时间：2023-03-01 16:20:58
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关键词：自然资源物权合理限制生态补偿
一、自然资源物权和生态补偿机制的意义
（一）自然资源物权的意义
自然资源，从最广泛意义上说，包括在改造自然与征服自然过程中自然界中包括土地在内的一切可以被人类利用的物质和能量。自然资源物权是指以自然资源为客体的物权，即权利人为满足其权益需要，对自然资源依法或依合同所享有的直接支配与排除妨碍的权利。在过去很长一段时间内，人们没有分清对土地本身的使用与开采埋藏于地下的矿藏以及采伐生长于土地之上的林木之间的关系。实际上，土地是承载其他自然资源的载体，其他自然资源均依赖于土地而存在。但是我们也应当认识到，资源是可以与土地分离或相对分离的，或者具有独立于土地的自身价值，同时由于资源本身具有稀缺性、价值性与可支配性，因此，从法律的角度尤其是从民法的角度来说，资源可以成为物权的客体。而学界也一般将自然资源划分为两大部分即土地与除土地以外的其它资源(也有简称资源的)。相应地，自然资源物权亦可分为土地资源物权和与其他自然资源物权。
与一般物权不同的是，自然资源物权属于一个社会或国家的基础物权。原因在于对自然资源的控制和支配，意味着对人们生产资料和生活资料的自然要素的垄断或专有。在此基础上，学界认为，自然资源物权体系是指由自然资源物权制度的基本的物权权利类型，包括自然资源所有权和自然资源他项权利组成的相互联系、相互作用的整体。由于自然资源可分为土地和其他自然资源，因此，自然资源物权体系又可分为土地资源物权体系和其他自然资源物权体系。
（二）生态补偿的意义
对于生态补偿的意义，国内外有不少定义。归纳起来，大致有两种解释：一种是指自然生态系统对由于社会、经济活动造成的生态环境破坏所起的缓冲和补偿作用。另一种则是将生态补偿理解为一种资源保护的经济手段，通过对损害(或保护)环境的行为进行收费(或补偿)，提高该行为的成本(或受益)，从而激励损害(或保护)行为的主体减少(或增加)因其行为带来的外部不经济性(或外部经济性)，达到保护自然资源的目的。
我们认为，生态补偿不单是为了控制生态破坏，而应该包括因自然资源的使用所造成的生态功能丧失的恢复和补偿，具体包括对为保护和恢复生态环境及其功能而付出代价、做出牺牲的单位和个人进行经济补偿，对因开发利用土地、矿产、森林、草原、水、野生动植物等自然资源和自然景观而损害生态功能，或导致生态价值丧失的单位和个人收取经济补偿。
（三）生态补偿机制的意义
生态补偿机制是社会生产不断发展与资源环境容量有限之间矛盾运动的必然产物，它以“资源价值论”的观念重新评价生态环境资源的现实价值，运用政府调控与市场化运作的方式，让开发、利用、破坏生态环境资源的人们支付相应的经济补偿，用于生态建设和环境保护，为社会发展提供可持续利用的资源基础和生存环境。
生态补偿机制调整的对象和政策制定的方向是，矫正生态环境保护或破坏行为产生的环境利益和经济利益的分配关系，以经济激励为主要特征的环境经济政策和其他相关的制度安排。这里的环境利益是保护活动产生的生态服务功能的提高，或破坏行为造成的生态服务功能的损失。经济利益是生态服务功能的市场价值或效益。纠正后的利益关系应该是，享受因劳动付出而带来的生态服务的主体要支付费用，生产生态服务的主体应得到经济回报；相反，造成生态服务功能损失的主体支付费用，生态服务功能的产权人或恢复生态服务功能的主体(如政府)应得到经济赔偿。
生态补偿机制涉及生态补偿的法律规范的形成、实施到产生调整社会关系效果的整个运行过程的综合原理，有系统和过程的意义。作为一种法律机制，它是从法律的各个方面的系统性联系和从法律的动态上来考察法律对社会关系的调整功能的运行过程。其主要包括三个层面：一是不同主体之间利益的相互联系，即结构；二是事物在有规律的运动中发挥的作用、效应，即功能；三是发挥功能的作用过程和作用原理。
因此，生态补偿机制可以理解为生态保护补偿机制,它是指政府和有关部门通过一定的政策手段,促使环境、资源、生态的受益方给予施益方以合理的补偿,实现索取与禀赋的相对平衡,以达到社会经济可持续发展目标的制度和法规。由此可见,建立公平有效的生态补偿机制,不仅能直接受益于每个人,也是我们最终建立环境友好型社会的基础。
二、我国在自然资源物权受限下生态补偿中存在的主要问题
目前,我国生态补偿还存在很多需要解决的难题。主要表现在以下几个方面：
（一）基础研究薄弱
自然资源物权人在物权受到合理限制之下，遭受的损失是一个相对的概念，难以用货币来进行衡量，而且补偿对象有时很难准确确定。如何科学准确地界定生态补偿标准和对象，成为制约我国生态补偿机制在全面实施的一个很重要因素，主要体现在：
1、补偿强度难以货币化。要对物权受限者进行合理科学的补偿，就必须对生态环境保护和重建的投入成本及效益进行科学的计算，只有这样才能保证保护和重建行为的科学性。由于生态环境的公共物品特性,很难计算出间接成本或收益，从而难以科学确定补偿强度的量化。
2、补偿者和补偿接受者问题。产权的界定是生态环境补偿的前提，只有生态环境的产权明晰了，才能确定谁补偿谁的问题。但在资源和环境领域，产权界定是一个很复杂的问题，许多生态环境的产权往往是模糊和虚化的，甚至是不可能清楚界定的,这样在实践中往往使生态环境的权利和义务失去主体，导致无法清楚地确定补偿承担者和接受者。在对自然资源物权人进行补偿时，补偿承担者难以确定的问题将更加突出。
3、生态补偿的内容不明确。生态补偿的内容很多,涉及面极广,而且随着人们认识水平的不断深入,需要补偿的范围还要增多。由于国家和政府对在重点保护区农民的自然资源物权有更多的限制，导致当地居民的生活问题日益显现。
（二）补偿方式比较单一，没有建立良性投融资机制
补偿资金渠道以中央财政转移支付为主，补偿的重点为西部部分地区，而且以重大生态保护和建设工程及其配套措施为主要形式；投入主要以国家为主，地方投入较少；有限的资金主要以毛毛雨的形式，分散用于各个地区，造成资金的低效使用和浪费。
（三）征收和使用方式不合理
由于生态补偿机制不完善,补偿不能完全依法进行,基本上是采取“搭车收费”的方式，收费和使用主要以部门或行业为界，部门间各自为政，行业、部门之间的条块分割，不能形成合力，也没有真正实现收支两条线。部门行政色彩浓,导致生态补偿不到位,补偿受益者与需要补偿者相脱节。
（四）全国还没有形成统一、规范的管理体系
缺乏有效的监督，资金的收取和利用存在很大的漏洞。目前许多证据已经证明国家用于生态建设项目而投入的巨额资金，被广泛用于部分地方和政府部门的私自渔利行为上，“暗箱操作”现象层出不穷，这就导致了权利受限者无法得到充分的补偿，并产生了高额的管理成本，从而危及到了项目的顺利实施。
（五）观念上存在障碍
我国公众的环境意识还比较低，“资源无价”的错误观念还未根除，广大民众对生态补偿知之甚少，许多人甚至认为征收生态补偿金是“乱收费”，这些错误观念的存在是生态补偿制度建立的很大障碍，也为生态补偿工作的展开带来了巨大阻力。
（六）资金筹集问题
资金积累和筹措不足,是建立补偿机制面临的一个瓶颈问题，没有充分的资金来源，生态补偿机制的建设也就无从谈起。
（七）补偿强度问题
一般来说，对生态环境保护和重建的直接投入成本进行计算相对比较容易，可等同为将受到破坏的生态环境恢复到正常或预期的状况所需支付的费用。但是由于生态环境的公共物品特性,它的保护和改善对社会提供的服务以及它的破坏对社会造成的影响比较容易感受，但是很难评价到底得到多少利益或受到多少损失，并且在不同地区及社会发展的不同阶段，人们对生态环境的评价值和需求是不同的，对生态环境影响的认识水平也是不同的，因而很难计算出间接成本或收益，从而无法科学确定补偿的强度。
（八）法律法规体系不够健全
就目前我国对该方面的立法，还存在不小的缺陷，主要有：
1、立法体系上的缺陷。主要表现在自然资源保护法律中资源有偿使用原则未体现资源生态效益价值；有些资源保护法未将维护生态平衡作为其立法目的以及资源保护法律的有些规定不利于生态环境保护等方面。《刑法》对破坏自然资源罪的规定欠缺生态效益考虑。
2、技术上的困难。征收生态补偿税需要准确确定税率，补贴需要确定补贴率，而税率和补贴率的确定都面临技术难题，政府为获取这些信息会支付较高的成本。生态补偿数额的确定应以生态破坏造成的损失量和生态建设或恢复的效益量为标准，而生态影响的定量评估技术尚未充分开发、建立和普及。
我国的《防沙治沙法》、《土地承包法》、《草原法》、《环境保护法》等法律对植树造林、草地保护作出了明确规定，但并未对自然资源物权人的权利受到合理限制的情况下，国家给予受损利益的补偿加以规定，即使有体现，约束力也不强，而法律条款之间本身存在着矛盾，更加影响了生态补偿制度的实施。
三、自然资源物权受到合理限制下生态补偿机制的具体对
