象山港浮遊生態係統曆史演變示意圖 董涵 製圖

　　樂(le) 鳳鳳

　　黨(dang) 的十九大報告指出“人與(yu) 自然是生命共同體(ti) ，人類必須尊重自然、順應自然、保護自然”。認識生態係統演變規律，科學指導海洋空間規劃、管製和修複，探索人海和諧的空間發展道路，是自然資源部海洋生態係統動力學重點實驗室（依托單位：自然資源部第二海洋研究所）建設的使命。

　　海灣是承載自然變化與(yu) 人類活動的最重要區域之一，其環境惡化引起生態係統退化和資源衰退，對社會(hui) 經濟產(chan) 生負反饋。浙江省海灣生態健康肩負著“重要窗口”的展示作用。浙江省象山港作為(wei) 中國典型的亞(ya) 熱帶海灣生態係統，擁有獨特的地形、水動力和生物群落，其生態係統對人類活動與(yu) 自然變化的響應是對海灣空間單元開發格局的重要反饋。

　　針對美國切薩皮克灣、納拉甘西特灣，日本東(dong) 京灣，法國布雷斯特灣和中國膠州灣、大亞(ya) 灣等的多年研究表明，富營養(yang) 化和海水升溫是近岸海灣的普遍問題。日前，自然資源部海洋生態係統動力學重點實驗室近海生態研究團隊以東(dong) 海狹長形半封閉海灣象山港為(wei) 研究區域，係統揭示了富營養(yang) 化和海水升溫疊加影響下海灣浮遊生物的演變格局。相關(guan) 成果發表在《海洋汙染通報》《河口與(yu) 海岸》《河口、海岸和大陸架》《浮遊生物研究》等國際海洋學和浮遊生態學主流期刊。

海水升溫作祟，能量上行受阻

　　該研究發現，富營養(yang) 海灣大量浮遊植物生物量不能有效傳(chuan) 遞到高營養(yang) 級生物。

　　生物量是生態學術語，指單位麵積（體(ti) 積）內(nei) 某類生物的總重量。浮遊植物是進行光合作用的初級生產(chan) 者，高營養(yang) 級生物是食物鏈中捕食浮遊植物的浮遊動物和魚類等。

　　該研究主要完成人之一、自然資源部第二海洋研究所研究員江誌兵介紹，象山港屬亞(ya) 熱帶高生產(chan) 力（即浮遊植物生物量高）海域，較大個(ge) 體(ti) （微型， 2~20微米；小型，>20微米）浮遊植物占比超過80%，較小個(ge) 體(ti) （微微型，<2微米）浮遊植物占比較小。江誌兵介紹，近10年象山港汙染得到有效控製，水體(ti) 富營養(yang) 化沒有進一步惡化，但以氮、磷計，隻能長期維持在四類水體(ti) （適用於(yu) 海洋港口、海洋開發作業(ye) 區）；與(yu) 此同時，先後上馬的寧海國華和大唐烏(wu) 沙山兩(liang) 個(ge) 濱海電廠排放大量高溫廢水，疊加氣候變暖，使得象山港生態係統麵臨(lin) 海水快速升溫的壓力。在富營養(yang) 化和暖化影響下，葉綠素a濃度和初級生產(chan) 力逐漸升高，且個(ge) 體(ti) 大於(yu) 20微米的浮遊植物占比增加明顯。然而，較大個(ge) 體(ti) 的浮遊動物（大中型，>505微米）生物量和豐(feng) 度卻呈現下降趨勢，漁業(ye) 資源也明顯下降。

　　為(wei) 尋找其原因，研究團隊通過同步多參數高密度采樣法，利用隨機森林模型研究發現，象山港浮遊動物生物量不會(hui) 隨浮遊植物生物量增加而增加，且兩(liang) 者的比值隨浮遊植物生物量增加而降低，表明大量浮遊植物能量不能通過食物鏈有效傳(chuan) 遞到高營養(yang) 級生物。研究同時發現，浮遊動物對升溫最敏感，溫度升高促進了小個(ge) 體(ti) （中小型，200~505微米）浮遊動物增加，而較大個(ge) 體(ti) （>505微米）的數量降低，即浮遊動物整體(ti) 趨於(yu) 小型化，造成較大個(ge) 體(ti) 浮遊植物生物量無法通過浮遊動物攝食向高營養(yang) 級生物傳(chuan) 遞。

