王 琳, 張均龍, 徐奎棟,

(1. 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所, 山東 青島 266071; 2. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 海洋生物學(xué)和生物技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266237; 3. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049; 4. 中國(guó)科學(xué)院海洋大科學(xué)研究中心,山東 青島 266071)

海山是從深海底隆起的高達(dá)1 000 m的海底山脈, 通常具有復(fù)雜的地形特征, 包括階地、山頂、山脊、裂縫和火山口。海山為各種生物提供了不同的生活條件和基質(zhì), 長(zhǎng)久以來(lái)被視為海洋生物多樣性的熱點(diǎn)區(qū)域, 是許多特有物種的棲息地[1]。許多深海動(dòng)物, 如珊瑚和海綿, 需要永久性地附著在巖石上生存。周?chē)暮Ａ骺蓻_走海山上的沉積物, 露出巖石,這些巖石就成為需要硬底質(zhì)才能生長(zhǎng)和附著動(dòng)物的理想棲息地。許多可移動(dòng)的動(dòng)物也需依賴(lài)洋流, 流經(jīng)海山的強(qiáng)海流可為生活在海山兩側(cè)的動(dòng)物提供源源不斷的食物, 也為其生存和繁衍提供堅(jiān)實(shí)的生境基礎(chǔ)。流經(jīng)海山的洋流還會(huì)在海山周?chē)a(chǎn)生局部上升流, 將硝酸鹽和磷酸鹽等對(duì)浮游植物生長(zhǎng)至關(guān)重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從深海提升到海洋表層, 促進(jìn)浮游植物以及浮游動(dòng)物的生長(zhǎng), 支撐了不同層次的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展[2]。

海山在地理上相對(duì)孤立, 地質(zhì)和物理化學(xué)因素的共同作用使得海山成為多種深海生物的豐富棲息地, 這也導(dǎo)致了海山生態(tài)系統(tǒng)特別容易受到人為活動(dòng)的影響, 因此海山生態(tài)系統(tǒng)被認(rèn)為是脆弱的海洋生態(tài)系統(tǒng)(Vulnerable Marine Ecosystem, VME)[3]。由于海山區(qū)域通常既具有獨(dú)特的生物多樣性又具有很高的商業(yè)資源, 當(dāng)開(kāi)采不受管制時(shí), 可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的負(fù)面生態(tài)影響和經(jīng)濟(jì)損失。近幾十年來(lái),受人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化影響, 特別是深海底拖網(wǎng)捕撈, 海山區(qū)域的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)面臨著嚴(yán)重威脅。對(duì)海山生境的破壞以及資源過(guò)度開(kāi)發(fā)可能對(duì)海洋健康造成不可逆的影響, 損害海洋為人類(lèi)提供的生態(tài)服務(wù)和資源。有效的管理需要以充足的科學(xué)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ), 但是目前人們對(duì)海山的許多方面知之甚少, 迄今為止, 在現(xiàn)有的20萬(wàn)座海山及海丘中,只有300多座得到了較細(xì)致研究。所以, 迫切需要加強(qiáng)對(duì)海山的探索, 加深認(rèn)識(shí), 從而對(duì)其進(jìn)行有效保護(hù)[4]。

通過(guò)綜合分析海山生物多樣性近10年(2001—2020年)的國(guó)際研究計(jì)劃以及論文發(fā)表情況, 闡明了海山生物多樣性研究的國(guó)際發(fā)展態(tài)勢(shì)和研究熱點(diǎn)。

1 文獻(xiàn)分析實(shí)驗(yàn)方法

本文使用的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)自Clarivate的科學(xué)引文索引數(shù)據(jù)庫(kù)(Science Citation Index-Expanded)即Web of ScienceTM核心合集(SCI-E)。檢索式設(shè)定為T(mén)S =(seamount* AND (biodiversity OR *fauna OR species OR community* OR *benthos OR *plankton OR diversity OR taxonomy OR biogeography OR distribution OR endemism* OR conservation OR dispersal OR phylogeny OR abundance OR biomass OR biota OR ecology OR ecosystem*))[5]。文獻(xiàn)類(lèi)型包括ARTICLE、PROCEEDINGS PAPER 和REVIEW。檢索日期設(shè)定為2011年至2020年, 共計(jì)檢索得到1 458篇發(fā)表文獻(xiàn)(最后更新日期2021-04-19, 檢索日期為2021-04-19)。