针对上述问题，我们认为，当自然资源物权受到合理限制时，生态补偿机制的运作应做好以下几个工作。
（一）明晰界定自然资源产权
环境产权界定应该是对环境归属、环境质量及环境侵权程度，从质和量、近期和长期、局部和整体上的权威性、可操作性的行为规定和使用约束。我国现行《宪法》第9条规定“矿床、水流、森林、山岭、草原、荒地、滩涂等自然资源都属于国家所有，即全民所有；由法律规定属于集体所有的森林、山岭、草原、荒地、滩涂除外。”这意味着在我国生态环境是整个社会的财富，它在本质上不属于单一的个人或某个团体，是公共财产。但在实践中，往往因这种复杂的关系使生态环境的权利和义务主体缺失。生态环境所有权的虚化现象在我国是一个普遍存在的客观事实。所有权的虚化直接导致产权的模糊。建议在国家和集体对自然资源的所有权不变的前提下，尽可能地分散自然资源的经营权和管理权，将因生态治理过程中发生的补偿直接分配给自然资源经营者和管理者，并且强化社会经济主体的环境产权意识，把环境资源视为环境资源资产，逐步将其划入资产领域进行有效调整，给予自然资源物权的享有者相应的产权的确定与保护。只有这样，才能赋予权利人以制度上的保障。在此基础上，通过市场机制建立环境产权的作用和流转机制。
（二）明确补偿主体
生态补偿机制的主体是参与生态活动的各关系人(自然人和法人)，它包括两类：公共主体和市场主体。[]生态补偿机制的公共主体就是政府及各类相应的机构和组织。由于生态经济的公共性，而且本文讨论的是自然资源物权受到合理限制时的补偿主体，这就决定了政府作为公共主体参与生态活动补偿的必然性和重要性。由此，应当充分发挥政府在该生态补偿机制中的主导作用，即主张补偿主体行政化。具体表现为对生态治理中的受损权利人的补偿需要政府实施。从而权利人的权利将得到政府稳定而有力的保障，充分体现了补偿机制的有效性。
（三）补偿制度法制化
生态补偿实质上是一种利益协调，也是一种矛盾协调。利益协调可以通过经济途径、观念途径、制度途径等多条途径予以实现。利益冲突的制度协调是指针对利益关系直接进行协调，是通过对人们之间利益关系的重新定位和对人的利益行为范围的限制来实现利益协调的。从人类社会利益协调的历史来看，利益冲突的利益协调通常是以国家协调的形式表现出来的，利益协调是国家的重要职能。在对社会利益冲突的制度协调中，法律制度是其中核心的内容之一。通过法律机制的协调，可以有效降低政策协调、经济协调和观念协调的主观随意性，从而最大限度地保持利益制度和整个社会的稳定。强调法律制度在生态补偿中的重要性和权威性，对于整个生态保护和建设的可持续发展具有至关重要的意义。实践证明“补偿政策法律化”使补偿制度名副其实地成为使受损权益得到恢复和弥补的一种法律手段。
1、确立生态补偿的宪法地位。宪法是我国的根本大法，而生态补偿是推进可持续发展的重要举措，所以只有明确生态补偿的宪法地位才能顺利实现可持续发展。确立生态补偿的宪法地位主要是对生态环境的产权进行严格的界定。
2、制定与完善我国的环境保护法。修改现有的环境保护基本法，在环境保护基本法中把可持续发展战略确立为环境立法的指导思想，并以此为指导，把自然资源有偿使用的原则和生态补偿制度确立为我国环境保护的基本原则和基本制度，在此基础上，修改环境保护单行法，对《森林法》、《草原法》、《野生动物保护法》、《水土保持法》等已确立的生态补偿制度要进一步具体化、完善化，使之具有可操作性和科学性。对其它资源保护和污染防治法增加生态补偿制度，尤其是生态补偿要融入《环境影响评价法》中。通过这些立法措施，对自然资源物权受到合理限制的权利人的权利加以具体规定，并且给予权利受限后的有效补偿。
（四）确定补偿标准
补偿标准的确立是生态补偿机制中的一大难点。很多人将其归结为生态环境的功能价值的难以计量。需要指出的是，我国的生态资源所有权属于国家，国家实施生态环境保护的政策和措施，是对生态资源的开发利用权的限制性征收的行政法律行为，生态补偿是基于这一行政行为对法人或个人生态资源财产的收益权限制的行政补偿制度。补偿标准应该在国家的经济发展水平和其对生态效益的需求间寻求平衡点。
对于建设项目生态补偿金的确定，可以考虑与环境影响评价相结合，充分利用环评的各项数据资料，使环境影响的定性评估与定量评估同时进行，在环评阶段确定生态补偿金的数额，同时也可提高环评的准确性、科学性，还可以节省环境管理机关的工作量，提高工作效率。
赔偿与补偿只是一种相对的公平，在现有的条件下无法做到完全的公平。尽管如此，生态补偿机制也要在力求在公平公开的层面上运行，必须有科学核算生态补偿的标准体系。对补偿标准的确定，很大程度上依靠对资源环境的价值进行评估。
（五）确定多样化的补偿方式
生态补偿机制应建立国家、地方、区域、行业多层次的补偿系统，实行政府主导、市场运作、公众参与的多样化生态补偿方式。
1、政策补偿与技术补偿相结合。政策补偿，即上一级政府对下一级政府的权利和机会补偿。受补偿者在授权的权限内，利用制定政策的优先权和优惠待遇，制定一系列创新性的政策，促进发展并筹集资金。技术补偿，是指中央和当地政府以技术扶持的方式对生态环境的综合防治给予支持。具体内容有：补偿主体开展技术服务，提供无偿技术咨询和指导，培训因自然资源受到合理限制的权利人的生产技能和管理水平，使他们能够利用有限的资源创造最大的财富。
2、连续补偿与一次性补偿相结合。以目前的生态补偿政策来看，例如国家实行的退耕还林与退牧还草工程，生态环境的恢复不可能在短期内实现，有一个循序渐进的过程。而对于农牧民来说，退还之后失去了部分或全部赖以生存的生产资料，为了保障农牧民的利益，使其能维持基本的生计，在项目实施的初期阶段，至少在5～8年内，国家和地方政府要连续对项目实施主体进行补偿，以推动其生产经营方式的逐步转型。而对于一些生态环境特别恶劣，退还后失去了生存条件的农牧户，应实行“生态移民”安置，其具体办法可以是一次性发给移民搬家费，再给予工作就业机会或分给承包地。
3、政府补偿和民间补偿相结合。政府补偿是由政府提供财政资金或实物进行的补偿。这是由政府生态环境恢复与建设的职责所决定的。政府补偿的实质是建立公共支付体系，其受付方为土地使用者、自然资源的经营者等，这种方式的好处是资金来源广泛而稳定，包括税收、发行债券和对生态环境受益方收费，但事实上，由于政府的财力有限，有必要把政府补偿与民间补偿结合起来。民间补偿通常是指在私人之间即受益人与利益受限人之间相互商议的基础上订立的补偿方法。
（六）规范生态补偿管理
1、生态补偿必须坚持“保护者受益、损害者付费、受益者补偿”的基本原则，即环境保护者有权利得到投资回报；环境开发者要为其开发、利用资源环境的行为支付代价；环境损害者要对其造成的生态破坏和环境污染损失做出赔偿；环境受益者有责任和义务向提供优良生态环境的地区和人们进行适当的补偿。这里应当特别强调，对于生态治理过程中，其权利受到合理且必要限制的权利人的补偿。
2、建立统一管理机构。建立起清理、核查、勘测、统计受限权利人的自然资源的实物形态和价值形态的存量，并跟踪、统计自然资源产权变动情况，加速建立对该类自然资源价值的核算体系，完成生态环境资源实物及价值形态的核算，逐步建立健全自然资源账户管理制度。同时，建立国家环境督察制度，加强对跨地区、流域经济区以及产业间环境问题的管理，协调“发达地区”和“欠发达地区”、“上游区域”和“下游区域”之间的补偿。
3、实行统一监督办法。建立财政生态补偿资金使用绩效考核评估制度，对各项财政专项补助资金的使用绩效进行严格的检查考核，使财政生态补偿资金更好地发挥激励和引导作用。同时，要建立健全实施生态补偿的审计制度和信息公开制度，接受社会监督。
（七）补偿资金的融资方式多样化
生态补偿资金可以从以下途径进行筹集：
1、生态补偿费与生态补偿税。生态利益补偿资金，首先来源于生态环境税收；其次是依生态环境法所得的罚款、没收所得；其三是国际组织、社会各界为生态环保的捐助资金；其四是设定生态环保彩票，建立环保基金，由统一的基金组织管理，以及其他形式的各种生态环保基金。
2、各级财政生态专项补偿。目前进行得较多的是国家财政专项补偿，国家作为生态效益补偿的主要提供者，即作为生态补偿基金的主要来源，由各级政府在财政预算中安排一定的资金用于补偿生态环境利益外溢问题。但这种单一的补偿渠道离实际需要相差甚远。今后要逐步建立起起国家财政补偿与区域内财政补偿及部门补偿相结合的补偿机制。建立不同层级的利益补偿系统、中央补偿系统和地方补偿系统,与之相对应的是中央补偿资金和地方补偿资金，中央资金主要针对全局性的补偿问题,而各省、市等地方政府可以就本地区生态环境项目设立地方补偿资金，并可在补偿计划上单列出对物权受限人的补偿，设立这种多层次的补偿资金可以对地方环境保护起到刺激作用，同时形成上下多层的互动机制。同时，建议设立专家组，对各省的生态环境状况评估，提出资金分配方案。同时，地方设立专家组，对项目实施进度、效果进行评估。专家组还要对项目结果进行检验验收，确定资金的发放。
