全球海洋总面积约为3.6亿km2,占地球表面积的71%,滋养了近80%的生命。但近几十年来,高密度、高强度的人类开发活动使海洋面临升温、酸化、富营养化、塑料污染、生物多样性破坏等困境,海洋保护与利用的权衡取舍是摆在人们面前的一道难题。
海洋生物多样性
海洋具有丰富的生境与生物物种多样性,目前已发现海洋生物23万余种,其中动物19万余种,且每年都有新物种发现。中国是世界上海洋生物多样性最为丰富的国家之一,已记录到海洋生物28 000多种,约占全球海洋生物物种数的12%。
但是,气候变化和人类活动已经严重威胁到了海洋的生物多样性。世界自然基金会(WWF)在2016年发布的《蓝色地球生命力报告》中指出:“1970—2010年,全球海洋物种种群数量至少下降了36%,海洋地球生命力指数下降了39%”。2019年生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(IPBES)发布的 《全球生物多样性与生态系统服务功能评估报告》显示,人类活动已经严重改变了近66%的海洋环境中的生物多样性。由于海水升温,浮游植物数量下降了40%,全球已经有一半的珊瑚礁消失或处于数量急剧下降的状态。1项发表于Nature Reviews的研究表明,当前热带表层海水温度比1980年上升了约0.75℃,到2100年或将再上升(2.9±0.6)℃,由此导致净初级生产力则将下降7%~16%。同时,气候变化给热带海域生态系统安全也造成了巨大影响,栖息地生态系统的恶化或丧失导致鱼类和无脊椎动物的分布、丰度、繁殖能力均呈下降趋势,本世纪末热带地区海洋动物总生物量相较于世纪初下降幅度或将高达(23.2±9.5)%。
海洋渔业
数十亿人依靠海洋获得食物、生计、能源生产和贸易。据联合国粮农组织(FAO)《2020年世界渔业和水产养殖状况》报告称,2018年全球鱼类总产量为1.79亿t,其中海洋捕捞渔业产量为8 440万t,占总产量的47.2%,全球约30亿人从水产中获得近20%的人均动物蛋白摄入量。1项发表于《Nature》的研究成果预测,2050年全球海洋食品产量或将增加2 100~4 400万t,较当前产量增长36%~74%,可供应本世纪中期全球98亿人口所需肉类需求量的12%~25%,为全球食物供应做出重大贡献。
尽管人类利用海洋资源已有数千年历史,但人类活动的规模和范围不断扩大,从根本上改变了海洋的生物和物理特性,危及海洋生态系统及海洋服务,日益增长的人口也向海洋提出更多需求。海洋中93%的鱼类种群已经遭到完全开发或过度捕捞,超过1/3的鱼类捕捞处在不可持续的水平。过去40多年,全球海洋物种的种群数量减少过半,与捕捞活动关系密切的海洋物种受影响最为严重,金枪鱼、鲭鱼等数量下降了74%。渔业发展最不可持续的地区分别是:地中海和黑海(过度捕捞种群占62.5%),东南太平洋(54.5%),西南大西洋(53.3%)。
海洋碳存储
海洋储存了地球上约93%的二氧化碳,约为40万亿t,是地球上最大的碳库。海洋每年可清除30%以上排放到大气中的二氧化碳,对减少大气CO₂、缓解全球气候变暖起到至关重要的作用。尤其是盐沼湿地、红树林、海藻床等滨海湿地生态系统,其覆盖面积不到海床的0.5%,植物生物量也只占陆地植物生物量的0.05%,但其碳储量却达海洋碳储量的50%~71%。海洋沉积物是地球上最大的有机碳库,也是碳长期储存的重要储层。如果不受干扰,储存在海洋沉积物中的有机碳可以保留几千年。然而,扰动会使沉积碳重新矿化为二氧化碳,这可能会加剧海洋酸化,降低海洋的缓冲能力,并增加大气二氧化碳的积累。因此,保护富含碳的海床是1个潜在的基于自然的重要气候变化解决方案。
然而,海洋中固定的碳依然受到人类活动的扰动。滩涂围垦、资源过度利用等因素使得全球35%的滨海湿地消失,严重影响了海洋的储碳固碳功能。另外,拖网捕捞每年会向海洋排放6~15亿t二氧化碳,相当于海洋每年吸收大气CO₂的15%~20%,与农业造成的陆地土壤碳损失估计值相当,不亚于全球航空业的碳排放总量。尽管水溶二氧化碳排放到大气中的比例未知,但水柱和沉积物孔隙水中二氧化碳的增加会对海洋碳循环、初级生产力和生物多样性产生深远而复杂的影响。深海采矿是沉积碳的另1个新兴威胁,但由于这一行业刚刚发展,其碳足迹目前尚不明确。
