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: B# L8 ]. E7 { 2022年全球海洋和沿海地平线扫描（Global Horizon Scan）项目汇集了30位具有跨学科专业知识背景的科学家、自然资源保护者、资源管理者和决策者，以确定在未来5~10 a可能对海洋和沿海生物多样性保护产生潜在严重影响目前却鲜为人知的新问题。专家组从75个备选关键问题中筛选出最重要的15个，并将其概括为三大类：对生态系统的影响、资源开发利用的变化、新技术的出现。及早确定这些问题及其对海洋和沿海生物多样性的潜在影响，将有助于人类应对海洋生态系统面临的挑战。  * E8 Q! Q! o% @9 u; D+ a3 s4 Z
对生态系统的影响 + N0 r B% |5 S# `" M# B
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4 H( u. e% k: ~) f9 L6 z$ t 野火 " i& z" ^% ]2 u: c2 f- H
野火发生的频率和严重程度随气候变化而增加，除了威胁人类生命和释放碳储存外，还会释放气溶胶、颗粒物和大量可溶性营养物（氮、磷，以及铜、铅和铁等微量金属）。风和雨可以将这些物质远距离输送到沿海和海洋生态系统中，产生包括珊瑚在内的底栖无脊椎动物因沉积、海岸变暗、富营养化或藻华而死亡的严重后果。 / T9 z/ ?& J. ~! ?, m
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海岸变暗 . V. P6 ~) f! i) n' K* L0 r
沿海生态系统依赖于藻类和海草等初级生产者所需的光线，然而，气候变化和人类活动却在加剧光衰减。降雨量增加、风暴、冻土融化和海岸侵蚀导致淡水生态系统因有机碳、铁和颗粒物增加而“褐变”；富营养化导致藻类大量繁殖，进一步阻碍光线穿透；土地利用变化、疏浚和海底捕捞增加海底扰动，导致沉积物再悬浮和浊度增加。较低的光照条件可能会导致累积的压力源效应，改变海洋物种组成、分布、行为和物候，致使沿海栖息地及其生态系统功能的下降。
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, l, H- j3 G: O. v 海洋酸化导致金属污染毒性增加
+ u2 {" y! n# d 海洋酸化增加了海水和沉积物中金属的生物可利用性和毒性，并对一些海洋生物产生直接影响。双壳类物种提供了世界上25%的海鲜，其对金属的吸收增加将影响人类健康。 5 V# r' T4 a2 F" x* r
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气候迁移导致赤道海洋生物群落衰退 ) Z v4 e% ~' e- W! k# E
气候变化引起海洋变暖，导致现有热区向极地转移，全球范围内的海洋生物随海洋环境变化，速度是陆地生物的5倍。如果CO2排放量不减少，赤道生物多样性下降（“双峰现象”）将在未来100 a内持续增加。赤道附近的海洋生态系统很可能因受影响而降低生态系统恢复力及提供支持生态系统服务和维持人类生计的能力。 5 q4 q2 J Y& Y0 U; I9 o, {' ^, J
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气候变化导致鱼类营养成分改变
3 G# ?* \8 b; x* J" G# x 鱼类为数十亿消费者提供必需脂肪酸（EFA），对维持人类和动物健康至关重要。气候变化导致的浮游植物EFA产量的变化，可能会对食物链上物种的营养成分产生级联效应，到2100年，海水变暖可能导致DHA的可用性降低约10%~58%；水温每升高2.5℃，可用DHA将减少27.8%。 " m: A1 a; F5 X8 K5 F: e
资源开发利用的变化
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- J+ H; k# O) G* w1 k" O1 I 海洋胶原蛋白的待开发潜力及其对海洋生态系统的影响
, b- A @, C* y$ z X- V5 { 胶原蛋白是一种结构蛋白，越来越多地应用于化妆品、药品、营养品和生物医学领域。海洋生物成为了潜在的胶原蛋白替代来源，海绵养殖和水母捕捞面临巨大发展机遇。使用来自鱼类加工行业的副产品（例如皮肤、骨骼和装饰品）为海洋胶原蛋白生产提供了一种更可持续的方法，可以积极推动并促进蓝色生物经济循环。 1 T5 B8 N1 R- Z! n
