当前，海洋对人类生存与社会发展的重要性已经受到广泛的承认与关注，但是，人类对整个海洋及其中栖息的生命和生态系统的了解、对生物资源的合理开发利用手段和有关资料的积累仍然十分有限，难以满足有效保护与持续发展的需要。如何进一步探索海洋、保护海洋、合理地开发利用海洋成为当今社会共同关注的一个重大问题。有关科学技术的迅速发展，为人类全面认识和进一步了解海洋及其生命活动的过程与机制、认识海洋生物多样性的变化及其原因提供了更为优越的技术手段和仪器设备。为此，国际上一些科学家发起了利用先进技术在全球范围进行一次海洋生物多样性调查的联合行动，即国际海洋生物普查计划（CoML）。

 

CoML的目标是评估和解释海洋物种不断变化的多样性、分布和丰度，从而了解海洋生命的过去和现在，并预测其未来的发展趋势。目前已吸引了80多个国家参与。

 

CoML的研究范围非常广泛，从冰冷的极地到温暖的热带水域，从人类接触最多的潮间带到11000m深的海沟。目标生物包括从微小的浮游生物到海狮，再到深海沉积物中的蠕虫，也包括生活在海山和其他能够耐受海洋热液的生物。

 

CoML将海洋现象分为已知的、未知的和不可知的。CoML将排除已知和不可知的现象，重点研究通过当前的技术条件可以探索和了解的未知现象，即可知的未知。同时，随着技术的发展，CoML也将不断重新界定未知和不可知的现象。CoML按照调查的技术和难度把世界海洋归类为六大领域（见表1），在各领域利用有效的探测方法开展一个或多个项目。

 

CoML科学指导委员会确定该计划的任务是回答三大问题：什么过去生活在海洋中？即进行海洋动物种群的历史（HMAP）研究；什么现在生活在海洋中？即开展海洋领域现场调查项目；什么将来生活在海洋中？即进行海洋动物种群的未来（FMAP）研究。其中海洋领域现场调查项目在所归类的六大领域中又细分为不同的项目，如表2所示。

 

发展海洋生物地理信息系统（OBIS）。OBIS是该计划的信息基础，将综合海洋生物普查计划所有调查项目的资料以及世界上其他的海洋数据库。其目标是编绘动态的全球数字地图，解释准确鉴定的海洋物种与其分布位置和数量丰度的关系，通过互联网提供所有与环境数据、地图和模型集成的产品。

 

 

HMAP是该计划的历史部分，目标是要弄清人类活动和自然因素在海洋生态系统进化中动态的相互作用，扩展动物种群的时间系列，提高生物学、经济学和海洋学数学模式的预测能力，建立大规模渔业开始之前世界海洋的图像。

 

HMAP采用一种个例研究的方法。个例研究在范围上通常是区域性的，随着HMAP的发展，HMAP将通过新的个例研究进一步扩大其地理范围。特别感兴趣和有潜力的区域是东南亚、威德尔海和地中海。HMAP也将努力对不同的个例研究以及与CoML的其他组成部分进行综合。正如CoML的其他项目一样，通过HMAP收集的资料将成为OBIS的一部分，届时，将使用生态模型检验生态学和人类对海洋群落影响的假说，重建全球海洋种群的历史图像。

 

1．人类活动的边缘（Human Edges）

 

（1）近岸水域自然地理（NaGISA）

 

NaGISA的目标是从环太平洋近岸水域开始，沿纬度和气候变化评价和解释世界海洋近岸的生物多样性格局。它采用一种简单的、节省成本的、低技术含量的采样方案。它将在全球范围内从高潮带到20m水深确定一系列标准断面，这些断面可在50年甚至更大的时间框架内重复使用。NaGISA将为长期的监测提供基线资料，为回答生物多样性随经纬度变化有关的基本问题提供信息。NaGISA的最大优势在于能够满足CoML覆盖全球生物多样性的目标，研究人员将构建一个标准化的数据框架，用于测试大量的生态学理论和解决实际问题。

 

（2）全球珊瑚礁生态系统普查（GCCRE）

 

GCCRE的目标是针对复杂的珊瑚礁生境，按纬度和气候区，采用类似于NaGISA的标准方法开展调查，借以评价和解释珊瑚礁受到全球变化进一步影响之前的生物多样性格局。工作重点将集中在：①现有的珊瑚礁生物生态学和分类学信息的收集和综合；②发展新技术，特别是以DNA为基础的、能加快描述和了解珊瑚礁生物多样性的技术；③对于分类学上研究不足的类群的研究，尤其是海绵、软体动物、多毛类等；④评价采样装置，描述不同人类扰动下的珊瑚礁的多样性和恢复力；⑤向OBIS提供新采集和综合的数据；⑥估计可能影响未来珊瑚礁生物多样性的风险；⑦建立全球珊瑚礁行动计划。