為了進(jìn)一步分析海山生物多樣性研究中新屬新種發(fā)表方面的趨勢(shì), 使用檢索式TS=(“Seamount*”and (“new specie*”or“*n. sp.”O(jiān)R“sp. n.”O(jiān)R“nov.spec.*”O(jiān)R“*spec. nov.”O(jiān)R“new genus”O(jiān)R“*n.g.”O(jiān)R“*nov. gen.”O(jiān)R“*gen. nov.”))在Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索, 檢索日期設(shè)定為2011年至2020年,共計(jì)檢索得到227篇論文(最后更新日期2022-01-19,檢索日期為2022-01-19)。

2 海山生物多樣性研究的主要國(guó)際計(jì)劃與項(xiàng)目

2.1 歐盟大西洋行動(dòng)計(jì)劃

歐盟委員會(huì)在2011年提出要構(gòu)建其大西洋海洋戰(zhàn)略, 并且在2013年通過(guò)了“大西洋行動(dòng)計(jì)劃”(Action Plan for a Maritime Strategy in the Atlantic Area), 對(duì)歐盟在大西洋的資源開(kāi)發(fā)、科研、環(huán)保等活動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃。該計(jì)劃2013年正式開(kāi)始, 2020年結(jié)束。計(jì)劃中的第二個(gè)優(yōu)先事項(xiàng)是保護(hù)、保障和開(kāi)發(fā)大西洋海洋和海岸環(huán)境的潛力, 評(píng)估大西洋生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值以支持決策。該事項(xiàng)中的一個(gè)重要方面就是海洋資源的可持續(xù)管理, 包括探索海底并評(píng)估海山生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性, 并了解大西洋礦產(chǎn)開(kāi)采的可行性和環(huán)境影響, 為可持續(xù)的、高附加值的歐洲海洋經(jīng)濟(jì)奠定基礎(chǔ)。到2017年,該計(jì)劃已發(fā)起了1 200多個(gè)新項(xiàng)目并吸引了近60億歐元的投資。2020年, 歐盟委員會(huì)通過(guò)了更新的“大西洋行動(dòng)計(jì)劃”, 以繼續(xù)支持大西洋地區(qū)建立可持續(xù)、有彈性和有競(jìng)爭(zhēng)力的藍(lán)色經(jīng)濟(jì)[6]。

此外, 歐盟委員會(huì)于2020年5月20日通過(guò)了新的歐盟2030年生物多樣性戰(zhàn)略, 以保護(hù)自然和扭轉(zhuǎn)生態(tài)系統(tǒng)的退化, 海山生態(tài)系統(tǒng)的研究與保護(hù)也是其中的重要組成部分。

2.2 全球海山項(xiàng)目

全球海山項(xiàng)目(The Global Seamounts Project,GSP)由全球海洋(Global Oceans)主導(dǎo), 并與紐約大學(xué)、杜克大學(xué)等美國(guó)的多所大學(xué)和新西蘭、南非、英國(guó)、加拿大、德國(guó)等國(guó)家的研究機(jī)構(gòu)合作。全球海洋(Global Oceans)是一家美國(guó)的非營(yíng)利性機(jī)構(gòu), 旨在開(kāi)發(fā)深海、北極和大氣的國(guó)際合作研究項(xiàng)目, 通過(guò)其創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)施解決方案支持海洋科學(xué)。

