海洋生物普查計畫

海洋生物普查計畫（Census of Marine Life，COML）20世紀90年代，由美國率先開展，並逐漸發展為45個國家和地區參加的，調查世界大洋海洋生物多樣性、分布和豐度等的國際海洋研究十年計畫。

基本介紹

• 中文名：海洋生物普查計畫
• 外文名：Census of Marine Life
• 解釋：調查世界大洋海洋生物多樣性
• 發起國家：美國
• 縮寫：COML
• 開始時間：20世紀90年代

簡介

全球海洋生物普查計畫是一個在全球尺度上評估和解釋海洋生物分布、豐度和多樣性的國際計畫，該計畫為期十年(2001-2010)，目前已有80多個國家參與，研究領域非常廣泛，包括海洋動物種群的歷史、海洋領域現場項目、海洋動物種群的未來、海洋生物地理信息系統。其中海洋領域現場項目又具體劃分為14個項目：近岸水域海洋生物多樣性，珊瑚礁生物多樣性，陸架邊緣海生物多樣性，深海平原生物多樣性，區域生態系統-緬因灣生物多樣性、太平洋陸架跟蹤計畫、洋中脊計畫、深海化能合成生態系統生物多樣性、海山生物普查、浮遊動物普查計畫、太平洋水域生物標記、北冰洋生物多樣性、南極海洋生物普查和海洋微生物普查計畫。

計畫的背景及目的

海洋蘊藏著豐富的資源，它不但提供人類重要的動物蛋白質來源，同時也因調節氣候、產生氧氣而成為地球上最大的維生系統(life supporting sys-tem)，是人類可否永續存活的關鍵。海洋是地球上所有生命的起源之地，是培育生命的搖籃。海洋生物不但是基礎科學研究的重要材料，在遺傳資源利用、醫藥、民生、保健、能源、旅遊及仿生材料等方面的套用則更是潛力無窮, 是未來的明星產業對象。但是由於工業化革命、人口膨脹後對海岸土地利用及漁業資源的需求增加等原因，在過去的五、六十年內，因過度捕撈、海岸及海底棲息地破壞、污染及外來種入侵等人為因素的威脅不斷加劇，加之全球暖化、氣候變遷的推波助瀾，已使得全球各地的漁業資源銳減，海洋生物多樣性正在快速消失。溫室效應、CO₂濃度升高所造成的海水升溫與海洋酸化(ocean acidification)以及死亡區(dead zone)數目增加等問題日趨嚴重，若再不積極面對及改善，可預見在今後50–100年後，海洋生態系統將會因海洋生物物種的滅絕而崩潰，生活在陸地上的動物包括人類也難以生存。

然而令人不解的是，人類對占地球71%的面積和99%的生命棲息地的海洋，即所謂的“內太空”卻所知甚少，所投入的人力與經費遠不如我們對探月及探索“外層空間”多。以致於我們對“海洋中到底居住著哪些生物”這樣的簡單問題迄今仍無法回答。主要原因在於人類已探索的海洋區域只占5%左右。

海洋生物多樣性的調查研究史大致可分為三個階段：(1)18世紀，特別是歐、美的航海探險及科考之旅，如“小獵犬號”， “挑戰者號”環球之旅；(2)20世紀中期，特別是五、六十年代，已開發國家的研究機構及調查船開始有計畫地在全球各地採集樣品；(3)90年代以後, 利用一些新的海洋考察工具，各國開始醞釀一些國際間合作的調查研究計畫。“海洋生物普查計畫”的產生緣於1995年美國科學院的一份研究報，該報告指出全球人口不斷增加，將對海洋生物物種多樣性造成不可逆的破壞，但我們卻對海洋生物多樣性所知甚少，存在的知識鴻溝(knowledge gap)非常巨大。而造成此鴻溝的主要原因是缺少分類學家，分類工作日益式微, 且分類學仍未受到應有的重視。

海洋生物物種調查研究的不足，導致信息不足，以致無法妥善有效地管理或保護許多重要的海洋經濟物種或生態系統的關鍵種資源。待許多物種滅絕之後，也就悔之晚矣。為了扭轉該不良局勢，由各國的海洋學專家共同組織了這項有史以來規模最大、歷時最久、範圍最廣的全球海洋生物物種普查工作。希望能回答“海洋生命的過去、現在和未來”這一關鍵命題，從遺傳、物種、群落到生態系統的不同層次來建立海洋生物多樣性的調查研究及知識體系，以期能達成漁業資源可持續利用之目的。

計畫的發起及內容

計畫真正的發起人是全球海洋生物多樣性的領銜科學家、New Jersey州Rutgers大學的Fred Grassle教授，他於1996年向Alfred P. Sloan Founda-tion辦公室的計畫官員Jesse Ausubel建議並構思如何來解決海洋生物多樣性知識鴻溝的問題，兩人就在Woods Hole海洋研究所的小鎮上開始討論。幾周后，Ausubel表示：“我們已經幫助天文學家在數清天上所有的星星了，為何不讓我們也幫幫海洋學家到海里去清點所有的魚類呢”？由於Grassle對於無脊椎動物的偏愛，在基金會的資助下，他的“全球海洋生物普查”計畫美夢成真。後來的5年內，來自全球不同生物類群和領域的海洋生物學專家，就開始聚集在美國、英國、希臘及泰國等地開會，研討出一項為期10年的“全球海洋生物普查計畫”。