3、建立生态建设补偿基金。可以由国家涉农部门和环保部门牵头建立“生态环境建设补偿基金”，首先由国家财政拨款作为垫底资金，在此基础上，号召有关企业、组织和个人捐赠，这既可为社会环保人士提供表达心愿的途径，又开辟了环保建设资金来源渠道。
4、优惠信贷[]。优惠信贷是以低息贷款的形式向有利生态环境的行为和活动提供一定的启动资金，解决资金缺乏问题，鼓励当地人从事有利生态环境的行为和活动，同时贷款还可以刺激借贷人有效地使用贷款，提高行为的生态效率。
5、积极发展生态旅游业。将部分生态环境价值市场化，采取生态环境产权交易补偿，例如在旅游收入中收取一定比例的补偿基金。
(八)建立一种可持续发展的政绩考核制度
1、重新审视现有的GDP指标核算体系，建立绿色GDP指标体系或建立可持续发展指标体系。
2、在规划时既要考虑经济增长，又要考虑生态环境的保护与治理。为此需建立相应科学的考核指标，明确经济主体的权利和责任，有效约束不顾环境后果，不顾他人利益的掠夺性、破坏性的开发。
3、建立和完善生态补偿制度是十分必要的，包括开发利用资源与环境恢复之间的环境补偿，资源输出与资源受惠地区之间的环境补偿等。
(九)建立生态保护价值增值的评估机制和评估机构
一方面，要加强研究和开发适用于生态资源价值的数量化技术，建立评估机制和评估机构，培训评估人员，使评估尽快掌握生态资源数量化技术，为生态补偿顺利展开奠定坚实的技术基础，提供数量化技术保障。另一方面，建立生态资源存量的年度调查与统计制度，掌握区域生态资源存量的历史变迁和现状变化，根据人们普遍认可的生态环境状况条件和生态资源存量的合理值，为生态补偿制度的实施提供依据。
(十)开展生态保护补偿的试点工程
从目前的情况看，对于生态保护补偿机制、生态补偿的原则为大多数人尤其是被补偿地区所赞同。但具体的补偿形式、补偿方法和补偿力度，有些人还有不同的看法，具体操作有难度。可以先逐步在若干地区、若干领域先进行试点。
1.1形成中国鼠疫自然疫源地生态地理环境要素的生物学特征根据中国地质——古地理时间，即喜马拉雅造山运动、冰河期变化、冰川消失、气候变暖，导致形成了3个自然区带——东部季风区温度带、西部干旱区温度带和青藏高原区垂直温度湿度带，奠定了中国鼠疫自然疫源地生态地理环境生物学的基础。从而决定了中国鼠疫主要宿主、鼠疫主要媒介以及鼠疫菌生物型的分布和鼠疫生态地理景观型生物学特征。根据中国自然地势，由西向东、由高到低分成3个台阶和2条棱线。第一台阶地域：发源于天山山脉、帕米尔高原、青藏高原至横断山闭合的广阔地域。第二台阶地域：发源于第一台阶地域以东和第三台阶以西蒙古高原和云贵高原广阔地域。第三台阶地域：发源于第二台阶以东，东起黑龙江省，南至广西壮族自治区，东至渤海、黄海的广阔地域，从而奠定了形成中国生态地理景观型的基础。生态地理景观明显的气候区域性影响了动物地理的分布和人口密度的差异，这些都提供了重要的外部条件。中国生态地理景观型生物学特征的形成还要受中国鼠疫宿主、鼠疫媒介、鼠疫菌基因组型、生物型的影响。
1.2中国鼠疫菌DFR/MLVA主要基因组型生物学特征及其分布鼠疫菌基因组型与鼠疫生态地理景观型及其主要宿主、媒介密切相关，自然组合形成鼠疫生物群落，互相依赖，互相制约，相互适应，同步进化，维持鼠疫自然疫源性和生物群落的延续［6］。中国鼠疫菌DFR/MLVA主要基因组型生物学特征及其分布、主要基因组型的分布见图。
1.3中国鼠疫菌、生物型生物学特征及其生物型分布鼠疫菌生物型是鼠疫菌起源进化遗传性状最稳定的生物学标准，是鼠疫起源进化谱系的“活化石”，也是该菌起源进化最具代表性的模式［8］。中国鼠疫菌、生物型生物学特征及其生物型分布见图2。
1.4中国鼠疫自然疫源地主要宿主中国鼠疫自然疫源地分布的哺乳类、鸟类动物至少1000余种，但是鼠疫宿主却只有86种。而这些鼠疫宿主在鼠疫自然疫源地的生态作用并非完全相同，可区分为鼠疫主要宿主、次要宿主和偶然宿主［9］。中国大陆内鼠疫自然疫源地主要宿主的分布见图3。
1.5中国鼠疫自然疫源地主要媒介鼠疫主要媒介具有传播鼠疫菌的特异性结构与功能。携带鼠疫菌在其宿主之间，维持鼠疫自然疫源性和生物群落的延续。鼠疫媒介是鼠疫生物群落不可或缺的成员。如失去媒介的联系及其生物群落中的生态作用，鼠疫生物群落自然环节将中断和解体。鼠疫自然疫源地将不复存在。中国鼠疫自然疫源地主要媒介详见表1。
1.6中国鼠疫自然疫源地的形成、起源、演化动态与环境生态位生物学规律自然界千姿百态，自然地理环境变化万千，直接反映到鼠疫自然疫源地，进而影响到物种生存起源进化和遗传演化的发展，近年来提出的鼠疫生物地理群落指征、两级分型法、三项指征命名法较好的划分了中国鼠疫自然疫源地。中国鼠疫自然疫源地生物型、亚型、生物学特征见图4．
1.7中国鼠疫自然疫源地演化动态综合上述分析，中国鼠疫自然疫源地最早起源于天山森林草原灰旱獭、长尾黄鼠鼠疫自然疫源地型。中国鼠疫自然疫源地型均起源于该疫源地型。
2讨论
中国鼠疫自然疫源地分形研究是一项庞大的多学科综合性系统工程，是我国近一个多世纪以来所积累的鼠疫科学研究成果。本研究搜集整理了大量的科学数据和实验研究结果、大量的传统与现代科学研究内容、现场调查和实验研究报告、理论分析和应用实践研究资料，是全国老一辈科学家和青年科学家集体创新的成果。本研究针对中国鼠疫自然疫源地分型研究过程中出现的问题探讨了相关基础理念。
天体运行规律与生态地理环境决定了鼠疫生物地理群落生物学基本规律，奠定了生物起源进化、种族延续的基础，是研究鼠疫生物地理群落、鼠疫自然疫源地最基本的要素，依据天体运行的基本规律，气候、气象因子驱动鼠疫的动态，地形地貌对于鼠疫的分布及扩散产生重要的影响。中国鼠疫自然疫源地分形研究是探索中国鼠疫中长期预报、应急反恐的科学依据。依据准确有效的鼠疫自然疫源地分型工作，为确立鼠疫疫情的发生和潜在生物恐怖袭击提供了本底对照参考，快速确立鼠疫病原学的来源及可能存在的传播路径。准确的中、长期鼠疫检测预报是作为长期监测预报共患烈性传染病模型的基础工作。中国鼠疫特殊性及鼠疫科学资源是全世界最丰富独特的科学资源，中国鼠疫在诸多方面已步入世界鼠疫研究的前列，是最有可能实现这一目标的国家。
论文关键词：菠萝，EST，SSR
菠萝(Ananas comosus)，凤梨科，凤梨属多年生草本果树植物[1]，原产巴西，为热带多年生草本植物，16世纪时传入中国生物论文， 有70多个品种，岭南四大名果之一。菠萝含有大量的果糖，葡萄糖，维生素A、B、C，磷，柠檬酸和蛋白酶等营养物质。其果味甘性温，具有解暑止渴、消食止泻之功，为夏令医食兼优的时令佳果。另外，菠萝皮中富含菠萝酶，有丰富的药用价值，据国外专家20多年实验，长期食用菠萝皮，心脑血管生物论文，糖尿病发病率显著降低，并有一定的抗癌效果。
近年来分子生物学的发展以及各种分子标记技术不断出现，使得植物遗传分析研究得以迅速发展，其中以SSR标记在植物遗传研究上应用最为广泛。随着测序技术成本的降低，GenBank中大量的植物EST数据为SSR分子标记的开发提供了新的途径[2]中国学术期刊网。EST-SSR除具一般SSR分子标记特点外，还有信息量大，通用性好，开发简单、快捷、成本低等[3]的特殊优势。目前许多作物如西瓜[4]、苹果[5]、香菇[6]、甘蔗[7]已开发大量的EST-SSR，并应用于遗传作图、遗传多样性[8]等研究上，但在菠萝栽培种上至今尚未见从EST中开发SSR的相关报道。
本研究对现有菠萝EST中SSR信息进行全面分析，以明确菠萝EST-SSR发生频率和特点，为进一步建立EST-SSR标记并探索其在菠萝研究中的遗传作图、育种材料评价、品种鉴定等的应用奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
采集菠萝幼嫩的叶片于-20℃保存。
1.2 菠萝EST的获得及EST-SSR序列查找
从美国国家生物技术中心(National Center for Biotechnology Information，NCBI)的植物基因组数据库(ncbi.nlm.nih.gov/genomes/PLANTS/PlantList.html)共搜索到5659条菠萝的EST序列。应用Websat（wsmartins.net/websat/）在线程序搜索EST-SSR。搜索的标准为:二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸重复序列的重复次数分别大于或等于9、6、5、4和3。
1.3 EST-SSR引物设计