該項(xiàng)目始于2018年, 計(jì)劃在2019—2023年間進(jìn)行一系列重大的深海考察, 對(duì)大西洋、太平洋和印度洋盆地的18個(gè)代表性海山生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行密集、標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)查。這個(gè)項(xiàng)目包含模擬海山生態(tài)系統(tǒng)、GSP實(shí)地考察與生態(tài)系統(tǒng)建模、通過(guò)分類(lèi)學(xué)理解海山生物多樣性、海山時(shí)空測(cè)量、海山底棲生物多樣性的地貌指標(biāo)以及對(duì)資源節(jié)約和政策制定的影響等這幾個(gè)研究方向。該項(xiàng)目計(jì)劃生成標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)查范圍內(nèi)的多組相互校準(zhǔn)的多學(xué)科實(shí)地?cái)?shù)據(jù), 并由生態(tài)系統(tǒng)建模團(tuán)隊(duì)主導(dǎo), 通過(guò)新興的建模框架和建立GSP現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)數(shù)據(jù)集開(kāi)發(fā)領(lǐng)先的海山生態(tài)系統(tǒng)模型。項(xiàng)目研究目標(biāo)是加速海山科學(xué)的發(fā)展, 從一個(gè)歷史上的描述性方法, 走向?qū)?fù)雜生態(tài)系統(tǒng)功能和對(duì)環(huán)境壓力的行為反應(yīng)的理解。從而可以從氣候變化、資源開(kāi)采、污染和其他驅(qū)動(dòng)影響的多個(gè)因素中探索反饋、協(xié)同效應(yīng)、恢復(fù)力和潛在臨界點(diǎn)[7]。

2.3 加拉帕戈斯群島海洋保護(hù)區(qū)海山研究項(xiàng)目

加拉帕戈斯群島海洋保護(hù)區(qū)海山研究項(xiàng)目(Seamounts of the Galapagos Marine Reserve)是由加拉巴哥群島查爾斯·達(dá)爾文基金會(huì)(Charles Darwin Foundation, CDF)這一國(guó)際非營(yíng)利組織發(fā)起。該基金會(huì)自1959年以來(lái)就與厄瓜多爾政府達(dá)成協(xié)議, 并通過(guò)提供科學(xué)知識(shí)和技術(shù)援助以促進(jìn)和確保對(duì)加拉帕戈斯群島的保護(hù)。

由于加拉帕戈斯群島的火山歷史, 已知有數(shù)百個(gè)海山分布在保護(hù)區(qū)的海底, 海山高度從高于3 000 m至100 m。鑒于大多數(shù)海山的山頂都位于水肺式潛泳的安全潛水邊界(小于40 m)之外, 并且探索深海生態(tài)系統(tǒng)在技術(shù)和資金上都具有挑戰(zhàn)性, 因此目前對(duì)海山和其他深海生境的理解仍然非常有限。為了彌合這一嚴(yán)重的知識(shí)鴻溝, CDF與加拉帕戈斯國(guó)家公園管理局(The Galapagos National Park Directorate,GNPD)合作, 發(fā)起了多機(jī)構(gòu)合作的加拉帕戈斯群島海洋保護(hù)區(qū)海山研究項(xiàng)目, 以研究這些神秘的深海生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性、生態(tài)學(xué)和自然環(huán)境。

項(xiàng)目在2015年至2016年之間開(kāi)展了3次國(guó)際性海洋科考, 通過(guò)無(wú)人遙控潛水器(Remotely Operated Vehicles, ROV)和載人潛水器在100~3 200 m的深度進(jìn)行了海山和熔巖流的勘探。在海山棲息地記錄了超過(guò)40 h的視頻樣帶, 并收集了300多個(gè)深海生物樣品。此外, 科考船在7 065 km2的面積上進(jìn)行了多波束測(cè)深調(diào)查, 以支持群島海底高分辨率地圖的開(kāi)發(fā)。自2016年以來(lái), 該項(xiàng)目一直在分析這一獨(dú)特且有價(jià)值的數(shù)據(jù)集, 并致力于首次大規(guī)模表征這些神秘深海底棲生境和生物多樣性, 從而向加拉帕戈斯國(guó)家公園管理人員提供有關(guān)海山生態(tài)系統(tǒng)的基本基準(zhǔn)信息, 以支持基于科學(xué)的決策, 從而保護(hù)和管理這些未被充分研究的生態(tài)系統(tǒng)[8]。

該項(xiàng)目的具體目標(biāo)是: 1) 找到并繪制加拉帕戈斯海洋保護(hù)區(qū)(The Galapagos Marine Reserve, GMR)海山的分布圖; 2) 在GMR中表征海山及相關(guān)深海生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和生態(tài); 3) 與加拉帕戈斯群島的當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)分享科學(xué)發(fā)現(xiàn), 提高當(dāng)?shù)厝藢?duì)海山的認(rèn)識(shí)和了解; 4) 向加拉帕戈斯國(guó)家公園管理人員提供有關(guān)海山生態(tài)系統(tǒng)的基本基準(zhǔn)信息。

