孙晓霞——中国科学院海洋研究所研究员

 2015-01-13

大海不光有着丰富的鱼虾，还有数量极多的小型和微型生物资源，更好地研究这些生物，对我们未来的生活有着非常大的影响。通过对中国科学院海洋研究所研究员孙晓霞的采访，让我们走近了海洋的微观世界。为了让祖国的大海更美丽，她带领团队，以忘我的工作精神，为我国的海洋浮游生物研究做出了突出贡献。

青岛为什么成了草原

美丽的海滨城市青岛，著名的汇泉湾，面朝大海的一个大院，就是中国科学院海洋研究所，这就是孙晓霞工作的地方。谈起为什么来到中科院工作，孙晓霞说，中科院海洋研究所是从事海洋科学基础研究与应用基础研究、高新技术研发的综合性海洋科研机构，是中国科学院博士研究生重点培养基地。研究所面向国家需求和国际海洋科学前沿，开展了许多开创性和奠基性工作，直接推动了我国海洋科学研究事业的发展。在这里工作是一种当之无愧的荣耀。

孙晓霞选择青岛的另外一个原因，是因为喜欢这里的海。孙晓霞出生在威海，在海边长大的孩子，对大海有着特殊的感情。所以，当她考上中国海洋大学生命学院，来到青岛这座滨海城市的时候，立刻喜欢上了这里。毕业后，出于对这座城市的爱，她又努力考取了中科院海洋研究所的研究生。在这里，她可以更加接近美丽的大海，也实现了天天与大海打交道的梦想。

可是，不知是从什么时候开始，赤潮、浒苔、水母等成了人们关注的话题。孙晓霞生活多年的青岛，也遇到了这个问题。近年来，由于全球气候变化、人类活动加剧等原因，造成海洋生态灾害频频爆发。特别是近两年来，到青岛去看草原成了网络上的一个时髦的调侃，使人们更加感觉到面对海洋生态恶化的无奈。

频繁爆发的海洋生态危机，把人们关注的目光吸引到了海洋浮游生物的身上。海洋里需要保护的，不光是像小山一样巨大的座头鲸，还有人们肉眼看不到的浮游生物。浮游生物是海洋生物链的基础，它的数量和种类的平衡对于生态系统有着至关重要的作用。无论是过多还是过少，都会对海洋生态产生灾难性的后果，进而威胁到人类的生活。孙晓霞说，海洋生态系统如同人体，人们所感受到的更多是其表观的变化，如灾害的发生，而其内部的变化我们经常难以察觉，例如海洋生物多样性的变化、生物种类的替代、生物分布格局的变化等等。因此，近海生态系统变动的根本原因我们并不完全清楚，其未来的发展趋势亦很难预测，如何更好地应对上述问题，需要从生态系统结构与功能的变化、基础生产力的变动趋势以及生态系统对气候变化和人类活动的响应机制等方面进行深入细致的研究，探寻其内在的变化机制。

制造危机的浮游生物

近海生态危机的出现，很多人都把浮游生物当作了威胁。其实，制造危机的浮游生物，是人们生活中不可缺少的。关键在于人们是否了解浮游生物，是否能够科学地利用，是否能够约束人类的活动，避免浮游生物的爆发性生长，使其更好地造福于人类。从这个角度讲，其研究对渔业生产和海洋科学基础理论都有重要意义。孙晓霞的专业是海洋浮游生物研究。她说，浮游生物种多、量大，是海洋生物的主要成员，是海洋食物链中的重要环节，是海洋经济鱼类的饵料基础，掌握浮游生物的变化规律，可以为我国渔业的发展提供数据基础。如海洋捕捞业中，某些浮游生物的数量分布变化可提示鱼类（如鲱形鱼类）索饵洄游的路线，有助于寻找渔场、确定渔期；在海水养殖业中，对于浮游生物的培育可以解决水产养殖的饵料问题；更何况，有的浮游生物种类本身就是渔业资源，如海蜇、毛虾和磷虾，用这些浮游生物加工制作的水产品，成为丰富人们餐桌的佳肴，有着丰富的营养价值；有些浮游生物对环境的污染物具有净化和富集的能力，会发展成为重要的化工原料。人们现在已经发明了培育微藻的技术，不仅可以提取生物柴油的技术，还可以制做出化妆品、保健品等非常多的品种。

孙晓霞说，浮游生物是一座极其丰富的宝藏，是全球海洋生物多样性的基础。但是，浮游生物的暴发性繁殖对环境的影响也是非常大的。如水母是我们常见的浮游生物，海蜇等水母也是人们餐桌上常见的美味。但是，灾害性水母的爆发性繁殖，却会带来危害。水母在大量猎杀和摄食浮游动物以及鱼类的卵和幼体，给其他海洋生物的生存带来威胁。其实，造成有害赤潮、水母暴发等等这些生态灾害的始作俑者，是人类自身，或者说，不是浮游生物的爆发伤害了人类，而是人类的活动伤害了浮游生物的平淡生活。而且这种伤害远远没有结束。其恶性后果，也远远不止赤潮和水母暴发那么简单。

在孙晓霞看来，浮游生物是海洋生态系统中极为重要的类群，是海洋食物网的基础和关键组成部分。浮游生物的种类组成和数量变动会引起整个海洋生态系统结构与功能的改变。深入进行浮游生物的观测与研究是探究海洋生态系统变化的基础。

读懂大海的深刻内涵

湛蓝的海水，美丽的鱼群，徐徐的海风，洁白的浪花，这只是游客眼里看到的大海的外表，成千上万种浮游生物，则是外表背后的深沉的内涵。孙晓霞和她的团队，就是努力读懂大海内涵的人。

