我国陆架海生态环境演变过程、机制及未来变化趋势预测

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1、项目名称：我国陆架海生态环境演变过程、机制及起止年限：依托部门：未来变化趋势预测赵美训中国海洋大学2010年1月-2014年8月教育部国家自然科学基金委员会首席科学家：一、研究内容（-）拟解决的关键科学问题国内外研究结果表明气候变化和人类活动都已对海洋生态环境造成很大影响。位于西太平洋和欧亚大陆之间的东海和黄海，其牛态环境首先受控于区域气候变化，比如PDO、ENSO和东亚季风。作为边缘海，东海和黄海又是受人类活动影响最严重的海域之一。随着气候变暖和人类活动影响的加剧，我国陆架海生态环境而临的压力日益加重，国家急需制定科学的海

2、洋生态环境保护和应对政策。而区分气候变化和人类活动对陆架海生态环境的影响、揭示生态环境变化机制是国家制定生态环境保护政策所必须解决的科学问题，也是国际上科学难题之-o为此，木项目选择东海和黄海陆架区为主要研究对象，紧密围绕我国陆架海生态环境的高分辨率重建及演变规律揭示、气候变化和人类活动对我国陆架海生态环境影响的区分、我国陆架海生态环境变化机制的模型量化与未来趋势预测三个关键科学问题开展研究。1.我国陆架海生态环境的高分辨率重建及演变规律揭示（记录与规律）研究海洋生态环境变化驱动机制的前提是要有长期连续资料来确定生态环境变化

3、的幅度、规律及时空格局。但在我国陆架海，没有连续的长时间尺度生态环境重建记录，器测生态环境记录也只有50年左右，并且大部分不连续，不能得到年际以上尺度的牛态环境演变规律。因此我国陆架海牛态环境的高分辨率重建及演变规律揭示是本项目首先要解决的科学问题。中国陆架海有大面积的连续沉积泥质区，利用最新发展的生物标志物和同位素技术，可以获得高分辨率的、长期连续的陆架海生态系统演变记录和规律。2.气候变化和人类活动对我国陆架海生态环境影响的区分（机制区分）影响我国陆架海生态环境变化的因素很多，从驱动机制上主要可以分为气候变化和人类活动两

4、大类。由于我国陆架海（含河口区近岸段）宽阔，生态环境受人类活动和气候变化的影响程度空间差异大。因此，区分和评估气候变化和人类活动的影响，揭示生态环境变化机制是本项目的核心科学问题。明确驱动机制不仅是国家正确制定政策、保障牛态环境安全的科学基础，也是建立和利用性能高的模式进行未来趋势预测的先决条件。通过分析、比较重建记录和现代调查资料得到生态环境变化的时空格局，可以定性区分气候变化和人类活动对我国陆架海生态环境的影响，揭示生态环境变化机制。3.我国陆架海牛态环境变化机制的模型量化与未来趋势预测（机制量化与预测）对海洋生态环境变

5、化的机制与预测进行量化研究，是国际科学前沿，也符合我国社会经济可持续发展的迫切需求。但我国在此方面的研究还不足，因此利用生态模型对我国陆架海生态环境变化机制进行量化、对已有模型进行改进以提高其预测我国陆架海牛态环境变化的可靠性，也是木项目的关键科学问题。模型量化研究首先需要利用现场观测的季节变化信号和重建记录中的部分重大事件来校验、改进生态模型，然后利用模型实验进一步阐明我国陆架海生态环境变化的影响机制，从而提高我国陆架海生态环境未来变化趋势预测的可靠性。（―）主要研究内容本项目结合沉积记录、历史资料与现场调查资料，开展中国

6、陆架海生态环境演变规律、驱动机制及未来变化趋势预测的研究。选择初级生产力和浮游植物群落结构作为牛态结构变化的主要研究内容，首先因为初级牛产力和浮游植物群落结构是整个生态系统最基本和重要的参数，必须先明确它们的变化机制才能进一步研究高营养层次生态结构（包括鱼类）的演变机制。其次，初级生产力和浮游植物群落结构对气候变化的响应机制的研究已有一定的基础，在此基础上区分气候变化与人类活动对海洋生态环境的影响是可行的。1.我国陆架海生态环境年代际变化的沉积记录重建选择东海和黄海典型海区（图1）,利用生物标志物、同位素和古生物化石等方法重

7、建过去2000年的年代际分辨率生态环境演变记录。选择重建2000年记录，首先是因为工业革命前人类活动影响较少，所以这个时期的记录主要反映了自然环境变化驱动下我国陆架海牛态环境变化的幅度及规律。另外，过去2000年我国陆架海生态环境发生了较人的变化，所重建的记录可以为验证和改进模型提供变化强度较大的参数。所重建的主要古环境、古生态参数见总体研究方案部分的表1,具体研究内容包括：1）样品采集和测年：分别在东海和黄海的典型海区（图1）采集沉积物柱状样,利用210Pb、137Cs、14C测年得到样品年龄，构建沉积物年龄框架。2）生产

8、力及浮游植物群落结构重建：利用传统的古生物方法及最近发展起来的有机地球化学手段重建陆架海柱状沉积样中的主要浮游植物（硅藻、颗石藻、甲藻）及部分浮游动物（有孔虫、放射虫）含量和相对比例变化；同时利用多参数（总有机碳、无机元素比、生物硅、硅藻化石及颗石藻化石等）重建初级生产力变化规律。这些指标