2.4 國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟的海山項(xiàng)目

國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟(International Union for Conservation of Nature, IUCN)在2009—2013年期間主導(dǎo)了一系列針對(duì)海山的研究項(xiàng)目, 這些項(xiàng)目由聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署(The United Nations Development Programme, UNDP)資助, 研究對(duì)象是南印度洋的海山,側(cè)重于探索在國(guó)家管轄范圍以外的地區(qū)制定基于生態(tài)系統(tǒng)的漁業(yè)管理辦法。這些管理戰(zhàn)略針對(duì)的是海山和在公海發(fā)現(xiàn)的具有重要生物和商業(yè)意義的其他地區(qū)。項(xiàng)目的目標(biāo)是解決公海可持續(xù)漁業(yè)管理和海洋生物多樣性養(yǎng)護(hù)的三大障礙: 關(guān)于海山生態(tài)系統(tǒng)及其與漁業(yè)資源關(guān)系的科學(xué)知識(shí)差距; 缺乏全面有效的海洋生物多樣性治理框架; 管理近海魚(yú)類(lèi)資源的困難, 包括監(jiān)測(cè)和控制[9]。

此外, 自2014年開(kāi)始, 法國(guó)全球環(huán)境基金(French Facility for Global Environment, FFEM)與IUCN合作,發(fā)起了針對(duì)西南印度洋(South West Indian Ocean,SWIO)國(guó)家管轄范圍以外地區(qū) (Areas Beyond National Jurisdiction, ABNJ)的FFEM-SWIO (2014—2017)項(xiàng)目, 這也是2009—2013年海山項(xiàng)目的后續(xù)項(xiàng)目。項(xiàng)目先后開(kāi)展了MAD-Ridge (2016)和Walters Shoal(2017)的兩次海山調(diào)查[10]。

2.5 歐盟地平線(xiàn) 2020 (Horizon 2020)研究與創(chuàng)新計(jì)劃資助的海山研究項(xiàng)目

歐盟地平線(xiàn)2020研究與創(chuàng)新計(jì)劃(Horizon 2020)資助的ATLAS項(xiàng)目(a Trans-Atlantic assessment and deep-water ecosystem-based spatial management plan for Europe, 2016—2020)開(kāi)展了40多次科學(xué)考察, 聚焦于海綿、冷水珊瑚、海山和大洋中脊生態(tài)系統(tǒng)。該項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)了30多個(gè)底棲群落, 在加的斯灣、直布羅陀海峽、阿爾伯蘭海、亞速爾群島和北極東部的戴維斯海峽發(fā)現(xiàn)了約35個(gè)新物種, 除了冷水珊瑚礁和深海海綿場(chǎng), 還發(fā)現(xiàn)了雙殼類(lèi)Myonera atlasiana。這些發(fā)現(xiàn)增加了對(duì)北大西洋深處生物多樣性的了解同時(shí), 也對(duì)國(guó)家和國(guó)際層面的政策產(chǎn)生了直接影響。例如, Luso熱液噴口的地點(diǎn)已被亞速爾群島地區(qū)政府指定為海洋保護(hù)區(qū)[11]。

歐盟地平線(xiàn) 2020年資助的iAtlantic項(xiàng)目(Integrated Assessment of Atlantic Marine Ecosystems in Space and Time)旨在確定深海和大洋海洋生態(tài)系統(tǒng)不可逆轉(zhuǎn)的變化閾值, 即臨界點(diǎn), 明確哪些驅(qū)動(dòng)因素推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)走向這些臨界點(diǎn)以及哪些因素影響和支持生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力。iAtlantic項(xiàng)目的研究重點(diǎn)包括海山生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性, 該項(xiàng)目在2020年開(kāi)展的葡萄牙海底測(cè)繪活動(dòng)中, 通過(guò)使用新的多波束測(cè)深調(diào)查發(fā)現(xiàn)了亞速爾群島的一個(gè)新的海山——Diogo de Teive 海山[12]。