海洋保护区管理
海洋保护区(Marine Protected Areas,MPAs)是政府机构通过法律或政策建立的,对海洋中部分或全部环境进行封闭保护的潮间带或潮下带陆架区域,包括其上覆水体和相关的动植物群落、历史及文化属性。设立海洋保护区,特别是禁止采掘和破坏活动的高度保护区,是保护栖息地和物种、重建海洋生物多样性、修复海洋生态系统和维持重要生态服务等方面的1种关键工具,并能通过保护海洋碳储量为减缓气候变化做出贡献。然而,截至2021年3月,只有约7%的海洋面积被划定为海洋保护区,实际中只有2.7%受到完全或高度保护,而占海洋面积61%的公海区域中海洋保护区面积仅占1.2%。与陆地保护区相比,我国海洋保护区建设相对滞后,截至2018年底,我国先后建立海洋保护区271个,保护面积占管辖海域面积的4.1%,并且几乎所有的海洋保护区都位于沿海地区,难以有效保护迁徙鱼类和哺乳动物。
早在2000年前后就有科学家呼吁,至少保护全球30%的海洋,才能够有效保护生物多样性。2010年生物多样性公约签约国第十次大会(CBD COP 10)经多方权衡后发表的“爱知生物多样性目标”中将海洋保护目标设定为“到2020年,全球应至少划设10%的海洋保护区”,然而截至目前,这一折衷的目标也并未完成。2014年,世界自然保护联盟(IUCN)提出“应将更多的海洋设为保护区,且保护区应确保覆盖每种海洋栖息地的30%”;2016年的世界自然保护大会进一步提出“应在2030年达成30%的保护目标”;2020年初,联合国《生物多样性公约》秘书处发布了 《2020年后全球生物多样性框架预稿》(也称“零案文”),第1次在官方发布的文件中提出“到2030年,使至少30%的海洋得到有效保护(‘30×30’ 目标)”的行动目标。2021年10月11日,随着CBD第15次缔约方大会(COP15)在昆明召开,全球生物多样性保护迎来了新的关键机遇,海洋保护也将进入新的阶段。
以往全球海洋保护优先次序的确定主要集中在生物多样性的狭窄定义上,而忽视了其他关键方面,如功能作用、物种进化史和独特的群落组合。更重要的是,将重点集中在多用途海洋中单一的目标往往导致权衡取舍,妨碍实际的保护行动。《Nature》近期发表的1项研究中,制定了1个全面的保护规划框架来实现生物多样性保护、食物供应和碳存储等多个目标,这是迄今为止较为全面的评估。该框架考虑了通过高度或完全保护MPAs可减轻的人类影响(如禁止捕鱼、采矿和生境破坏),及通过这些手段无法减轻的人类影响(如营养盐污染、海洋变暖和酸化),并力图使保护工作相对于常规情况(即不受额外保护)产生的差异最大化。此外,它不需要预先设定基于区域的目标,而是在不同尺度上产生海洋保护优先次序的层次结构。通过建模和联合多目标优化,研究者提出:如果社会同等重视海洋生物多样性效益与食物供应效益,最佳保护战略将需要保护45%的海洋,可实现71%的最大生物多样性效益、92%的食物供应效益和29%碳效益。若海洋保护区占比高达71%,则可获得91%的生物多样性和48%的碳效益,而未来渔业产量没有变化。相反,如果不重视生物多样性,那么最佳战略要求保护28%的海洋,提供590万t海鲜净收益,附带可实现35%的生物多样性效益和27%的碳效益。仅当认为不需要保护生物多样性(负权重)时,保护少于28%的海洋才是最佳办法。值得注意的是,全球协调努力的效率可能比未协调的国家级保护规划高1倍,通过全球协调一致的努力可以实现最大可能生物多样性效益的90%,而仅需要不到1/2的基于国家优先级次序保护战略的海洋面积(分别为21%和44%)。
海洋对全球生物多样性、粮食安全和减缓气候变化至关重要,海洋保护功在当代利在千秋。海洋保护区的建立道阻且长,需要全球凝聚共识,共同为海洋保护行动提供推力。
主要参考文献:
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