利用Primer Premier 3.0在线程序对包含有SSR的EST设计引物生物论文，引物设计的原则为EST序列长度大于100 bp，SSR序列的开始和结束位置分别距5'和3'端不少于20 bp。引物设计的主要参数为：引物长18~27bp，最适为22bp；引物退火温度Tm值57~60℃，上游与下游引物的Tm值相差±1℃；PCR预期产物长100~400bp；尽量避免引物二聚体，发夹结构和错配等。按重复类型的比例挑选30对引物由上海生物工程技术服务有限公司合成。
1.4 EST数据冗余分析
利用VecScreen(ncbi.nlm.nih.gov/VecScreen)及RepeatMasker(repeatmasker.org)去除载体污染和重复序列,对于那些能设计出引物的EST序列，最后通过Tm值和引物序列比对进一步删除冗余序列。
1.5 DNA提取
采用改良CTAB法[9]提取菠萝的基因组DNA中国学术期刊网。
1.6 PCR扩增、电泳检测
PCR反应体系（25μl)：10×buffer 2.5μl，Mg2+ 25mmol/L 1.5μl， dNTP10mmol/L 0.5μl，引物100μmol/L1μl，Taq酶5.0U 0.2μl，模板DNA 20ng/μl 3μl。
反应程序为：94℃预变性5分钟，94℃变性30秒，51℃退火40秒生物论文，72℃延伸50秒，38个循环，72℃终延伸7分钟，8℃保存。
PCR产物用6%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离检测，120 V电压电泳1.5 h后，采用银染法染色，BIO-RAD Gel Doc2000凝胶成像系统中成像。
1.7 SSR位点的功能分析
对筛选出的SSR提取其所在的基因序列，概念性翻译成蛋白质序列后，利用Blastp比对，提取相似性最高的序列注释信息，作为SSR靶向基因的功能注释，并对SSR位点的注释信息进行分类。
2 结果与分析
2.1 菠萝EST-SSR的频率和分布密度
在5 659条EST序列中，经过筛选共发现SSR序列636个生物论文，占整个EST数据库的11.24%，表明菠萝中的EST-SSR十分丰富。经计算去除冗余后的菠萝EST序列总长约为4.7×106bp，菠萝SSR分布密度为平均7.39 kb EST就存在一条SSR(表1)，并且不同重复类型的平均距离有明显差异，EST-SSR出现频率越高其平均距离则越小。菠萝EST-SSR中含有二核苷酸、三核苷酸、四核
苷酸、五核苷酸、六核苷酸重复的序列分别占EST数据库中发现SSR序列总数的42.61%(271/636)、29.25%(186/636)、3.46%(22/636)、4.56%(29/636)、20.13%(128/636)(表1)，说明菠萝EST-SSR的优势重复单元为二核苷酸、三核苷酸和六核苷酸，三者共占EST-SSR总数的91.98%。其中二核苷酸重复的出现频率（42.92%）明显高于其他类型，三核苷酸（28.93%）和六核苷酸（20.13%）重复的出现频率也相对较高。重复类型为四核苷酸、五核苷酸的重复所占的比例比较小，只占总SSR的8.02%。
表 1 菠萝中EST-SSR的数量、比例、出现频率与平均距离
Table 1Number,Proprotion,frequency and mean distance of EST-SSR inpineapple
重复类型
Repeat type
SSR数量
Number of SSR
所占总SSR比例/%
Proprotion in all SSRs
出现频率/%
Frequency
平均距离/kb
Mean distance
二核苷酸Dinucleotide
271
42.61%
4.79%
17.34
三核苷酸
Trinucleotide
186
29.25%
3.29%
25.27
四核苷酸
Tetranucleotide
22
3.46%
0.39%
213.64
五核苷酸
Pentanucleotide
29
4.56%
0.51%
162.07
六核苷酸
Hexanucleotide
128
20.13%
2.26%
36.72
总计Total
636
100%
11.24%
因此，在教学过程中我尽可能利用肃北的资源，结合课本知识进行教学，使学生心中有课程，眼中出资源，给学生提供主动参与，探究发现，交流合作的可用资源，使他们了解家乡，热爱家乡。
以下是我在生物课堂教学过程中的一些实施案例。
案例一：在七年级上册“周围的生物世界”一章的教学过程中，我先让学生通过查资料、看书、上课讨论等方式使学生知道什么是生命现象，生物的组成以及如何生存等知识，课后布置让学生收集调查你所知道的肃北生物有哪些？这激发了学生的兴趣，在下一堂课中，学生例举了许多家乡的珍稀动物，例如，野驴、雪鸡、狼、猞猁、盘羊、雪豹等，并例举了它们的生活习性和特点。但是，学生列举的大多数是在肃北动物园有的或平常能听到的一些动物，我趁热展示出了我们编的校本教材，指出肃北的各种国家一、二、三类珍稀动物，学生们惊叹家乡仅有如此多的珍稀动物。通过这些学习，使学生了解了家乡，增强了学生热爱家乡的情怀，纷纷表示长大要为家乡的建设做贡献。
案例二：在学习“丰富多彩的生物世界”一单元时，我把时间交给学生，带领他们到大自然中去收集肃北的各类珍稀植物，并把收集到的植物与课本中学习到的进行对比分类，讨论植物与人类的关系，使学生充分认识到环境保护，维持生态平衡对人类的重要性。
把学生带到肃北县自然保护局和林业局进行调查，了解肃北对自然保护所采取的措施，退牧还草的实施方案和效果，并让学生写出调查小论文。通过这一系列的过程有机的把家乡的资源和课本知识结合起来，使学生既学到了知识有培养了他们对家乡的自豪感。
案例三：在学习“疾病与免疫”这一单元时，我结合课本，把2007年在肃北发生鼠疫时拍摄的防鼠疫专题片借来播放给学生，并提前与防疫站进行联系，对鼠疫的产生、危害、疫情的传播和预防进行图片展示，通过这些使学生亲身感受到传染病的危害有多么严重，知道黄土高原是疫情多发地带，因此，同学们在平时的生活中就要养成良好的生活习惯和卫生习惯，把学到的知识应用日常生活中去，大力宣传免疫接种的重要性。
【摘要】山区学校开展生物课外实践活动，目的在于让青少年学生认识生物科学与人类生产和生活的密切联系，学习和掌握基本的、实用的生物学技术，了解本地山区生物的物种结构和生态环境，提高学习生物学的兴趣，进而提高学业成绩，并培养学生热爱家乡、服务家乡的意识。
关键词 课外实践活动；生物学
一、开展生物课外实践活动的意义
山区学校开展生物课外实践活动，是学校充分利用地处山区、生物资源丰富的区域优势，组织学生参与的教育教学活动，是对课堂教学的有力补充。
员.可以扩大学生的视野，激发学习的兴趣
丰富多彩、内容充实、趣味性强的课外实践活动，符合青少年的成长规律，能够充分拓展他们的知识范畴，激发求知欲望，增强学习生物学的积极性。
圆.可以开发学生的智力，培养动力能力
生物课外活动具有较强的实践性，能为学生提供参与及动手做实验的机会，有利于培养学生的观察力、思维力、实际操作能力等综合素质。
猿.可以培养学生的特长，有利于培养各方面的人才生物课外活动为学生发现和培养爱好、特长提供了良好的机会。通过学生自己亲自动手去发现、探索和解决一些生物学的问题，了解生物科学在人类生存和发展的重要作用，可以让学生的兴趣爱好提升为理想和志向，为生物科学培养后备人才。
源.作为课堂教学的补充，提高学业成绩
学生在课外活动中的体验，是课堂教学所学到知识的有效补充，有助于课本知识的理解、巩固和掌握；同时学生也可以把课本知识、技能用于课外活动实践，使课堂教学与课外活动相互渗透、相互促进、共同提高。
二、开展课外实践活动的基本要求
课外活动的基本特点是：学生有自主性和选择性；活动内容有多样性和趣味性；活动方式有机动性和灵活性；活动的过程有实践性和探究性。所以组织开展课外活动的基本要求主要有：
员.学生自愿参加的原则。学生可以根据个人的兴趣、爱好和特长，自愿选择参加某种兴趣小组活动，因而有利于调动学生自觉性和积极性。
圆.包容发展的原则。在活动中，既要保证兴趣小组的活动顺利进行，又要兼顾各个学生的个性差异，使参与的学生都有所收获，学有所成。
猿.为社会发展服务的原则。通过活动可使学生掌握一些基本的生物科学实用技术，学生走上社会后，可为当地的农林业生产服务。
三、山区学校开展生物课外活动的主要内容
根据我们当地山区的生物资源丰富的优势，结合本校学生知识水平不高，师资水平有限和实验室条件简陋等实际情况，我们认为山区学校开展生物课外活动可以选择以下主要内容：
员.开展农林业方面的课外活动。诸如开展作物栽培、蔬菜栽培、果树栽培、观赏林木栽培、花卉栽培、食用菌栽培、特种动物养殖、农副产品加工、生物防治等活动，培养学生对农业、林业、水果业等多方面的兴趣，使学生掌握基本的农林业生产技术，使他们具有一定的适应农村生活的能力。