2.6 美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局海山探索項(xiàng)目

美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)的Okeanos探索號(hào)科考船是于2010年正式下水。NOAA從2011年開(kāi)始, 每年都組織并資助基于Okeanos探索號(hào)的海山探索項(xiàng)目。2021年, NOAA海洋勘探與研究辦公室(Ocean Exploration and Research, OER)利用Okeanos探索號(hào)科考船在北大西洋開(kāi)展勘探工作, 總共進(jìn)行了7次科學(xué)考察, 收集了有關(guān)北大西洋布萊克高原地區(qū)未開(kāi)發(fā)的深水區(qū)域和20多個(gè)海山的關(guān)鍵信息,包括新英格蘭(New England)海山和角隆起(Corner Rise)海山。2021年開(kāi)展的海山科學(xué)考察發(fā)現(xiàn)了新的深海珊瑚和海綿群落以及很多新物種, 并在9個(gè)潛水點(diǎn)觀察到了高密度的生物群落, 還在阿勒格尼海山3 447 m深處發(fā)現(xiàn)了高生物多樣性。

2022年, NOAA海洋探索計(jì)劃的考察重點(diǎn)在美國(guó)東南部、加勒比海和大西洋中脊。NOAA計(jì)劃對(duì)佛羅里達(dá)海峽及其周邊地區(qū)進(jìn)行測(cè)繪, 并前往波多黎各的圣胡安進(jìn)行兩次測(cè)繪考察, 完成波多黎各周邊美國(guó)專(zhuān)屬經(jīng)濟(jì)區(qū)的深水測(cè)繪, 還計(jì)劃在北大西洋的公海開(kāi)展一系列針對(duì)大西洋中脊、亞速爾高原和查理吉布斯斷裂帶的探索, 包括針對(duì)發(fā)散的板塊邊界、火山活動(dòng)和熱液噴口的地質(zhì)學(xué)研究和海山生物多樣性的生物學(xué)研究[13]。

3 海山生物多樣性近十年的發(fā)文情況

3.1 論文發(fā)文量年度變化

通過(guò)在WOS核心數(shù)據(jù)庫(kù)檢索發(fā)現(xiàn), 2011—2020年一共發(fā)表了1 458篇關(guān)于海山生物多樣性研究的論文, 論文數(shù)量總體呈現(xiàn)平穩(wěn)持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)(圖1)。2020年的論文發(fā)表數(shù)量增長(zhǎng)最多, 為206篇, 幾乎接近2011年論文發(fā)表數(shù)量(129篇)的兩倍。

圖1 海山生物多樣性發(fā)文量年度變化Fig. 1 Annual changes of the publication outputs on seamount biodiversity from 2011 to 2020

3.2 學(xué)科領(lǐng)域及期刊分布

海山生物多樣性近10年的論文共涉及61個(gè)Web of Science學(xué)科類(lèi)別。“海洋學(xué)”涉及的論文數(shù)量最多, 有338 篇;“海洋和淡水生物學(xué)”為293篇, 其次是“地球化學(xué)和地球物理學(xué)”202篇,“綜合地球科學(xué)”179篇, “動(dòng)物類(lèi)”163篇。從Web of Science學(xué)科領(lǐng)域每?jī)赡甑陌l(fā)文量排名前十的變化可以看出(表1), 除了2019—2020年,“海洋學(xué)”學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)文量一直處于領(lǐng)先位置,“海洋和淡水生物學(xué)”第二。收錄海山生物多樣性論文數(shù)量前20位的期刊詳見(jiàn)表2, 有45.5%的論文發(fā)表在這20種期刊上。Zootaxa發(fā)表了91 篇, 是發(fā)文量最多的期刊。其中,Geochemistry Geophysics Geosystems和Geochimica et Cosmochimica Acta等地學(xué)類(lèi)期刊上發(fā)表的論文主要是與海山生物棲息地環(huán)境及海山生物多樣性成因等方面相關(guān)的研究。

表2 2011—2020年WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中海山生物多樣性研究發(fā)文量前20位的期刊Tab. 2 The top 20 journals about Seamount Biodiversity research in WOS database from 2011 to 2020