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扩大鱼鳔贸易对目标物种和非目标物种的影响 " i9 M n$ D* R+ f% m: u! Z4 J% C
除鱼翅、鲍鱼和海参等知名奢侈海产品外，鱼鳔（也称鱼肚）的需求也在增长，可能会引发对目标鱼类种群不可持续捕捞强度的增加，并对副渔获物等海洋生物多样性造成影响。级联效应下不仅会对目标物种和其他鱼类产生危害，在更加多样化的海洋栖息地设置的捕捞网可能会为其他副渔获物如鲨鱼、鳐鱼、海龟等受保护物种带来威胁。
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3 k$ o" j4 w9 g* `' M' j1 G 海洋中层生物捕捞对海洋生物碳泵的影响
# K( H: c, I A) s, K3 u! q 随着人类对粮食安全问题担忧的日益加剧，捕捞活动越来越集中于200~1 000 m深度的上中层鱼种。事实上，中上层鱼类中的大部分并不适合人类食用，但其昼夜垂直迁移可以将通过夜间在表层水中进食而获得的碳转移到白天数百甚至数千米的深水中，这一重要碳运输途径有助于海洋生物泵和深海碳封存。研究表明，所有鱼类对海洋生物泵的贡献为16.1%（±13%）。大规模捕捞中上层鱼类可能会破坏碳从大气到海洋底部的运输，使海洋成为低效率碳汇。 0 Y% `# M) O N% d; T8 j
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深海盐池中锂的提取
1 W% o6 V o) W. E" n- c' X 到2030年，包括电动汽车在内的电池需求可能会导致对锂的需求量超过当前水平的5倍。虽然海水中的锂浓度普遍相对较低，但一些深海盐水和冷泉区却可以提供高浓度锂，且固态电解质膜等新技术可以将海水中的锂浓缩43 000倍，从而提高从海洋中提取锂的能效和收益率。这些有利因素可能会将锂资源的开采从陆上转移到海洋，但可能对当地深海盐水生态系统产生重大影响。
$ O% W" ]! |; @ 新技术的出现
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海洋活动的跟踪 P' K! [' |9 U- U0 @
因日益增长的能源、渔业和运输基础设施的需求，提出了共同定位和多功能结构的建议，以提高经济效益、优化空间规划、最大限度地减少海洋活动对环境的影响。已经开始探索多用途项目（例如，与水产养殖开发和/或海洋保护区共存的海上风电场），以及如何调整这些技术，以确保其适用、经济可行和可靠。 ! M1 v" h/ P2 k+ S$ _) Q3 Q L( b
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! T9 v+ `2 N& o/ R. w( s+ M. o 海洋漂浮城市
% W% e& _2 O5 }1 h8 M- n: q 海洋漂浮城市的概念诞生于20世纪中叶，为放置在海上的浮式结构枢纽，从波浪和潮汐产生的可再生能源以及水培农业的粮食生产中获益。模块化设计比传统的静态陆地城市拥有更大的灵活性，可根据人口变化或特定事件合并或移除相关设施。目前，限制海洋城市发展的主要因素是恶劣海上环境下的施工成本而非技术因素，设计需要考虑频繁的极端气候事件带来的后果。 9 ]3 M# H. c9 A
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全球绿色技术发展加剧微量元素污染
3 [9 ^; l- D0 N+ w- U. B, _% D 全球加速向绿色技术过渡（如电动汽车），将使未来对电池的需求每年增加10%以上。电动汽车电池目前几乎完全依赖锂离子，从原材料提取到回收或报废，整个生命周期都有潜在的微量元素排放。电池粘合剂和电解质对水生生物有毒害作用，在不完全燃烧过程中形成VOCs。未来电池生产、回收和处置造成的污染日益严重，可能会大大增加全球海洋和沿海系统中的有毒微量元素污染。 * X8 b. h, \' Q& @9 `
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/ g) L! Q D# q8 R; N 非表层海洋动物的新型水下跟踪系统研究