圆.开展生物学简易实验活动。诸如开展生根粉在花木扦插中的作用、空中压条繁殖技术、果树嫁接繁殖技术、蜜柚等水果的异地培植技术、优质山茶品种引种技术等活动，培养学生的动手能力。
猿.开展当地的生物资源和生态环境的调查。诸如开展植物标本采集和制作、农作物害虫防治、农作物益虫的保护、生物资源开发利用、小论文的撰写等活动，使学生掌握基本的生物学调查方式和方法，了解家乡的生物资源和生态环境优势。
源.开展调查、访问、参观等社会实践活动。诸如开展粮食产量问题、耕地弃耕问题调查，蜜柚合作社、综合型农庄、生态园的参观，原始森林自然保护区参观和调查等活动，促使学生了解家乡，认识家乡农林业结构，增进对家乡的感情。
四、本校开展生物课外实践活动情况
我校地处梅州大埔山区，属丘陵地区，海拔600多米，气候温暖，雨量充足，动植物尤其植物资源非常丰富。根据学校比较特殊的地理位置优势和学生的实际和兴趣爱好，我们分别成立了植物分类、花卉栽培、果树栽培、标本制作、环境调查、山茶引种、蜜柚管理、花木幼苗培植等各种类型的课外实践活动兴趣小组。多年来我们主要做了如下工作：
1.利用学校及周边的自然环境进行研究性学习活动。学生在教师的指导下调查本地的生物资源和生物的生存环境，撰写调查报告，开展课题研究，为村民的农作物、水果等种植提供参考意见。
2.指导学生对常见植物进行分类。在指导老师的带领下，兴趣小组的成员逐一辨识校园内的花草树木，碰到不认识的花草，教师则指导学生查找资料，然后给校园内的花木挂上标识牌。
3.结合校园绿化开展花木栽培等活动，既美化、绿化了校园环境，又陶冶了师生的情操，还让学生学习到了基本的花木栽培技术。指导老师还组织学生学习嫁接、压条、扦插、分株等繁殖技术，通过教师的指导和学生的亲自动手，使学生掌握基本的花木栽培和繁殖要领；结合花木栽培进行野生花木的种植试验，较成功的有野生山兰花、野生香樟树、女贞子等植物的移植。
4.结合课堂教学开展生物学小实验，培养学生简单的科学探究的能力。如结合植物激素的教学内容，对生长素的作用通过花木扦插试验进行验证；结合动物变态发育的教学内容进行蟾蜍变态发育全过程的观察等等。
5.开展社会调查和实践，使学生了解当地的水稻、蔬菜、蜜柚、枇杷等作物的种植水平，调查农业人口、耕地利用、粮食产量等情况，向村委提出发展农村经济的合理化建议。多年来，学校的生物学兴趣小组向村委和村民提供了诸如蜜柚、枇杷种植和管理，原始森林稀有树种的保护，毛竹如何合理砍伐，山茶对土壤的基本要求等多项建议。
关键词：独立学院；生物技术；专业技能
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）32-0071-02
21世纪的人才规格强调实基础、强技能、高素质，在高等教育大众化背景下，人才培养，尤其是高等院校独立学院更强调应用型人才的培养目标，强化能力培养，增强技能训练，是目前教学改革的重点。独立学院既要重视本科教学的学科体系，更要适应社会经济发展的需要，致力转变教育理念，深化教育教学改革，积极探索培养学生实践能力和创新精神的有效途径。实践教学对于夯实学生的理论知识、培养学生的创新精神和强化专业技能、提高学生的综合素质具有特殊作用。本文以浙江师范大学行知学院为例，介绍我院具备基本专业技能是行知学院应用型人才培养对学生的最基本要求，生物技术研究是我国“十一五”规划的重中之重，尤其生物技术是一门应用型学科，实验性、实践性是其最重要的特点，实践教学因具有独特的教学特点和教学手段，在培养学生动手能力、创新能力及实践能力等专业技能培养方面起着极其重要的作用。但长期以来，实践教学从形式到内容都存在围绕课堂进行体验式、验证式的实验，而综合性、应用性实验很少，实验教学模式落后、单一，缺乏对学生具体操作能力的培养，进而也实际影响学生专业技能、创新创业能力的提高。针对目前存在的问题，本专业人才培养目标，结合行知学院实基础、厚素养、精技能、强能力、善创新的应用型人才培养目标与教学实际，制定本专业基本技能达标训练计划与实施方案，改变生技专业宽进宽出、学生就业方向不明确、学习没有动力更没有压力的现状，实现学生要顺利毕业必须具备本专业基本技能、能够胜任相关职业岗位的要求，以期实现行知学院实基础、厚素养、精技能、强能力、善创新的应用型人才培养目标。
一、循序渐进，构建生物技术专业基本技能训练计划
生物技术专业基本技能达标训练，目的在于提高学生科研素养和解决实际问题的能力，使毕业生与就业单位的科研、生产研发和管理达到“无缝接轨”，从而能够在社会生产、管理和服务的第一线解决生物技术方面的实际问题。在专业实验课程的基础上，分别在第一、二、三、四学期设置4个基础技能训练项目：（1）植物生物学基础综合实验，训练内容包括光学显微镜的结构、规范操作，临时切片制作、观察与轮廓图的绘制等，对接第一学期的专业核心课程“植物生物学”。（2）动物生物学基础综合实验，训练内容包括光蛔虫或蚯蚓的横切片观察；鲫鱼外形、鲤鱼骨骼系统的观察，内部解剖与观察；土壤动物的采集、保存及鉴定，等等，对接第二学期的专业核心课程“动物生物学”。（3）生物化学基础技能训练，训练内容包括分光光度法测蛋白质含量、聚丙烯酰胺凝胶电泳电泳槽安装、点样及电泳及层析法分离鉴定氨基酸，等等，对接第三学期的专业核心课程“生物化学。（4）微生物学基础技能训练，训练内容包括（革兰氏）染色法和油镜的使用；酵母菌大小测定；平板菌落计数法等，对接第四学期的专业核心课程“微生物学”。每个项目都设置有相应的考核要点，如项目Ⅰ的考核要点有：①光学显微镜的结构要点、规范化操作流程；②临时切片的熟练制作、质量好坏与规范化观察；③合适染料的挑选与染色效果；④植物轮廓图的绘制和结构标注等，项目Ⅱ的考核要点有：①观察蛔虫或蚯蚓的横切片装片，并按照所给的装片判断出该装片是蛔虫还是蚯蚓并给出理由；②解剖鲫鱼并绘内部解剖示意图；③利用体式显微镜，根据所给检索图鉴定标本等，要求学生必须通过此4个专业基础技能训练项目的考核，否则不能取得本专业学士学位。
在此基础上，大三大四年级设置相应的综合实验及实训项目5项，进行相关实验技能的综合应用实训，包括生物技术综合实训（内容包括生物样品的制备、含量测定、层析技术、电泳技术等）、发酵工程综合实训（内容包括菌种选育、发酵原料准备、发酵工艺控制及产品分离技术等）、生物工艺实训（内容包括抗生素生产工艺实训和啤酒生产工艺实训等）、酶工程实训（内容包括淀粉酶发酵技术，生物制剂的生产工艺等）、职业技能培训（内容包括、国家级职业技能证书考核培训等）。要求学生必须通过所要求的专业技能训练项目才可以参加后续的专业（毕业）实习和毕业论文（设计）等工作。
通过专业技能达标训练，保证学生掌握本科生必须具备的现代生物技术基础实践技能，显著增强学生在食品生物技术与生物制药技术两个专业方向的专业技能，并具有一定的行业综合技能，具有一定的实验设计、产品研发能力，具有归纳、整理、分析实验结果的能力以及撰写论文、参与学术交流的能力，同时强化职业技能资格证书作用，将拥有相关职业资格证书算入学分，进入学生的生物技术能力评价的标准，鼓励学生多参加相关职业技能证书的培训和考证活动，提高学生适应社会需要的能力。
二、转变观念，积极探索能力培养的新模式
1.改变教育观念，在教与学中促进学生能力培养。教学改革的首要任务是教学形式的改进。要改进过去单纯传授知识、演绎知识的教学方式，在课堂教学中努力实践、探索师生积极互动、共同发展的教学方式与学习方式的变革；研究教师在教学中的角色转变；提倡启发式、讨论式等生动活泼的教学方法，创设宽松、民主、高效的课堂氛围。探讨培养学生自主学习、合作学习、探究性学习的策略；培养学生在新的教学理念下搜集与处理信息的能力，获取新知识的能力，发现、分析、探索、解决问题的能力；交流与合作的能力等。寻求适合于、满足于不同学生学习需要的，使每个学生都能得到充分发展的教育教学途径，开发学生智力、培养学生创造思维和实际操作能力。
其实关于能力培养，我们还必须对生物教学中的存在的大量技能、技巧性的知识加以挖掘与开发。上世纪50年代英国哲学家迈克尔・波兰尼（Michael Polanyi）研究人类知识的形式，提出人类知识有两种：一种类型的知识是通常以书面文字、图表和数学公式加以表述的；另一种知识是我们知道但难以言述的知识，包括那些非正式的、难以表达的技能、技巧、经验和诀窍等。前者称为显性知识，后者称为隐性知识。显性知识是能够被人类以一定符码系统（最典型的是语言，也包括数学公式、各类图表、盲文、手势语、旗语等诸种符号形式）加以完整表述的知识。隐性知识和显性知识相对，是指那种不能通过语言、文字、图表或符号明确表述，很难进行明确表述与逻辑说明，它是人类非语言智力活动的成果。这是隐性知识最本质的特性。隐性知识是存在于个人头脑中的，它的主要载体是个人，它不能通过正规的形式（例如，学校教育、大众媒体等形式）进行传递，因为隐性知识的拥有者和使用者都很难清晰表达。但是隐性知识并不是不能传递的，只不过它的传递方式特殊一些，例如通过“师传徒授”的方式进行（波兰尼《个人知识》，贵州人民出版社2000年11月出版）。生物教学中的能力培养，实际上确实存在着大量的隐形知识，生物技术是多门操作性很强的学科（生物技术领域包括发酵工程、细胞工程、蛋白质与酶工程、基因工程），它所涉及的多种技术（如荧光定量PCR、蛋白双向电泳和分子杂交等）都有非常详细的步骤，有的操作只需30秒、几分钟不等，几十个步骤下来有的要耗时一周左右，而且整个过程的操作对象都不是肉眼所能分辨的，只有到了最后一步或者通过染色、或者借助仪器（凝胶成像仪、放射自显影等）才能得出结果。即使是同样的操作流程，不一样的操作者完全有可能得到不一样的试验结果甚至大相径庭。从此方面来看，除了依靠课堂教学的知识传递以外，还需要更多的重复性、个体性的操作演练，这是我们长期教学实践所忽视的一面。