 

（3）区域生态系统——缅因湾计划（GoMA）

 

GoMA是一个记录缅因湾生物多样性格局和相关过程的项目，将被用来对该地区建立以生态系统为基础的管理。GoMA的目标是在近海陆架区，获得足够的生物学知识，在一个大的海洋环境中进行以生态系统为基础的管理。该计划将提高对生物多样性和生态系统过程的认识，其研究范围将集中于缅因湾、乔治滩及附近的陆坡海域以及新英格兰海山的海洋生物。研究队伍将利用最新的技术进行综合的研究，目标是了解该海湾的生物地理学及其控制过程。

 

（4）太平洋陆架跟踪项目（POST）

 

POST是一个应用新的电子标记技术来研究太平洋鲑的海洋生命历史的重要计划。目标是为北美西海岸的太平洋幼鲑和其他小至10克的种类建立永久性的声学跟踪系列。POST所集中的两个区域之一是发展一个永久的、陆架尺度的海洋遥感系统。一旦证明这种标记方法对鲑鱼有效，它们可被用于大范围的海洋物种。按其最大潜力，该系统可以同时跟踪256000种不同的动物。

 

2.隐藏的边界（Hidden Boundaries）

 

（1）全球尺度的陆架边缘生态系统普查（CoMargE）

 

CoMargE的目标是在商业开发尚未触及的区域建立生物多样性基线，收集陆架边缘的广大区域因商业开发活动而发生变化的证据，了解陆坡在物种进化和分布中的作用。对于陆架研究的主要兴趣来自石油开发，因此，最初的研究重点是底栖多样性，但是在近底层水体和中层水体上部存在新物种的潜力非常大。

 

（2）深渊海洋生物多样性普查（CeDAMar）

 

CeDAMar的目标是描述深海平原真实的物种多样性，了解引起沉积物内和沉积物上物种多样性时空变化的因子。深海生物多样性调查将发展标准的方案，包括可靠的采集装置，以避免对脆弱的深海生物的损伤。标准方案将保证来自不同海盆的结果在现在和将来都具有可比性。CoMargE也将致力于发展和试验新的、更有效的采集技术。采集的材料将使用现代的系统学方法进行分析。CoMargE也将提供关于动物组成、季节变化和深海生产力的知识基础。

 

3．中央水域（Central Waters）

 

（1）海洋浮游动物普查（CMarZ）

 

CMarZ将对整个世界海洋的浮游动物的生物多样性进行分类学上综合的评估。其目标是收集到2010年产生浮游动物物种多样性、生物量、生物地理分布、遗传多样性和群落结构的准确和完善的信息。CMarZ的分类学重点是在整个生命周期中随海流漂浮的动物。这一类群目前包括大约6800种已描述的物种，预期经过努力将发现许多新种。CMarZ将包括独特的海洋环境和可能的地方种和未被描述的种类，利用的新技术包括分子技术、光学技术、声学图像技术和遥控检测。CmarZ还将为生物海洋学家发展新的采样、数据收集和数据可视化技术。

 

（2）太平洋水域生物标记（TOPP）

 

TOPP计划是一个由美国、澳大利亚、加拿大等国的科学家发起的协作项目，其目标是运用新的电子标记技术了解北太平洋大型的、远海动物的迁移模式，并控制这些模式的海洋因子。其结果将回答动物生物学的基本问题，从而对大型远海动物如何利用北太平洋生态系统以及对北太平洋本身获得更完全的了解。在建立以生态系统为基础的管理策略，保证种群的长期健康方面将起到重要作用。

 

（3）中大西洋海脊生态系统（MAR-ECO）

 

MAR-ECO的目标是描述和了解中大西洋海脊上部和周围水域栖息的生物的分布、丰度和营养关系，识别和模拟引起格局变化的生态过程。重点是浮游和底栖的大型生物，并应用创新方法和最先进的技术，绘制动物分布图，分析群落结构、研究生活史、模拟营养关系。该项目将主要针对鱼类、甲壳类、头足类、胶质类浮游生物和其他游泳生物，也将针对顶端捕食者如海鸟，它们在更上层的环境中相互作用。研究区域包括从亚述尔群岛到冰岛的中大西洋海脊和邻近水域。

 

4．活跃的地质学（Active Geology）

 

（1）深海化能合成生态系统的生物地理学（ChEss）

 