3.3 國(guó)家與地區(qū)發(fā)文情況比較

針對(duì)第一作者所屬?lài)?guó)家與地區(qū)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),2011—2020年海山生物多樣性研究在WOS核心數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)文量排在前20 位的國(guó)家或地區(qū)中(圖 2), 排在前3位的國(guó)家分別是美國(guó)、中國(guó)和日本。美國(guó)發(fā)表了273 篇論文, 發(fā)文量遠(yuǎn)超排名第2的中國(guó)(157)和排名第3的日本(120)。排在第4至第10的國(guó)家分別是: 英國(guó)(102)、葡萄牙(92)、德國(guó)(91)、澳大利亞(81)、巴西(62)、新西蘭(59)、法國(guó)(57)。

中國(guó)在海山生物多樣性研究方面的論文產(chǎn)出近10年來(lái)增速較快, 研究力度明顯加強(qiáng), 2020年發(fā)文量首次排名第1(圖 2)。

圖2 2011—2020年海山生物多樣性研究發(fā)文量Fig. 2 The amount of papers on Seamount Biodiversity from 2011 to 2020

3.4 研究機(jī)構(gòu)發(fā)文情況

根據(jù)對(duì)WOS核心數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索, 發(fā)文量前10名的第一作者所署研究機(jī)構(gòu)如圖3所示, 發(fā)文量最多的是中國(guó)科學(xué)院海洋研究所(48篇), 其次是葡萄牙亞述爾群島大學(xué)(46篇), 第三名是新西蘭水和大氣國(guó)家研究所(28篇)。

圖3 2011—2020年海山新物種研究發(fā)文量最多的前10個(gè)第一作者所署機(jī)構(gòu)Fig. 3 Top 10 first author affiliations with the largest publication on seamount new species research from 2011 to 2020

3.5 海山生物新物種發(fā)表分析

2011—2020年, 研究海山生物新種的論文共計(jì)227篇。其中, 中國(guó)和美國(guó)在有關(guān)海山新物種發(fā)表方面的論文數(shù)量相同, 均為34篇, 日本居第3位, 發(fā)表了26篇(圖4)。

圖4 2011—2020年全球海山新物種發(fā)文情況Fig. 4 Global publication outputs of Seamount new species from 2011 to 2020

對(duì)第一作者發(fā)文機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn), 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所共發(fā)表了31篇論文, 位居第一, 新西蘭水和大氣國(guó)家研究所排名第4, 德國(guó)海洋生物多樣性研究中心排名第5。排名第2和第3的青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)科學(xué)院海洋大科學(xué)研究中心均為中國(guó)科學(xué)院海洋研究所的共建單位(圖5)。

圖5 2011—2020年海山新物種研究發(fā)文前10名機(jī)構(gòu)Fig. 5 Top 10 institutions of the research on Seamount new species from 2011 to 2020

3.6 研究熱點(diǎn)

近10年發(fā)表的海山生物多樣性研究論文中, 有53個(gè)關(guān)鍵詞使用了10次以上(表3), 出現(xiàn)頻次最多的前10個(gè)關(guān)鍵詞分別是: 海山、深海、分類(lèi)、新物種、生物多樣性、生物地理學(xué)、熱液噴口、海洋保護(hù)區(qū)、小型底棲生物和亞速爾群島。熱點(diǎn)研究區(qū)域是亞速爾群島、新西蘭、南海、太平洋、南極和大西洋等。對(duì)比每?jī)赡晔褂米疃嗟那?0個(gè)關(guān)鍵詞(表4),2017—2020年, 珊瑚、種群機(jī)構(gòu)、連通性、小型游泳生物和地球化學(xué)等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次變高, 熱點(diǎn)研究區(qū)域也由太平洋、新西蘭、南極洲轉(zhuǎn)變?yōu)槟洗笱蟆喫贍柸簫u和地中海。這與國(guó)際研究計(jì)劃的部署也是一致的, 亞速爾群島是歐盟地平線(xiàn) 2020計(jì)劃資助的海山研究相關(guān)項(xiàng)目的重點(diǎn)研究區(qū)域。

表3 2011—2020年海山生物多樣性研究使用頻次較高(>10次)的關(guān)鍵詞Tab. 3 The most frequently used keywords (> 10 times)on Seamount Biodiversity research from 2011 to 2020