" H, V) k0 M: U2 R L+ E 基于声学遥测的新型无电池技术，“水下后向散射定位（UBL）”可实现对在任何深度和远距离旅行的动物的高精度（＜1m）跟踪，未来几十年内有很大潜力帮助填补小型非表层海洋物种分布和空间生态学以及许多物种早期生命史阶段的知识空白。UBL可以为沿海和近海地区以及公海的空间管理提供信息，并解决目前主要基于近地表或表层海洋巨型动物研究而得到的海洋动物如何利用海洋空间相关结论的偏见。 . n/ n2 z( W) r; ]8 Y6 Y
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1 h& ~0 X( i; E8 y8 S& w( ^ 用于海洋研究的软机器人
+ N) y) k/ B" k! H: w4 ~: s; B 不像需要加压系统才能工作的刚性机器人，软机器人采用受活生物体启发的柔顺材料，具有很好的灵活性，可以提高监测和绘制深海地图的能力，有助于收集用于生物多样性监测的精细样本。但若管理不慎也可能会给海洋环境增加污染物和废物。部署软机器人开展监测需要仔细斟酌其对海洋生物多样性带来的益处和风险。
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! B4 Q( f# c+ Y0 a8 [8 |: i 新型生物降解材料对海洋环境的影响
2 Q# X r: ?7 A6 A- K/ f 公众对海洋塑料污染了解的加深，促使一些传统塑料被生物降解聚合物取代。但一些新材料（如聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸或纤维素和淀粉基材料等），可能会带来类似于传统塑料的有害影响。已有研究证实一些天然超细纤维在被水生无脊椎动物食用时会对生物体产生比塑料超细纤维更大的毒性。有关机构应制定并执行适当法规，对所有拟在海洋环境下生物降解的新材料进行专项评估。
; H& @4 T l' X% {) X' Z 结 语
, I, p: r0 W. Q- _& k2 _; @: i 海洋和沿海环境是复杂的社会-生态系统，目前还没有建立起与陆地生态系统类似的管理、政策和诉讼等措施，除海洋环境及生态学之外，还需要海洋文化、社会正义、公平和人类健康等多研究领域的共同协作。地平线扫描已被证明是一种有效的工具，可以识别公共知识和政策决策最重要的问题，同时为未来研究提供可靠导向。目前海洋和沿海地区面临的问题表明，需要在早期阶段，特别是在联合国海洋科学促进可持续发展10 a内，明确海洋生态系统具体面临的问题及其优先次序。
1 U7 u+ Z2 N5 ?4 |0 x# I- o$ y: R 主要参考文献 $ {. R9 a+ S" L& s
[1] HERBERT J E, THORNTON A, AMON D J, et al. A Global Horizon Scan of Issues Impacting Marine and Coastal Biodiversity Conservation[J]. Nature Ecology & Evolution, 2022, 6, 1262-1270. 9 F9 i* b: V- r- B/ ], A: B* @
[2] SUTHERLAND W J , ATKINSON P W , BUTCHART S H M , et al. A Horizon Scan of Global Biological Conservation Issues for 2022[J]. Trends in Ecology & Evolution, 2022, 37(1):95-104.
* X7 X1 W4 p% W6 s, _, V6 p X/ c& b [3] https://www.interpol.int/How-we-work/Innovation/Global-Horizon-Scan.
C# H: e/ \2 r. D9 g/ H/ U 责任编辑：环境科技动态编辑部
; n& T: ]$ K+ T; u7 D2 S 为您推荐 前沿｜车内空气质量与疾病传播前沿｜河流的断流现象前沿︱水环境中的病毒及其健康风险前沿｜保护海洋，为气候、渔业和生物多样性提供综合解决方案
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