孙晓霞说，我们所居住的星球，有百分之七十覆盖着海水。在陆地开发的空间越来越小的今天，更多的人把目光投向了广阔的海洋。也因此有人说，21世纪是海洋的世纪。海洋将是21世纪的药库，也将是未来的粮仓。

阿拉丁能控制巨大的神灵，是因为他拥有神灯；阿里巴巴能打开装满珠宝的山洞，是因为他知道芝麻开门的咒语。

孙晓霞和她的年轻的团队，就是在努力寻找打开海洋未来宝库的芝麻开门的咒语。

胶州湾是我国近海生态系统的代表性海域之一，也是揭示近海生态系统演变规律的理想场所。孙晓霞所在的胶州湾站对这里开展了长期的观测和研究，获得了极为宝贵的长期观测资料。与人们的想象不同，在多重压力的胁迫下，生物多样性并没有降低，但生物的种类组成发生了很大的变化，与90年代相比，2000年之后甲藻类浮游植物、水母等胶质类浮游动物的种类和数量增加显著，而可以作为鱼类饵料的饵料性浮游动物的数量和比例都明显降低。这种变化通过食物网的级联效应，会对生态系统等产生重大影响。赤潮、水母等海洋生态灾害的暴发正是海洋生态系统演变的一种体现。

在中科院重要方向群项目的支持下，孙晓霞及其团队进一步开展了黄东海典型海域基础生产力格局及浮游生态系统变动趋势研究。他们发现近20余年来黄东海基础生产力分布格局、浮游生物种类组成同样发生较大变化。与八九十年代相比，黄海、长江口等典型区域的初级生产力总体表现为升高的现象，这一现象与全球中低纬度初级生产力呈现下降趋势并不一致。

海洋是多变而复杂的，驱动我国海洋生态系统变化的内在原因是什么？除了人类活动的影响外，邻近大洋是否会对近海产生影响？因此，近海生态系统的问题不能仅仅从近海解决。在近海生态系统演变研究基础上，孙晓霞将研究范围进一步向外海拓展。

2013年，孙晓霞承担了中国科学院战略性先导科技专项“热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响”的子课题，其内容是“热带西太平洋典型区域生物多样性与生物生产过程”。通过研究热带西太平洋，特别是暖池区、黑潮源区浮游生物群落结构特征，并通过与近海生态系统的比较研究，研究该区域对我国近海生态系统的影响。

2013年7月，孙晓霞又承担了国家重点基础研究发展计划（“973”计划）“南海陆坡生态系统动力学与生物资源的可持续利用”的“陆坡浮游生物群落分布及功能”课题。通过研究陆坡区初级生产力结构、浮游植物和浮游动物的群落结构特征及与关键物理过程和生物地球化学循环过程之间的关系，揭示陆坡区浮游生物高生产力的机理，探索浮游动物功能群与中层鱼变动之间的关联。孙晓霞自信地说，这个课题如果按期完成，可以使我国陆坡浮游生态系统研究团队水平进入国际先进行列。

注重创新的工作团队

浮游生物的研究，并不像海边捡贝壳那样浪漫，也不是驾船出海那样怡情，而是一个真正的力气活，而且需要团队的分工合作，密切配合才能完成。同时，海洋浮游生物研究也是一个年轻的领域，更需要工作上的创新与探索。

说起创新，孙晓霞说，对海洋浮游生物的研究，自1887年德国人亨森（V. Hensen）创用了“浮游生物”一词开始算起，迄今不过100多年历史，与拥有几百年甚至上千年研究史的数学、物理、化学等其他学科相比，无论是从理论的厚度，数据的丰富度，还是研究技术的先进度，都有很大的提高空间。这更需要研究者以创新的精神去迎接种种挑战。

同时，浮游生物种类繁多，结构复杂。个体小的，须在显微镜下才能看清其构造，个体大的，如有的水母最大直径可达2米。如何快速对这些五花八门的生物进行采集、分类、研究、分析，也需要创新技术手段。

长期以来，浮游生物的观测仍然主要使用浮游生物网具进行样品采集并进行人工镜检分类计数，由于浮游生物的样品鉴定耗时、费力，一方面导致数据获取滞后，难以快速开展大尺度、长时间序列的浮游生物群落结构研究；另一方面，难以获得不同类群浮游生物大小、生物量等特征数据。如何提高分析效率，实现浮游生物观测的半自动化乃至自动化，从而在短时间内获取数据，以便对生态系统状况作出快速的判断，是孙晓霞经常思考的问题。

成功来自于实干，创新也来源于于实践。自2008年起，孙晓霞与法国、英国等实验室开展合作，开展基于浮游生物图像技术的新技术与方法研究。以此为基础，孙晓霞及其团队建立了我国近海浮游生物图像数据库并进行性能验证。对于黄东海浮游生物的优势类群，图像识别准确率可以达到90%以上。通过图像自动识别技术，样品分析效率大大提高。但仅仅知道数量的多少还不够。这就像一只蚂蚁和一头大象，论数量都是一个，但重量的差异之大可想而知。对于浮游生物也是如此。最为科学的方法是使用碳的含量来表征。如何能够快速获得不同浮游生物类群生物量或者碳、氮含量的数据？通过仪器直接测定，无论从成本还是从人力上都是不可行的。为了解决这一问题，孙晓霞及其团队进一步开展了图像识别方法在我国近海浮游生物体积变动及生物量研究中的应用，实现了浮游生物生物量及碳氮含量的自动化估算，为我国近海浮游生物重要类群生物量的快速获取提供了重要的手段。

正是这种苦干加巧干的团队工作精神，使他们获得了丰硕的成果。由于工作业绩突出，2014年，孙晓霞被授予“中国生态系统研究网络科技贡献奖”。

       来源： 科学中国人 2015年第1期   封底人物