2.改革教学评价机制，多形式提高学生的专业学习能力。在高考指挥棒下，高校的教学评价也沿袭了用分数评价学生一切学习状况的惯性与惰性，目前高校最主要的人才评价机制是分数标注的学业成绩，其他评价机制只能沦为辅助作用。如何改进教学评价机制，对专业学习能力的提高具有重大意义。为科学评价教学质量，需要确定科学的评价方法和建立科学的评价体系。为此，在专业素质能力等少数知识性较强的课程中采用百分制的积分方式，而其他的技能与创新能力的课程则尽量采用其他的计分方式，如用国家职业技能证书（如营养师考核证书、食品检验师考核证书等技能证书）代替课程成绩，顶替学分，用研究成果（如、研究成果、科研项目等）取代实验课成绩，尽量不用量化的分数评价学生的生物技能。即使在普通生物学知识的学习评价，也尽量注重对学生学习及研究过程和方法的引导，采取通过查阅有关资料或进行实验才能完成且无统一答案的作业等形式进行评价。考试方法多样化，如采取开卷或半开卷、文献综述、专题论文、案例分析等形式，评分标准则侧重学生研究、解决问题的思路和方法，是否有独立见解和创新，从而培养学生自我学习和自我发展的能力。
3.重视科研，着力培养学生综合运用知识的创新能力。生物学科的特点，借助仪器进行分析与验证是生物科研的一个特点，对生物技术专业学生来说，科研能力的培养首先必须强化专业素质能力，如，生物化学、细胞生物学、微生物学、遗传学、分子生物学、药物化学、食品工艺学等基础课的学习过程中必须努力养成学生动手科研的习惯，培养基本的科研操作能力。科研训练与当地生物资源、身边生活实际出发，培养学生的兴趣。我院积极鼓励学生参加各种学科竞赛，可获得一定学分，如，每年一度的浙江省大学生生命科学竞赛，2013年度就是以“生物资源的保护和开发利用”为主题，让学生从保护和开发利用本土生物资源的角度，开展自主性实验或野外调查工作，培养大学生的社会责任感、创新意识、团队精神和实践能力。科研关注日常所见的生物资源开发与利用并与当地的行业企业联系，培养学生利用所学服务社会，解决企业面临的实际问题，也锻炼了学生综合解决问题的能力。近年来，我们在食品生物技术的教学中，始终将科研的焦点聚集在日常的生物资源与身边的生活现象，寻常所见的生物资源的利用与开发，如橘皮、桑叶、乌饭叶、蓝莓等日常并不起眼却对我们的日常生活有很大影响的生物资源，同时关注食品安全、食品营养，将这些科研成果运用于教学实践，将学生关心的问题引入课堂，大大激发了同学们学习的兴趣与钻研科学的激情，学生们通过生动的具有本土特点的课堂教学的学习，既能够扎实掌握课堂知识，又提高了运用知识解决实际问题的能力，真正使学生成为专业的应用人才。
参考文献：
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基金项目：浙江师范大学2012年度校级教学改革重点项目。
关键词：低碳产业；红河州；资源优势；产业转型
中图分类号：F127 文献标识码：A 文章编号：1006-723X（2013）01-0090-03
进入新世纪以来，我国能源消费量和二氧化碳排放量均已成为世界第一大国，经济发展仍未摆脱高投入、高消耗、低产出的粗放型增长方式，可持续发展面临严峻的资源约束、环境保护的挑战。 “十二五”期间转变经济发展方式，促进经济体摆脱工业化、城市化进程中的高碳依赖，大力发展低碳经济对我国经济社会持续快速发展具有重大引领带动作用。
一、低碳产业的内涵
低碳产业是以低能耗、低污染为基础的产业。是经济发展方式、能源消费方式、人类生活方式的一次新变革。
伴随着传统产业转型升级，新兴产业振兴与崛起，形成的低能耗、低污染为基础的低碳产业发展体系，有其独有的特征。
1.低碳经济特征
低碳经济的实质是通过能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新等手段，优化或减少煤炭、石油等高碳能源消耗，创建清洁能源结构，使用可再生能源和低碳能源，以提高能源利用效率，减少二氧化碳等温室气体排放，使经济发展既满足节能减排的要求，又不妨碍经济的可持续发展。因此，低碳产业具有低碳或无碳的特征。
2.节能减排特征
低碳产业是能实现低碳发展、节约发展、清洁发展、安全发展的产业。这些产业既能通过更少的自然资源消耗和更少的环境污染，获得更多的经济产出，又能为人们提供健康、高效的生产和生活空间。“低碳经济”的核心任务是节约能源和提高能效、发展清洁能源和低碳能源等，其中“节能减排”是发展低碳经济最重要的一环。
3.资源节约型、环境友好型的特征
低碳产业是低污染或无污染产业，生产过程和所生产的产品对环境和人体健康没有负面影响，拥有符合生态条件的生产力布局和少污染、低损耗的产业结构，是人类倡导的绿色生产方式。[1]（P82）
4.区域经济中的战略地位特征
低碳产业是产业转型升级，构建现代产业体系的重要内容，也是增强工业发展后劲的重要支撑。随着国家鼓励低碳产业发展，诸如新能源、新材料、生物技术、信息产业、自然生态农业、先进制造业等，将能够成为一个地区的未来经济支柱产业，对社会经济发展起着重大和长远影响，在地区国民经济中具有战略性地位。
5.技术的创新性和先导性特征
在低碳经济发展模式下，低碳产业只有技术的创新突破，才能催生、支撑低碳产业的发展。低碳技术的突破将是低碳产业能否规模化、专业化发展的重要前提。[2]（P14）低碳时代能源效率的提高，低碳新能源的开发，化石能源的低碳化都需要高技术领域具有先导性和探索性的重大技术的支撑。
二、红河州低碳产业构建的资源利益分析
红河州作为云南省重要的重化工工业基地，长期以来重化工业发展对资源的消耗超过资源的再生能力，环境恶化加速。面对日益严峻的能源约束，环境重建将成为红河州经济最大的负外部性，给红河州的发展带来巨大的制约。
1三次产业能源消费
能源作为支撑国民经济和社会可持续发展的战略要素之一，其消费增长变化与经济社会发展有十分紧密的联系和依存关系。2005―2011年红河州GDP以年均119%的增长率高速发展，同时也拉动了能源需求的不断走高。2011年红河州能源消费总量为11193万吨标煤，其中第一产业能源消费152万吨标煤，占总能耗的14%；第二产业能源消费9288万吨标煤，占总能耗的83%；第三产业能源消费766万吨标煤，占总能耗的68%；居民消费987万吨标煤，占总能耗的88%。[5]2011年红河州能源消费构成中，第二产业的能源消费比重高达83%，第一和第三产业的能源消费合计为82%，生活能源消费为88%。第二产业占整个红河州能源消费量的八成以上，而创造的GDP仅为54%，说明红河州工业产业资源依赖性强，能源利用效率不高，节能减排任务仍然艰巨。
2单位GDP能耗
国民经济能耗强度，即单位GDP能耗是反映能源消费水平和节能降耗状况的主要指标，体现了经济增长对能源的消耗程度，反映经济结构和能源利用效率的变化。从红河州2005―2010年能源消费情况分析，全州能耗强度总体下降趋势较为明显，万元国内生产总值能耗从2005年的237吨标准煤下降到197吨标准煤以下，总计下降17%，年均下降37%。2006年单位GDP能耗下降了308%； 2007年下降了392%； 2008年下降了4011%； 2009年下降了392%； 2010年下降了35%。2005年至2010年累计完成GDP能耗下降率1846%，完成云南省下达的“十一五”万元国内生产总值能耗下降17%节能目标任务。[5]然而，从2005―2010年各年份能耗的绝对数看，红河州仍高于云南省约07个百分点，如果从废水排放总量、二氧化硫排放量、工业固体废物排放量等指标看，红河州较全省其他州仍属于高排放的地区。
3能源经济效益
能源经济效益是评价能源投入产出的另一项重要指标，它不仅反映了能源投入产出的综合效益水平，也从一个侧面反映出产业发展结构经济性的取向。2011年，红河州每消耗千克标煤产出GDP 54元（按2005年价格计算），比2005年提高281%，能源经济效益从2005年至2011年年均提高422个百分点，但同一时期全社会能耗的年均增幅却达到了736个百分点。[5]
