文档介绍：项目名称:
中国近海水母暴发的关键过程、机理及生态环境效应
首席科学家:
孙松中国科学院海洋研究所
起止年限:

依托部门:
中国科学院山东省科技厅
二、预期目标
总体目标
查明我国近海灾害水母的生物学特征、生长模式与生态适应策略,揭示导致灾害水母爆发的关键过程与调控机制、水母暴发对海洋环境和生态系统的影响途径与机理,预测水母持续暴发对我国近海生态系统演变的作用,提出应对水母灾害的相关对策;提升我、国际地位和影响力,为海洋生态系统健康发展、解决国际共同关心的海洋资源环境问题、维护国家利益做出贡献。
五年预期目标
1. 阐明中国近海水母暴发的关键过程与调控机制
查明黄东海灾害水母的时空分布格局及变动规律;掌握黄东海主要灾害水母生活史和生态适应策略;揭示控制黄东海水母灾害暴发的关键环境、生物因子及其调控过程,建立主要灾害水母种群动力学模型,从生态系统水平阐释水母灾害的暴发机制。
2. 查明水母暴发影响环境和生态系统的途径和机理
查明水母暴发对生源要素循环的影响,揭示水母暴发对水母灾害对食物网结构与功能的影响与反馈机制,阐释水母暴发与生态系统演变的耦合机制,预测水母连续暴发对黄东海生态系统发展趋势的影响。
3. 建立水母灾害评估模式并提出应对策略
在掌握水母灾害发生过程及其对生物资源和环境影响途径的基础上,建立我国水母灾害的生态环境效应评估模型,科学评估水母灾害对生态安全及社会经济的影响,提出可供决策部门参考的应对典型海域水母灾害的防控原理和减灾对策,提高生态系统演变趋势预测和水母灾害调控和防治能力。
4. 培养和建立一支国际一流的海洋生态灾害研究团队,获得一批对资源环境可持续发展有重要支撑作用的创新成果
造就一批在国内外颇有影响力的中青年学科带头人,打造一支以中青年为主体、具高度自主创新能力的海洋生态灾害研究领域的专业团队,培养100名以上的高水平研究生和博士后。发表180篇以上的高水平研究论文,其中在本领域国际高端杂志上发表有影响力的SCI论文70篇以上;出版有关水母基础生态学研究和水母灾害研究方面的专著2部;组织召开有关水母灾害研究的国际会议2-3次。
三、研究方案
(一)学术思路
水母问题的核心是种群的暴发,由于水母的生活史非常复杂,生活史不同的发育阶段的发育时间和生长模式受到环境因素变化的调控:物理环境、化学环境和生物环境,因此该项目将以水母种群暴发为核心,从环境对生活史不同发育阶段的操控作用入手,进行物理环境(温度、盐度、透明度、光照、扰动等)和化学环境(溶解氧、酸度等)对水母生活史不同发育阶段的调控作用的研究;从食物网组成和能量流动的角度,开展水母的饵料种类组成和密度对水母生长的调控作用、鱼类和底栖生物对水母不同发育阶段的幼体和水螅体的捕食作用研究;经过综合分析,了解水母生长过程中的环境驱动过程和种群生长机理。
本项目的另一个关键问题是水母种群暴发后对生态系统的影响,围绕食物网结构的变化,通过水母对饵料生物的摄食强度、浮游食物网结构的改变、对鱼类卵和幼体的摄食和破坏作用等进行观测和实验,测定各种关键生物学参数,推算对食物网结构和不同功能群的影响。在生态系统层面,通过研究水母种群暴发和消亡过程中对营养盐的释放、对水体化学环境的改变等,研究水母暴发的次生灾害问题。
对上述结果进行综合分析和模拟,结合我国生态系统现状,模拟在水母数量持续增多的情况下,海洋生态系统未来发展趋势,是否会发生体制上的转变,在什么情况下会发生转变,我们应该采取哪些应对策略避免这种情况的发生,并提出关键措施和途径。为生态系统健康评估、水母灾害评估、防灾减灾提供科学依据和技术支撑,实现本项目的科学目标和国家目标(图1)。
鱼类主导
水母主导
海洋生态灾害评估
安全
社会
经济
预警预报
应对措施
生态系统体制转换
未来变化趋势
水母暴发
浮游食物网改变
鱼类数量减少
生物地化循环模式改变
环境恶化
水母正常生长
浮游食物网变动
鱼类数量变化
理化环境变化
水母生活史变化
气候变化
人类活动
图1 项目学术思想示意图
(二)技术途径
为了实现项目的总体目标,拟采用资料分析-模拟实验—水族系统受控实验—养殖区模拟实验—海上现场调查—数值模拟与耦合模型相结合的系统研究方法(图2),主要技术路线如下:
图2 技术途径框架图
1、资料分析与假设的形成
在大量生活史研究和国内外对水母研究的基础上,利用我国50年来近海环境监测和生态系统研究所积累的资料,以及前期973所获得的大量现场和实验数据,对黄东海生态系统基本特征和演变过程、灾害水母种群变动特点以及其它重要生态异常变化进行综合分析,进一步提炼