海洋牧场是全球海洋渔业发展转型升级的重要方向，受到中央和沿海各地政府的高度重视。中国科学院南海海洋研究所丁德文院士团队针对我国现代海洋牧场发展中存在的生态学问题，持续开展了海洋牧场生态系统研究工作，相关研究成果分别以“Construction and influencing factors of an early warning system for marine ranching ecological security: Experience from China’s coastal areas” “Trophic structure of fishes and macroinvertebrates in relation to environmental indicators in artificial reef ecosystems of Pearl River Estuary” “现代海洋牧场建设的人工生态系统理论思考”为题目发表在Journal of Environmental management、Ecological Indicators、《中国科学院院刊》等国内外知名期刊。
研究团队在系统总结国内外海洋牧场概念演进过程及其实践发展历程的基础上，剖析了现代海洋牧场建设存在生态学理论缺失、生态工程技术缺少、生态管理缺位等问题，并以问题为导向提出海洋牧场人工生态系统理论，海洋牧场渔业资源关键功能群构造及其生境营造原理方法，及包括方案规划设计、生态工程与智能工程建设、生态适应性管理模式在内的海洋牧场人工生态系统构筑基本范式，为我国现代海洋牧场建设探讨生态系统理论体系。
图1 海洋牧场人工生态系统结构
研究团队采用综合指标评估模型和系统动力学模型，构建了海洋牧场生态安全预警体系，并将该体系应用于2010-2035年中国沿海国家级海洋牧场生态安全评价与预警，探讨未来不同发展模式下中国海洋牧场生态安全的变化趋势。结果表明广东省、山东省和江苏省海洋牧场生态安全耦合协调性较高，资源成为影响中国63.6%区域海洋牧场生态安全协调发展的主要制约因素。在生态优先发展情景下，到2035年中国沿海海洋牧场生态安全将发展到最高水平，但仍有27%的研究区域（江苏、福建和海南省）存在生态安全高度预警。研究结果可为海洋牧场建设规划、管理维护和管理决策提供参考，实现开发与保护的平衡。
图2 2011-2018年中国海洋牧场生态安全空间格局
研究团队采用碳氮稳定同位素方法研究了珠江口万山、庙湾两个国家级海洋牧场示范区鱼类和大型无脊椎动物的食物网结构，结果表明万山海洋牧场以底栖生物/游泳生物食性鱼类为主，浮游生产是万山海洋牧场生态系统食物网的主要驱动能量（鱼类：80%，大型无脊椎动物：52%），海洋牧场生态系统具有较高的营养多样性和较低的营养冗余；而庙湾海洋牧场以底栖生物食性鱼类为主，底栖生产是庙湾海洋牧场生态系统食物网的主要驱动能量（鱼类：91%，大型无脊椎动物：78%）。大型无脊椎动物功能群以碎屑食性和肉食性类群丰度最高，是底栖食物网中的顶级捕食者。研究结果有助于深入了解珠江口海洋牧场生态系统食物网结构状况，可为珠江口海洋牧场人工鱼礁建设和渔业管理政策提供科学依据。
图3 珠江口海洋牧场生态系统鱼类生产贡献和功能群生态位
另外，研究团队完成的广东省管辖海域40个区域的海洋牧场选址生态适宜性评价，为广东省海洋牧场“十四五”规划编制提供了技术依据。研究团队研制的海洋牧场大型底栖生物原位调查设备、海洋牧场增殖放流鱼苗索饵游泳训练装置等装备，为广东省现代化海洋牧场建设提供了实用技术装备。
图4 广东省海洋牧场选址生态适宜性评价结果
研究团队博士研究生焦梦雨、助理研究员周卫国、丁德文院士、索安宁研究员分别是论文的第一作者和通讯作者。研究工作得到南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才引进重大项目广东省海洋牧场规划、建设与管理工程技术研究项目（GML2019ZD0402）支持。
相关论文信息：
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36840997/
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X22002941?via%3Dihub
http://www.bulletin.cas.cn/zgkxyyk/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20220916&journal_id=zgkxyyk
https://link.springer.com/article/10.1007/s00343-022-1423-8
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