4重点行业能耗分析
红河州能源消耗主要集中在7个重点行业，有色冶炼、化工、黑色金属冶炼行业是能源消费量最大的三个行业，这3个行业的能耗强度（即单位增加值能耗）高于全州能耗平均水平，黑色金属冶炼和化工行业的能耗强度甚至达到了全州平均水平的337%和203%，在其他4个重点行业中，建材、炼焦行业的能耗强度多年来一直居高不下。[5]重工业化导致的高能耗，使未来经济结构调整面临着巨大挑战。
三、红河州低碳产业构建的资源优势
1丰富的矿产资源优势
红河州首先是矿产资源一是种类多，资源配套程度高，综合利用价值和就地配套程度较高；二是资源分布广泛且相对集中，矿产资源在全州13个县、市都有分布，红河以北地区是锡、铀、铅、稀有金属以及煤的集中区；红河以南主要是铜、镍、铁以及非金属类矿产的集中区；三是主要矿产在全国、全省资源优势明显，个旧矿业经济区有色金属储量居全省第一，其中锡储量占云南的827%、全国的391%以及世界的25%；金平县的镍是全国第一镍矿； 锡、镍、铜、锌、钨、煤、霞石以及金、银、铁、锰、石棉、石膏等在云南省占有重要地位。
2丰富的能源资源
红河州煤炭储量的潜在价值超过5000亿元，现已查明的小龙潭煤矿就有12亿吨的储量，开采条件较好，适合露天开采；全州水能蕴藏量达500万千瓦，其中可开发的水电装机容量在300万千瓦左右。水资源有红河、腾条江、李仙江、南盘江4大水系，水能蕴藏量在1万千瓦以上的河流有85条，形成了丰富的水能资源。
3丰富的生物资源
红河州是云南及中国植物种类最为丰富的地区之一，被誉为“滇南生物基因库”。全州已知的珍稀保护树种有116种，主要有桫椤（树蕨）、金花茶、小叶船板木、水松、秃杉、毛坡垒、鹅掌楸、董棕等；名贵药材有灯盏花、大黄藤、黄连、青叶胆、板蓝根、草果、砂仁、杜仲、肉桂、薯蓣、露水草、重楼等；名贵野生食用菌有鸡枞、干巴菌、松茸、美味牛肝菌等；还有各种生物资源。[6]
4丰富的旅游资源
红河州地域辽阔，地理位置特殊，历史悠久，民族众多，文化灿烂，造就了众多奇特的自然旅游资源和文化底蕴及深厚的人文旅游资源。红河州喀斯特地貌丰富，植被保存完好、生物多样性的原始森林资源，有“一山分四季，十里不同天”的立体气候资源，有“边陲大观园”之称的建水朱家花园。被誉为“云南第一洞”的沪西阿庐古洞，第二大孔庙建水文庙，正在申报世界文化遗产的哈尼梯田，丰富多彩的民族传统文化资源，使红河州具备建设和发展不同类型旅游产业的条件。
四、红河州构建低碳产业体系的构想
1煤化工产业
发展新型煤化工业体系，延伸煤电产业链，推进煤电多联产和煤气一体化，加快褐煤提质、煤基烯烃、二甲醚、甲醇等重大产业的实施，推进泥炭产业开发，使煤化工产业进入高端层次。
2新材料及有色金属深加工产业
开发锡基、锡材、锡化工、镍等新材料，深度开发锰系列产品，扩大铅、锌、铝等有色金属为主的冶炼及深加工、金属粉末材料等产业，促进冶金工业向多元化方向发展。[7]
3生物产业
培植烟草、畜牧业、绿色食品、现代医药、特色林业、生物质能源及生物化工、天然橡胶及丝麻、花卉园艺生物产业。围绕生物药业、生物农业、经济林产业、生物能源等丰富的生物资源，把生物资源产业培植成为新的支柱产业和新的经济增长点，推动红河州经济、社会、生态的可持续发展。
4发展清洁能源、再生能源等新能源产业
深化水能开发，优化火电开发，加快风能、太阳能、生物质能开发，实现能源优势向经济优势转化。
5改造提升传统产业
加大工业投资力度，运用高新技术改造提升烟草、冶金、化工、能源、建筑建材等传统产业，巩固发展以生物资源加工为重点的轻工业。淘汰落后产能，推进产业转型升级，运用高新技术和先进适用技术对落后产能进行改造。
6发展新型服务业
高度重视生产业的发展，把发展服务业作为产业结构优化升级的战略重点，加快发展金融、信息、科技、会计、咨询、电子商务、租赁、外包等生产业。重点围绕铁路、高速公路、航空等重要行业，规划建设以仓储、配送为主的现代物流产业化。
7加快发展旅游文化产业
转变旅游发展方式，加快旅游“二次创业”和产业文化建设。充分发挥丰富多彩的民族传统文化资源优势，推动旅游与文化进一步结合，形成旅游产业与文化产业一体化新格局，创建一批国家级、省级旅游区，把旅游产业培育成核心支柱产业。
[参考文献][1]李健等.低碳产业发展问题与对策研究[J].科技进步与对策，2010，（27.22）.
[2]王海霞.低碳经济发展模式下新兴产业发展问题研究[J].生产力研究，2010，（3）.
[3]吴晓青.环保产业将保持年均15%～20%的增速.2012-06-26.http：//.
[4]盛夏.浅谈基于绿色制造的新型机械制造工艺[J].硅谷，2010，（6）.
[5]红河州统计局.红河州单位GDP能耗现状及其对策研研究[EB/OL].（2012-04-23）. http：///.
［关键词］地方本科院校；生物科学；海洋；人才培养
为贯彻落实国家21世纪“海上丝绸之路”“一带一路”的海洋战略部署，培养热带海洋人才，地方本科院校琼州学院于2015年9月更名为海南热带海洋学院，实现了由一所综合类院校向海洋类院校的转型。其办学宗旨与办学定位变为立足海南、服务南海、面向东盟，建设成为国际化、开放性、应用型、有特色、高水平的热带海洋类大学。随着陆地资源的开发，临海各国已将目光投向资源丰富的海洋，围绕海洋能源、海洋资源的开发利用与海洋权益的维护等方面展开不同程度的竞争。为了实现我国建设海洋强国的目标，国务院频布了《全国海洋经济发展规划纲要》，部署了全国各沿海省份的海洋经济发展战略（港、澳、台除外）。而海南海洋面积200万平方公里，占我国海洋面积三分之二的领海，已成为我国海洋资源与海洋战略十分重要的一个海洋省份。位于我国最南端的海南省，担负着国家实施“海洋强国战略”的重要责任。自《国务院关于推进海南国际旅游岛建设发展的若干意见》以来，海南的海洋建设上升为国家战略，海南已开始成为我国海洋经济发展新的增长区。“海洋战略”由此也成为海南新经济发展的引擎，培养海洋类应用型专业人才已成为实现海南海洋蓝色经济可持续发展的紧迫任务。琼州学院在原有办学基础上，转型发展成立一所海洋类院校，为南海海洋经济的发展提供智力支撑，成为海南热带海洋学院未来发展的重要使命。利用海洋生物资源，开发海洋资源，保护海洋生态环境，生物科学专业成为学校转型背景下第一批培养热带海洋类人才的12个试点专业之一。如何在现有人才培养体系下实现海洋类生物应用型人才培养，本文围绕课程体系的设置、实践教学的改革、师资队伍的建设、教学方法的改进等方面进行了探索。
一、课程体系的结构性调整与优化
（一）以专业基础课程与专业核心课程为基石，构建多元化的海洋类特长选修课程，凸显海洋特色
根据海南热带海洋学院教务处2015年对人才培养方案的指导性意见的修订要求，生物科学专业以教育部本科专业目录为指导，结合学校的实际情况和培养热带海洋人才的特色理念，除了通识课程、基础课程、专业核心课程必须开设外，通过设置特长类课程及实验（实践）等教学环节来确保在生物科学专业的基础上培养具有海洋特色的海洋生物类人才。将以前培养热带果蔬花卉栽培专长、生物技术专长等的课程改为海洋水产养殖专长如海洋生物学、鱼类学、鱼类遗传育种、水产营养动物与饲料、鱼类养殖学等课程，海洋生物技术专长如海洋生物制药、海洋调查与监测技术、海洋资源学、海岸带开发与管理、海洋生态等富有海洋特色的课程，使学生在知识结构上拥有较为丰富的海洋生物知识。
（二）开发校本教材，优化课程设置，更新教学内容，凸显热带优势
生物科学的专业基础课程与专业核心课程包含植物学、动物学、生物化学、细胞生物学、遗传学、植物生理学、动物生理学、微生物学、分子生物学、生态学等。此类课程教学要求授课教师对课程内容进行取舍，结合海洋环境更新教学内容，赋予这些课程更多的海洋知识。比如植物学、动物学等课程要求教师在引导学生掌握基本理论的基础上，根据南海的海洋资源特色，侧重讲授南海海洋动植物的认识与分类及标本的制作；野外实习要求带领学生在海湾、海水养殖基地去实地考察与了解。微生物学课程侧重提高学生对热带海洋微藻等海洋浮游生物的认识。生态学课程注重让学生掌握海洋生态与海水养殖环境的关系等。目前海洋类书籍很多，但其知识内容比较零散，一些课程内容需要整合多本教材方可达到教学目标，且许多知识内容中缺少热带海洋资源介绍，这样教师所传授的知识、学生所学课程均缺少整体性与系统性。为了满足教学要求，体现课程知识体系的系统性、完整性与前沿性，开发立体化的校本特色教材尤为重要。校本教材开发应以南海海洋资源开发与利用、保护为侧重点，注重理论与实践相结合，聘请行业和企业的一线技术员参与教材的合作编写，以南海海洋资源开发利用为素材，突出区域资源优势，以培养区域特色人才。