狹長地形決定，生態演變異質

　　該研究發現，亞(ya) 熱帶狹長形海灣浮遊生物長期演變顯現時空異質性。

　　據介紹，時空異質性也是生態學用詞，指生物和非生物環境隨時間變化、同時在空間分布上不均勻。

　　象山港屬亞(ya) 熱帶狹長形半封閉海灣，理化環境和生物群落具有顯著的季節變化和空間異質性。基於(yu) 此，研究團隊推測營養(yang) 鹽、水溫和浮遊生物的長期變化可能也存在時空異質性，並利用1980年~2019年的曆史數據驗證了該假設。

　　據該研究主要完成人之一、自然資源部第二海洋研究所副研究員杜萍介紹，大中型浮遊動物生物量於(yu) 2005年電廠運行後快速下降，主要發生在夏、秋季的港底、港中部，這正是無機氮和水溫同步升高顯著的季節和區域，說明富營養(yang) 化和高溫的共同作用明顯抑製了大中型浮遊動物生物量，其中一個(ge) 重要原因是夏季電廠排水口水溫超過了優(you) 勢種（中型橈足類）的致死溫度，而個(ge) 體(ti) 較小的短尾類幼體(ti) 和劍水蚤比例增加。研究團隊還發現，在遠離港頂、港中部溫排水數十公裏的港口區域，浮遊動物變化趨勢與(yu) 港底、港中部明顯不同，未見數量下降；港口區主要受港外海水影響，春季受長江衝(chong) 淡水影響的時期，浮遊動物數量甚至呈現明顯上升趨勢，與(yu) 長江口浮遊動物變化趨勢高度一致。

　　“象山港生態演變時空異質性這個(ge) 案例，意味著在進行區域規劃和開發時，要尊重自然規律，合理布局、有限發展，方能維係海灣經濟與(yu) 生態的可持續協調發展。”杜萍說。

生態結構變化，傳遞能效下降

　　總結該研究，食物鏈結構變化降低了生態係統能量傳(chuan) 遞效率。

　　據介紹，太陽能通過浮遊植物光合作用進入海洋生態係統，然後從(cong) 浮遊植物逐級轉移到上一營養(yang) 級，而上一營養(yang) 級與(yu) 下一營養(yang) 級吸收能量的比值為(wei) 生態係統的能量傳(chuan) 遞效率。

　　研究團隊綜合理化因素和各營養(yang) 級生物的長期變化和異質性特征推導出象山港中底部浮遊生態係統的演變過程：富營養(yang) 化和暖化增加了浮遊植物生物量，尤其促進個(ge) 體(ti) 較大的矽藻和甲藻生長，但海水升溫不利於(yu) 較大型浮遊動物繁殖，導致大粒徑浮遊植物缺少有效的攝食控製。同時，冬季海水變暖加速了浮遊植物生長，疊加同期浮遊動物攝食作用較弱，引起藻華加劇，且藻華時間從(cong) 春季提前至冬季。浮遊植物旺發產(chan) 生的初級生產(chan) 力無法有效傳(chuan) 遞到較高營養(yang) 級的浮遊動物和魚類，造成牧食食物鏈效率降低。因此，除過度捕撈外，富營養(yang) 化與(yu) 變暖加劇引起的浮遊生物粒級結構和物候過程改變也是象山港漁業(ye) 資源較20世紀80年代明顯下降的重要原因。此外，微食物環作為(wei) 初級生產(chan) 力傳(chuan) 輸的補充途徑，相對重要性可能增強，其變化對能量傳(chuan) 遞效率的影響有待研究。

　　該研究結果豐(feng) 富了海灣生態學的科學認知，提示內(nei) 灣水交換能力差的海灣，需嚴(yan) 格控製陸源營養(yang) 鹽輸入，並減少網箱養(yang) 殖和蝦塘養(yang) 殖；同時嚴(yan) 格控製電廠溫排水的溫升範圍，尤其在高溫季節。生態修複工作以提升生態係統的穩定性、提高藍色碳匯效率等生態服務功能為(wei) 目標，該研究為(wei) 海灣生態修複提供了科學支撐，支持內(nei) 灣養(yang) 殖大型經濟藻類（海帶等）和濾食性貝類（牡蠣等）、底播毛蚶、菲律賓蛤仔等土著貝類，以降低水體(ti) 營養(yang) 鹽濃度、減少浮遊植物藻華的發生。