表4 2011—2020年海山生物多樣性研究的關(guān)鍵詞變化情況Tab. 4 Changes of keywords on Seamount Biodiversity research from 2011 to 2020

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續(xù)表

使用VOSviewer軟件對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類(lèi)分析(圖6)可以看出, 海山生物多樣性研究主要分為3個(gè)研究版塊, 分別是: 1) 海山生物多樣性及分類(lèi)學(xué)研究, 關(guān)鍵詞包括species、fauna、taxa、morphology、genus、identification、Crustacea和sequence等, 研究區(qū)域主要涉及太平洋、日本周邊和南海; 2) 海山生態(tài)系統(tǒng)研究及管理, 關(guān)鍵詞包括habitat、ecosystem、coral、impact、conservation、management、fishery、biomass、productivity等; 3) 海山的形成及演化研究,關(guān)鍵詞包括formation、crust、process、margin、model、deposit、element、geochemistry、fault、subduction和volcanism等。

圖6 2011—2020年海山生物多樣性研究的關(guān)鍵詞聚類(lèi)分析Fig. 6 Keyword cluster analysis of Seamount Biodiversity research from 2011 to 2020

4 結(jié)論

通過(guò)分析海山生物多樣性近10年的發(fā)文情況可以明顯看出, 海山生物多樣性論文發(fā)表數(shù)量總體呈現(xiàn)平穩(wěn)持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì), 論文發(fā)表數(shù)量排在前3位的國(guó)家分別是美國(guó)、中國(guó)和日本。中國(guó)在海山生物多樣性研究方面的論文產(chǎn)出近10年來(lái)增速較快, 研究力度明顯加強(qiáng), 2020年發(fā)文量首次排名第一。通過(guò)對(duì)第一作者所署研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析, 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所在海山生物多樣性研究方面的發(fā)文量最多。此外, 中國(guó)和美國(guó)在有關(guān)海山新物種發(fā)表方面的論文發(fā)表數(shù)量相同, 日本次之。近幾年的海山熱點(diǎn)研究區(qū)域是亞速爾群島、新西蘭、南海、太平洋、南極和大西洋等區(qū)域。海山生物多樣性及分類(lèi)學(xué)研究、海山生態(tài)系統(tǒng)研究及管理以及海山的形成及演化研究是近10年海山生物多樣性研究的3個(gè)重要研究方向。

海山主要分布在國(guó)家管轄外海域(ABNJ), 沒(méi)有統(tǒng)一、完整的法律框架保護(hù), 而且海山區(qū)域的生物多樣性非常脆弱, 正受到日益嚴(yán)重的威脅。Pitcher等[14]提出使用一個(gè)框架——海山生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估框架(Seamount Ecosystem Evaluation Framework, SEEF), 用以規(guī)范化海山的特征參數(shù)。另一個(gè)評(píng)估海山保護(hù)的框架是Taranto等[15]針對(duì)生物多樣性公約(Convention on Bioligical Diversity, CBD)到2020年前要達(dá)到保護(hù)10%的海洋生物群落這一目標(biāo)而提出的。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要鑒定生態(tài)學(xué)上或生物學(xué)上重要的海洋區(qū)域

(Ecologically or Biologically Significant Marine Areas,EBSA), 包括海山。提名EBSA的7個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)包括:1) 獨(dú)特性或稀有性; 2) 對(duì)物種生命史階段的特殊重要性; 3) 對(duì)受威脅、瀕危或減少的物種和/或棲息地的重要性; 4) 脆弱性、敏感性或恢復(fù)緩慢; 5) 生物生產(chǎn)力; 6) 生物多樣性; 7) 自然性。Clark等[16]嘗試用具有“生物學(xué)意義”的物理變量來(lái)對(duì)全球海山進(jìn)行分類(lèi), 將四種關(guān)鍵的環(huán)境變量(群落的潛在物種豐富度和豐度、深度、含氧量和海山與大陸的鄰近關(guān)系)應(yīng)用于Kitchingman等[17]發(fā)布的海山深海區(qū)數(shù)據(jù)集。研究鑒定了遍布世界各大洋的194座具有相似特征的海山, 這些類(lèi)型分類(lèi)系統(tǒng)可以在任何地理尺度上應(yīng)用, 從而幫助劃分海山的保護(hù)優(yōu)先級(jí)。

