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答好蓝色“基础题”——专家谈自然资源海洋极地领域重要基础研究方向

发布时间:2024-07-05


2024 年 5 月,”大洋号“大洋综合资源调查船执行深海矿产资源调查。 受访者供图

近日,自然资源部印发名为《关于加强自然资源领域基础研究的若干举措》的通知。该通知面向重大应用场景,发挥基础研究对全面提升自然资源领域高质量发展的源头供给和引领作用,敲定自然资源五大研究领域的重要基础研究方向,给出了69道“基础题”。其中,海洋极地领域在强化战略导向的体系化基础研究、鼓励前沿导向的探索性基础研究以及突破核心技术、关键装备与软件中的基础问题这三大基础研究总体布局下,包含海底动力学过程与大规模资源形成机理等14个课题。海洋极地领域的“基础题”有哪些主要内涵?其布局意义如何?本报特邀相关领域专家作介绍和解读。

科学掌握人类活动影响机理

在鼓励前沿导向的探索性基础研究这一布局下,海洋极地领域的一个题目是人类活动对陆海交互带及近海生态系统的影响机理。

自然资源部第一海洋研究所研究员张志卫告诉记者,陆海交互带具有界面过程复杂、自然资源丰富、生态环境脆弱、人类活动频繁等特点,不仅是生物多样性及生态系统多样性的储备库,也是生产力集中的焦点区域。随着沿海地区的发展步伐日益加快,近海生态系统问题开始频繁涌现,成为一个规模大、影响广、修复慢的全球性问题,对海岸带可持续发展构成日趋严重的胁迫。

张志卫表示,我国自20世纪就逐步开展了陆海交互带的调查与研究,并不断加大投入,研究对象和范围已涵盖沿海城市、流域、滨海湿地、河口、潮间带、海湾及海岛,聚焦点由原来的自然属性转变为自然和社会双重属性,并同时关注陆域和海域的物理、化学、生物、生态和人文过程。科学掌握人类活动对陆海交互带及近海生态系统的影响机理,已成为支撑海岸带资源管理、推动陆海统筹及沿海地区可持续发展的关键。关键方面包括陆海界面关键过程与机理,海岸带灾害机理与生态修复技术,近海生态灾害机理与防控,海岸带综合管理技术等。

实现海洋矿产资源可持续利用

在突破核心技术、关键装备与软件中的基础问题这一布局下,海洋极地领域的一个题目是海洋矿产资源勘探评价与绿色高效开采关键技术。

自然资源部第二海洋研究所海底科学实验室研究员王叶剑介绍,海洋矿产资源开发工程复杂庞大,涉及海底勘探评价、开采输运、选冶加工和环境保护等多个阶段。其中,攻关海洋矿产资源勘探评价与绿色高效开采关键技术是实现海洋矿产资源可持续利用的关键。

由于深海环境特殊复杂,因此海洋矿产资源勘探开发的基础理论涵盖了海洋科学、地质学、物理学、力学、机械工程、船舶与海洋工程等多个学科领域,具有很强的学科交叉特点。重点研究方向涉及海底矿产资源成矿规律与预测、海底隐伏矿体勘探成像原理、海底采矿环境扰动机理、采矿对海洋生物多样性的影响机制、深海采矿环境边缘感知技术原理等方面。“探索并解决上述原理问题,将为海洋矿产资源勘探开发领域的关键和颠覆性技术突破提供新的思想源泉。”王叶剑说。

拓展深远海生物遗传资源储备

同样是在突破核心技术、关键装备与软件中的基础问题这一布局下,海洋极地领域的另一道“基础题”是海洋生物资源高效获取与可持续利用技术。

自然资源部第三海洋研究所研究员邵宗泽告诉记者,深远海生物遗传资源储备雄厚,深海极端微生物、极端酶以及新结构化合物种类丰富多样、活性独特,开发潜力巨大。

邵宗泽介绍,围绕海洋生物资源高效获取与可持续利用技术,自然资源部海洋遗传资源重点实验室聚焦深远海生物遗传资源,重点开展了深远海生物遗传资源形成机制研究、深远海生物遗传资源高效获取和深远海生物遗传资源深度发掘与可持续利用等研究工作。目前,该实验室作为国家深海生物资源研究与开发利用的旗舰团队,建立了中国海洋微生物菌种库,目前保藏4.6万多株海洋与极地微生物资源,库藏微生物多样性丰富,涵盖微生物1784个属7000多个种,已有效发表200多个海洋微生物新种。

此外,该实验室在海洋药物先导化合物研究达到国际领先水平,取得一系列原创成果。研究团队重点以自主采集保藏的深远海微生物为研究对象,在国家重点研发计划项目和国家自然科学基金等20多个项目的支持下,对海洋微生物开展系统的化学成分研究,构建具有“深海特色”的海洋微生物粗提物库和海洋微生物化合物库。实验室突破海洋天然化合物纯化及制备关键技术,获得海洋天然化合物1500 多个,其中1000米以下深海来源的新化合物700多个,占国际报道深海来源新化合物数量的一半以上,突破了海洋药物研发瓶颈,为我国海洋生物医药产业发展打下了坚实基础。

加深理解气候变化与南极生态系统

在强化战略导向的体系化基础研究这一布局下,海洋极地多尺度动力和热力过程与全球天气气候效应是一道重要课题。

上海交通大学海洋学院教授周朦介绍,南极的无冰区生态系统具有显著的气候变化指征作用,针对气候变化下的极地无冰区生态系统的敏感性与脆弱性这一前沿科学问题,以及极端环境下生态环境的长期观监测重点要素,该校研究团队以冰川退缩前缘的无冰区生态系统对气候变化的响应进行生态评估研究,重点对冰川退缩前缘近岸海域、湖泊、陆地、雪冰、溪径等生态系统的种群多样性和群落结构,以及优势种群的演替趋势展开评估。

中国极地研究中心研究员罗玮表示,气候变化导致的南极冰川退缩将改变南极无冰地区的范围和结构,并深刻影响极地无冰区和近岸海域生态系统的结构与功能,但影响范围与程度尚待深入探究。未来随着南极无冰地区逐步增加与相互融合,极地物种的生态分布特征将发生深刻变化,甚至跨越生物地理分布鸿沟。与此同时,冰盖及冰川前缘拥有独特的微生物资源宝库,探究特殊生境下的微生物群落,有利于人们发现和利用新的微生物物种及功能。因此,加深理解气候变化下冰川退缩对南极生态系统的影响,也是认知并更好地保护南极必须要深入的科学研究领域。



来源:中国自然资源报    作者:王自堃