業(yè)、石油和礦物提煉。破壞海洋生物多樣性的主要原因按比例依次是過度捕撈(55%)、棲息地破壞(37%)、外來入侵種、污染及氣候變遷三者則不到8%；而預(yù)測未來最大的影響則來自氣候變化。對環(huán)境歷史的研究顯示，部分海洋棲息地和生物資源受到人類的影響已長達(dá)數(shù)千年；但如果棲息地獲得保護(hù)，資源恢復(fù)雖然緩慢，但仍能奏效；近海和內(nèi)海海域受到的人為影響最為嚴(yán)重；生物多樣性遭受最大威脅的地方是內(nèi)海和人口稠密的區(qū)域, 例如地中海、墨西哥灣、波羅的海、加勒比海以及中國的大陸架; 海洋經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)和陸地來源的污染物正在對海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康產(chǎn)生前所未有的影響。

(5)建立了世界海洋物種名錄數(shù)據(jù)庫(WorldRegister of Marine Species, WoRMS)。截至2011年1月, 除微生物之外，超過20萬的海洋物種已被描述，估計(jì)至少有超過75萬個(gè)物種尚待描述。最為大家所熟悉的海洋動(dòng)物，例如鯨類、海豹和海象等，僅占海洋生物的極小部分。海洋中可能生活著數(shù)十億類微生物。在海洋中，少數(shù)類型處于支配地位，而無數(shù)豐富度較低的種類則占觀測到物種的大多數(shù)。如果這個(gè)多樣性極其豐富的海洋發(fā)生變化，可能對地球的生態(tài)系統(tǒng)造成深遠(yuǎn)的影響。

(6)全球海洋的物種豐富度目前是以澳大利亞、日本及中國大陸位居前三名，分別為33,000、33,000及22,400多種。但如以該區(qū)域的海域面積來標(biāo)準(zhǔn)化，則以韓國、中國、南非、波羅的海、墨西哥灣為最多, 而阿拉斯加及南、北極海域的物種最少。如以特有種數(shù)來看， 從多到少依次為澳大利亞、新西蘭、南極、南非、加勒比海、中國、日本、地中海等地。這些統(tǒng)計(jì)知識(shí)， 其實(shí)與各國分類學(xué)知識(shí)能力的強(qiáng)弱有關(guān)：澳洲、中國及歐洲有相對較佳的分類能力及較多的調(diào)查船，但全球博物館或標(biāo)本館中仍有1/4的標(biāo)本尚待命名。目前最大的困難是許多生物多樣性大國(mega-diversity countries)皆為發(fā)展中國家，對遺傳資源保護(hù)甚為嚴(yán)格，不輕易讓國外學(xué)者入境采集及攜回研究，故仍有很多海洋新物種仍待被調(diào)查發(fā)現(xiàn)及描述。

(7)提供培養(yǎng)個(gè)人、機(jī)構(gòu)、國家及地區(qū)的分類及生態(tài)調(diào)查研究能力。通過普查計(jì)劃將大大地豐富今后數(shù)十年的海洋生物知識(shí)。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

屈明 - 副研究員 - 西南大學(xué)