建立海洋保護(hù)區(qū)(Marine Protected Area, MPA)被認(rèn)為是一種能有效保護(hù)海山的重要手段, 海山的地理位置對(duì)其管理的有效性也起著重要作用。國(guó)家管轄范圍內(nèi)水域和專(zhuān)屬經(jīng)濟(jì)區(qū)的海山相對(duì)容易管理,因?yàn)榇蠖鄶?shù)國(guó)家已經(jīng)有了法律以及制定和實(shí)施MPA項(xiàng)目的管理依據(jù)。澳大利亞、新西蘭、挪威和美國(guó)是最早在國(guó)家管轄范圍內(nèi)保護(hù)海山的國(guó)家。在國(guó)家管轄范圍以外的地區(qū), 通常沒(méi)有明確的法律機(jī)制來(lái)指定保護(hù)區(qū)。2007年聯(lián)合國(guó)大會(huì)關(guān)于可持續(xù)漁業(yè)特別提到需要保護(hù)海山[18], 呼吁各國(guó)立即單獨(dú)或通過(guò)區(qū)域漁業(yè)管理組織采取行動(dòng), 且保持與預(yù)防方法和生態(tài)系統(tǒng)方法相一致, 可持續(xù)地管理魚(yú)類(lèi)種群并保護(hù)脆弱的海洋生態(tài)系統(tǒng), 包括海山、熱液噴口和冷水珊瑚, 防止其受到破壞性捕魚(yú)活動(dòng)的影響。法律和地緣政治的影響使得保護(hù)海山和ABNJ的其他棲息地面臨很多挑戰(zhàn), 這需要各國(guó)之間進(jìn)行高度的跨學(xué)科合作和協(xié)調(diào)。

《聯(lián)合國(guó)海洋法公約》(United Nations Convention on the Law of the Sea, UNCLOS)規(guī)定了各國(guó)保護(hù)、養(yǎng)護(hù)和管理海洋的義務(wù), 包括ABNJ, 但沒(méi)有制定出具體的保護(hù)手段, 所以, 目前大多數(shù)ABNJ范圍內(nèi)的海洋開(kāi)發(fā)活動(dòng)基本上沒(méi)有得到有效的管理和控制。聯(lián)合國(guó)也正致力于創(chuàng)建一個(gè)基于聯(lián)合國(guó)海洋法公約的執(zhí)行協(xié)議來(lái)填補(bǔ)海山保護(hù)的法律空缺, 但由于關(guān)系到各國(guó)的海洋權(quán)益, 這個(gè)執(zhí)行協(xié)議的推出可能是一個(gè)復(fù)雜而漫長(zhǎng)的過(guò)程。具體來(lái)說(shuō), 保護(hù)海山的生物多樣性, 有效的方法可能包括: 1) 建立全球公認(rèn)的海洋保護(hù)區(qū)機(jī)制。在對(duì)可能影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的活動(dòng)進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)估時(shí), 必須考慮到對(duì)海山生態(tài)系統(tǒng)的威脅。2) 發(fā)展一套明確的規(guī)則來(lái)分享和使用來(lái)自國(guó)家管轄范圍以外地區(qū)的遺傳資源, 促進(jìn)透明度和所有國(guó)家的參與。3) 發(fā)展和建立開(kāi)放共享的海山生物多樣性數(shù)據(jù)資源庫(kù)。4) 促進(jìn)與資助對(duì)ABNJ區(qū)域深海海山生物多樣性的科學(xué)探索與研究,加強(qiáng)區(qū)域范圍與國(guó)際上不同研究機(jī)構(gòu)之間的合作與交流, 避免重復(fù)投資。5) 加強(qiáng)對(duì)ABNJ區(qū)域魚(yú)類(lèi)種群的管理, 采取預(yù)防性的捕撈限制措施, 以防止過(guò)度捕撈。6) 提升公眾保護(hù)海洋的意識(shí), 推動(dòng)海山生物多樣性保護(hù)知識(shí)的傳播。