這項計畫和過去著名的“人類基因組計畫”(HGP)或“世界大洋環流實驗”(WOCE)等大計畫的主要不同之處在於：以上這些計畫只用了單一的技術和工具去回答一個大問題，而該普查計畫所使用的方法則複雜得多，從橡皮筏到深海潛具，從分子生物學到衛星遙測等各種工具，去探索小到微生物大到鯨魚等各種海洋生物的多樣性、分布及其豐富度，從漁民所關心的資源匱乏到多樣性保護人士所擔心的物種滅絕及棲息地喪失等。因此海洋生物普查計畫所需要動員的人力物力，及不同人員之間協調與分工合作也是前所未有的。

計畫本身有國家和區域執行委員會(National and Regional Implementation Committee，NRIC) ，由跨學科的360多位國際知名學者組成，委員會每年舉行3次會議，蒐集整理該地區許多已發表及未發表的資料，共有13個國家或地區組成了CoML的國家或區域委員會來配合推動此工作，他們來自澳大利亞、加拿大、中國、日本、印度尼西亞、韓國、南非、美國、加勒比海區域、歐洲、南美、印度洋區域、非洲等13個國家和地區。由這些組織再分別召集各國的學者、政府機關、民間團體及管理者等來負責收集、整理及評估當地海洋生物的狀況。通常討論的結果是專家及政府合作單位再去提請更多的研究計畫來充實或補充最急迫需要解決的海洋生物地理分布信息等問題。

普查計畫的內容包括14項子計畫，結合國際海洋研究科學委員會(SCOR)的觀測新技術，利用最先進的儀器技術來進行實地考察。此外，還包括海洋動物種群歷史研究(History of Marine Animal Populations，簡稱HMAP)、海洋動物種群預測研究(Future of Marine Animal Populations，簡稱FMAP)和海洋生物地理信息系統(Ocean Biogeographic Information System，簡稱OBIS) (http://www.iobis. org)三項工作。

計畫的豐碩成果

2010年10月7日, 在倫敦大英皇家科學研究所、皇家學會以及自然史博物館，有超過300名海洋生物普查計畫的主持人聚會，分享他們的豐碩成果，並討論這些成果所帶來的影響。

發現的新物種

10年來，海洋生物普查計畫在已有23萬種海洋生物基礎上又增添了2萬多種。截至2010年10月在倫敦舉辦成果發表會時，共發表了1,200多個新種，同時還有5,000多個新種有待描述，圖1示例幾種CoML報導的生物新種。研究結果還表明， 一些過去認為稀有的物種, 其實是很常見的。這些優秀的成果除了過去幾年陸續發表在國際媒體、期刊和一些綜合性的報導外，也可在該計畫的網站上查閱， 甚至可以下載去年出版的First Census of Marine Life 2010: Highlights of a Decade of Discovery一書進行詳閱。2009年出版的World Ocean Census一書則包括不少首次被人類發現的深海物種， 驚奇有趣。

在所發現的類群中，又以甲殼類、軟體動物及魚類物種豐富度最高，占所有海洋物種的50%以上，原生生物及藻類各占10%。這種比例隨地區不同及各地分類專家人數不同而異。基本上是: 一個國家專家數和出版的圖鑑愈多、海域面積愈遼闊，則種類愈豐富; 如果研究愈深入，特有種的數目會減少。

總之，普查的成果以書籍、期刊論文、資料庫、網路、影像與照片等方式記錄和發表。普查共出版專著或圖鑑10本，學術期刊專輯有17冊。

OBIS資料庫

CoML計畫構建了全球最大的線上海洋生物地理資料庫Ocean Biogeographic Information System (OBIS)。OBIS資料庫可以說是海洋資源管理及套用的最有力工具，各國政府可藉助該系統來進行國家和地區生物多樣性與資源評估，履行其對《生物多樣性公約》(Convention on Biological Diversity)的義務和其他國際承諾。目前該資料庫已收集到普查前後的總計874個資料庫，3,000萬條物種原始分布數據, 已成為全球生物多樣性信息機構(Global Bio-diversity Information Facility, GBIF)最重要的信息提供者。在物種描述部分己收集有19萬種海洋生物的圖文資料，成為全球生命大百科(Encyclopedia of Life， EOL)物種頁面(taxon page)的最主要提供者。但其物種描述及分布數據在各類群中的詳細程度並不一致，鯨豚類已達88%，魚類為79%，但棘皮動物和苔蘚動物則分別只有26%和18%，低等及微生物也很不完整。