ChEss是一个对深海化能合成生态系统生物地理学及其驱动过程进行全球研究的项目。其目标是发现新的深海热液和冷泉出口，评价化成生态系统中特定动物区系的多样性、分布和数量丰度，解释全球尺度上的差异和相似性。在现场计划期间，ChEss将促进深海拖体、ROVs、AUVs技术的发展和改进，并用来定位、描绘和采集新的化能合成系统。通过使用光学、化学和声学技术，研究者希望不但对生物地理学格局，而且对驱动这些生态系统的过程得到更好的了解。

 

（2）全球海山生物普查（CenSeam）

 

CenSeam的目标是综合分析现有的生物多样性知识，指导未来的工作方向，开展海山比较生态学研究，对生物群落开展归类和建立通用模式。CenSeam是2005年发起的CoML计划。意在提供区分、综合、扩展和促进海山研究所需的框架，减少未知，加强对全球海山生态系统的了解，以及它们在生物地理学、生物多样性、生产力和海洋生物进化中的作用。科学计划主要集中于三个问题：①海山群落结构、多样性和地方性的驱动因子，包括在整个海山尺度上和海山内单一的生境尺度上；②引起海山间、海山与非海山区域间差异的关键过程是什么？③渔业对海山群落结构和功能的影响是什么？

 

5．冰冷的海洋（Ice Oceans）

 

（1）北冰洋生物多样性(ArcOD)

 

ArcOD的目标是在人们了解最少的海域——北冰洋收集现有的生物多样性知识，利用新技术开展新的国际调查，了解和预测气候变化影响下的北冰洋海域的生物学变化。气候变化使得确定三个主要领域（海冰、水体和海底）的生物多样性非常紧迫。气候变化的影响只能通过对关键物种、群落和过程的长期监测才能发现。ArcOD将通过增加样品的数量、延伸采样区域、为全球的分类学专家提供资料、将结果汇编到数据库中供科学家和公众使用等方式实现其目标。

 

（2）南极海洋生物普查（CAML）

 

CAML是一个5年的项目，聚焦于2007~2008国际极地年期间海冰环绕的南极海洋。它的目标是收集目前国际上关于南大洋的丰富的生物学资料，鼓励在该区域的所有航次中进行生物多样性采样，研究南极水域生命的进化，确定它如何影响目前生物区系的多样性，并利用已有观测资料预测其可能如何响应未来的变化。该项目将综合所有区域、生物群系、栖息地和研究领域的知识，加强我们对这一高纬度、冰冻海洋系统的生态系统动力学的了解。CAML将采用现代的基因组学技术，为生命条形码项目和与其他CoML项目的结合作出贡献。

 

6．微生物

 

国际海洋微生物普查（ICoMM）的目标是为海洋微生物发展高精度的生物多样性数据库，了解微生物种群如何在一个全球尺度上发展进化、相互作用和重新分布。微生物多样性的界定将在很大程度上以分子技术的应用为基础。ICoMM主要研究如下科学问题：①什么支配着复杂海洋群落内微生物的衍生？②为什么海洋微生物群落保持着功能上的相似但遗传上的不同？③是否存在海洋微生物地理学？如果存在，什么是主要的驱动因子或限制因子?④基因型多样性如何形成表现型多样性，这一多样性如何影响海洋生态系统？

 

ICoMM的工作重点体现在以下几方面：①研究领域将集中于远海和沿海系统、底栖系统、数据库以及开展微生物调查所特别需要的技术；②发展数据库资源MICROBIS；③提供有助于从政府或私人基金获得研究支持的资源；④推动ICoMM的教育和宣传，提高公众对其目标的认识；⑤ICoMM将支持小尺度的、试验性项目，有潜力形成大尺度的海洋微生物多样性研究计划。

 

 

FMAP是CoML的预测部分，其目标是帮助设计CoML现场项目的观测策略，利用OBIS数据发展模型，预测什么生物将会生活在未来的海洋中，根据未来几十年间可能影响海洋的气候改变和其他变化，检验已经捕捞和未捕捞的物种。FMAP从HMAP和OBIS发展而来，并延伸了对其在时间和空间上的分析。FMAP已经分别在加拿大、冰岛和日本建立中心，将集中于五个主题的研发：统计设计、数据交换和模式界面、模式开发、数据合成、预测。

 

 

作为海洋生物普查计划的信息部分，OBIS将综合CoML所有调查项目的资料以及其他的海洋数据库。OBIS是一个在线的、开放的、全球分布的分类学、生态学和环境信息系统方面的网络。这些系统共同运作成为一个动态的、全球性的数字地图来传达关于海洋的生物信息，并作为进一步研究海洋环境中生物地理关系的平台。系统的重点在于准确识别的、物种水平的、含地理信息的丰度数据。通过使用互联网激活的GIS和其他基于网络的分析工具，生物学数据能够很容易地与环境数据、地图、可视化工具和模型的输出相结合，为广大用户所使用。

 

（作者单位：中国科学院海洋研究所）