目前OBIS網頁已有英、法、西和日語幾種版本,，但尚無中文版，未來將用Web 3.0方式來架構。套用OBIS數據可以依照7項標準選出全球生態或生物的顯著海域(Ecologically or Biologically Significant Areas，EBSAs)；亦可建構海洋棲息地模式，以物理與生物環境及物種名、高階元類群、地理區域、水深和時間等方式來進行查詢，並可做出空間分布格局；OBIS兼具統計功能，可利用GLM模式依指定的溫度、鹽度和深度繪出每個物種的分布趨勢。OBIS資料庫中有3,000萬條原始分布資料，可繪出250萬張OBIS-SEAMAP，也可在時間軸上進行海洋觀測的取樣、SDSS模式預測等等。

由於OBIS資料庫內容豐富而全面，聯合國教科文組織(UNESCO)政府間海洋學委員會(Intergov- ernmental Oceanographic Commission)在2009年聯合國大會上，將OBIS列為其在國際海洋數據與情報交換系統(International Oceanographic Data and Information Exchange, IODE)下的計畫之一，而可以在未來加以持續運行和維護。

研究成果的效益

普查項目科學指導委員會主席、澳大利亞海洋科學研究所所長Ian Poiner在接受記者採訪時曾說： “這是歷史上首次進行的全球海洋生物普查。海洋浩瀚，這次普查雖然只探索了其中的一部分，但普查所留下的科學數據、研究方法和國際標準等有助於今後繼續進行大規模海洋研究”。除了發現新物種及建立OBIS資料庫之外，其他幾項具體的效益如下：

(1)確立了目前海洋生物的多樣性、分布和豐富度的基線，為未來變遷的評估奠定了基礎。普查發現，海洋生物實際上比想像得更為豐富，也更相互依存。漁獲量記錄、魚骨、貝殼和其他可信的文獻記錄顯示，人類從幾千年以前就開始大量利用和消耗海洋生物。

(2)利用各種無線電發報標誌器及衛星追蹤裝置，繪製了許多大型海洋動物洄游或遷徙的路線和繁殖區域，如座頭鯨(humback whale)、抹香鯨(sperm whale)、灰鯨(grey whale)、藍鯨(blue whale)、海獅(sea lion)、海豹(seal)、海象(elephant seal) 、長尾鯊(thresher shark)、白鯊(white shark)、灰鯖鮫(blue shark)、赤蠵龜(loggerhead turtle)、翻車魚(ocean sunfish)、黑鮪(bluefin tuna)、長鰭鮪(albacore tuna)、黃鰭鮪(yellowfin tuna)、革龜(leather turtle)、信天翁(albatross)、洪堡烏賊(Humboldt squid)等，這些數據可作為漁業管理或劃設海洋保護區的重要參考。

(3)了解了哪些海域己充分調查，以及哪些海域尚待勘測。全球尚有20%的海洋未被勘測，特別是深海及遠洋的中、下水層深海珊瑚、海山、海溝、冷泉、熱泉等未知區域。

(4)發現了過去對深海的影響主要是廢棄物處理，但如今則主要是來自漁業、石油和礦物提煉。破壞海洋生物多樣性的主要原因按比例依次是過度捕撈(55%)、棲息地破壞(37%)、外來入侵種、污染及氣候變遷三者則不到8%；而預測未來最大的影響則來自氣候變化。對環境歷史的研究顯示，部分海洋棲息地和生物資源受到人類的影響已長達數千年；但如果棲息地獲得保護，資源恢復雖然緩慢，但仍能奏效；近海和內海海域受到的人為影響最為嚴重；生物多樣性遭受最大威脅的地方是內海和人口稠密的區域, 例如地中海、墨西哥灣、波羅的海、加勒比海以及中國的大陸架; 海洋經濟產業和陸地來源的污染物正在對海洋生態系統的健康產生前所未有的影響。

(5)建立了世界海洋物種名錄資料庫(WorldRegister of Marine Species, WoRMS)。截至2011年1月, 除微生物之外，超過20萬的海洋物種已被描述，估計至少有超過75萬個物種尚待描述。最為大家所熟悉的海洋動物，例如鯨類、海豹和海象等，僅占海洋生物的極小部分。海洋中可能生活著數十億類微生物。在海洋中，少數類型處於支配地位，而無數豐富度較低的種類則占觀測到物種的大多數。如果這個多樣性極其豐富的海洋發生變化，可能對地球的生態系統造成深遠的影響。

(6)全球海洋的物種豐富度目前是以澳大利亞、日本及中國大陸位居前三名，分別為33,000、33,000及22,400多種。但如以該區域的海域面積來標準化，則以韓國、中國、南非、波羅的海、墨西哥灣為最多, 而阿拉斯加及南、北極海域的物種最少。如以特有種數來看， 從多到少依次為澳大利亞、紐西蘭、南極、南非、加勒比海、中國、日本、地中海等地。這些統計知識， 其實與各國分類學知識能力的強弱有關：澳洲、中國及歐洲有相對較佳的分類能力及較多的調查船，但全球博物館或標本館中仍有1/4的標本尚待命名。目前最大的困難是許多生物多樣性大國(mega-diversity countries)皆為開發中國家，對遺傳資源保護甚為嚴格，不輕易讓國外學者入境採集及攜回研究，故仍有很多海洋新物種仍待被調查發現及描述。

(7)提供培養個人、機構、國家及地區的分類及生態調查研究能力。通過普查計畫將大大地豐富今後數十年的海洋生物知識。