（三）优化课程性质比例，注重实践实训，强调知识应用，突出个性培养
生物科学专业在人才培养上探索比较多，但课程性质比例在地方院校仍然采用以理论教学为主体、实践教学为补充的教学模式。为了培养海洋类应用型人才，实现与企业、行业接轨，生物科学专业调整与增加了实践教学比例，增加实践实训课时，以突出实践教学环节，提高学生的技能。鼓励学生参加实践类、职业类课程的培训与技能竞赛，在经费上支持学生根据自身兴趣参加三亚举办的各类企业、行业及协会的海洋类专业技能竞赛与学术论坛。比如参加蓝色海洋经济论坛，学生可通过学术平台将教师承担的一些与企业合作的横向课题成果进行分享，也可以自己家庭养殖为基础进行创新创业。学生也可根据个人爱好利用暑期去红树林保护区、海虾养殖场、鲍鱼养殖场等基地实习，以实践活动的多元化提高实践技能，突出专业的应用性，注重将所学到的理论知识应用于生产实际当中，解决实际问题。
二、实践教学体系的不断拓展与完善
传统的实践教学模式以满足生物科学专业学生的基本技能为出发点，而培养海洋类应用型人才，完善的实践实训基地与仪器设备，对培养学生解决海水养殖、开发利用与保护海洋生物资源等实际问题的能力十分重要。生命科学本来是实验性和实践性很强的学科，向培养海洋类人才转型，改革实践教学模式，突出实践技能是实践教学改革的突破口。生物科学专业在原有东岛、西岛等认知海洋动植物实践实训基地的基础上，先后在三亚周边及陵水、海口、东方等多个海水养殖场建立了以技能型人才培养为主体的实习实践基地；实验室建设在现有生物仪器设备的基础上，通过对海洋大楼实验室的新建，原有基础实验室的扩建，与中国海洋大学兄弟院校实验室的共建等多种途径，为学生在海洋类领域基本技能训练提供了良好的实践环境。同时与中科院深海研究所实现了仪器设备等资源共享，部分学生可跟随老师搭乘深海研究所的科考船进行远洋考察与探索。为加强学生的技能，突出学生的应用能力，学校在转型过程中增设冬季小学期，要求各专业以职业技能为导向，应用型人才培养为落脚点，创新实践教学模式，通过开展技能竞赛、创新创业大赛、职业规划等方式革新实践教学体系。本专业在冬季小学期针对不同年级开展了集中性的以突出实践教学为主要目的的不同程度的技能比赛与学术论坛，聘请校外海洋专家、行业的公司总裁来校授课，学生去企业实地考察，为培养多元化的海洋应用型人才奠定了基础。学生毕业论文逐步由传统的以论证性实验室研究为主体向解决实际生产问题为主体方向转型。海南热带海洋学院结合学校的规划建设，以海洋生物资源利用开发为大背景，将在原有海洋食品研究的基础上，与海南大学组建教育部热带海洋资源开发与利用功能重点实验室，围绕海岸带生态资源保护平台、海水养殖与病害防治研究平台、海洋药物资源开发利用平台等多个研究方向开展工作。本科生的毕业论文将围绕海洋生物展开研究，为培养以海洋生物为背景的生物科学人才创造良好条件。
三、以专业特长为基础的平台搭建
海南热带海洋学院在生物科学专业基础课程与专业核心课程的基础上突出海洋特长，设置海洋资源开发与利用、海洋渔业养殖、海洋生态环境保护、海洋观赏鱼养殖等特长方向，学生根据个人兴趣爱好，选择专业方向特长，为专业人才培养的分流就业创新了人才培养模式，为学校新办海洋类专业的申报与筹办搭建了平台。学校在生物科学海洋方向人才培养的基础上成功申报了水产养殖专业、海洋渔业等新专业。在生物科学海洋方向的基础上，学校以转型发展为突破口，对一些传统专业进行了重组，通过组建新的学院，如对传统专业食品专业，通过与生物科学海洋方向组建在一个学院，使生物科学、海洋渔业、水产养殖等食品专业在海洋领域的拓展提供原材料，食品专业也为海洋生物资源的深入开发利用拓展了更加广阔的人才培养空间。
四、以海洋为特色的教学改革与职业育人
生物科学专业在应用型人才培养上以传统的教学模式、经典的教学方法、原有的实践实训场地等能够满足社会对专业的需求，而海洋生物科学更注重海洋理论知识的应用，传统的教学模式、现有的师资队伍在很大程度上不能满足海洋生物类人才的培养与企业行业对人才的需求。在学校转型的背景下，专业与企业行业搭建平台，签订协议，通过专业教师与企业行业专家、一线技术员共同实施课堂教学，减少满堂灌，注重讨论、案例分析，以行业企业中遇到的技术难题为契机，由学生来处理问题，并通过实践实训与竞赛等教学活动来促进学生技能技术的提升。考核模式上改变传统“唯分是举”的重理论轻实践的考核方式，注重学生学习的过程考核、实践考核、技能考核，以提高学生的业务综合素质。海南热带海洋学院的生物科学职业育人的具体做法主要是学生进校一年后根据自己的兴趣爱好，把职业教育纳入其人才培养体系中，根据海南海洋类企事业对海洋类人才的需求，依托学校大学生科技园，与企事业单位共同制定就业创业培养计划，共同编写实用的实践实训教材，共同寻找与推荐就业岗位，初步实现了校企合作培养与全程职业育人的目标。五、应用性双师型师资队伍的构建与优化在学校转型后，海南热带海洋学院生物科学专业原有教师队伍的转型、分流、构建与海洋生物科学相适应的双师型师资尤为重要。首先是培训与提升。年长的师资根据个人意愿，可以外出培训或承担基础课程或分流从事行政。而青年教师可以借助学校与海洋类高校加强合作的平台来提升自己。学校聘请国家海洋局丁德文院士、国家海洋食品工程中心主任朱蓓薇院士、中科院广东分院陈勇院士等打造学校的“双聘院士”或特聘教授的平台，将青年教师送到国内的海洋研究所、中国海洋大学、院士工作单位等机构学习深造。有海洋教育或工作经历背景的青年教师，学校通过与周边的企事业加强联系，将青年教师送到相应的实践基地积累生产经验，参与到企业行业中去解决实际的生产应用问题。其次是聘用。将有专业技能证书的企业行业技术人员聘到本校对学生进行实践实训的指导，改变传统的单向引进人才策略，实现对教师人才构建与利用的多元化途径。再次是引进。对新进的人才如博士，不仅要求他们理论知识丰富，还需要对他们进行实践锻炼，如学校统一实行的挂职锻炼或是选派去实践基地锻炼，以提升他们的实践能力。目前海南热带海洋学院生物科学专业的教师通过分流、培训、聘用、引进等方式，师资队伍建设不断加强，教授为学生授课，校外著名院士学者、教授来校讲学，青年教师进行实地训练、组建教学团队，为海洋生物科学专业师资队伍的优化、海洋类人才的培养奠定了坚实的基础。六、结语生物科学在国内高校中为开设时间长、开设数量较多的一个经典专业，从总体看，其毕业生就业适应面不是很广，就业率不是很高，而且不同高校毕业生缺少各自特色和竞争优势。为办出与众不同的特色，海南热带海洋学院生物科学专业近几年以海洋生物为背景和材料，对课程体系的调整、实践教学的改革、师资队伍的重组优化、教学方法的改进等方面开展了开创性的探索，取得了一定的成效。在教学内容上，突出了应用性，体现了职业性，达到“培养目标的职业性、课程设置的应用性、教学过程的实践性”。但是在办学过程中我们发现该专业人才培养目标的规格要求与企业行业对海洋类人才要求相比仍有许多不完善之处。比如生物科学海洋渔业养殖特长类人才培养，学生在生物科学专业的背景下，除了掌握基础的遗传育种知识外，还需掌握与养殖相关的育苗、饲料喂养、鱼药（疫苗）使用、海洋生态等理论和技术知识。海洋动植物资源的开发利用，如生物活性物质的提取，需要学生既要熟悉海洋药用生物的特性，还要具有化学、生化分离、结构解析等知识。而在生物科学的基础上增设这些课程，一方面会加重学生的学习负担，另一方面会增加专业的办学成本。因此生物科学海洋人才培养这一新课题仍需不断探索。
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[关键词]深海 捕获 采样 深海生物
1引言
和传统海域不同,深海是一个非常特殊的生态环境,可以说是地球上最恶劣的环境之一。这里永久低温(火山口除外)、高压、黑暗。海水每加深10米,就会增加一个大气压。在1万多米的深海,压力高达1000多个大气压,也就是在每平方厘米的面积上的压力可达到1000公斤 [1]。
近年来,随着各国海洋技术的发展,科学家纷纷把目光聚焦到深海这片广阔而又神秘的未知领域。其中对深海生物的探索主要包括了两方面:一是对生命起源的探索,如对发现深海热液喷口生物群落等[2];二是对深海生物样本进行采样及研究。本文将详细叙述近年来对深海生物捕获技术方面的现状、进展以及收获。
2深海生物捕获技术
深海生物捕获,即对深海生物进行采样,把生物样品从深海捕获出水进行科学研究。从生物特性上来看,浮游生物行动力差,分布较多,所以相对容易捕获。目前国内外对浮游生物的捕获技术已经比较成熟,传统的捕获方法就是利用深海拖网、取样器或者抓斗获取生物样本,然后拖上岸来进行过滤分离[3]。而对于深海一些较大型生物(诸如深海底栖生物、游泳生物)的捕获相对较难,当今的捕获技术主要分为拖网技术以及深潜器技术,结合一些比较简单的诱捕技术。
2.1 深海拖网捕获技术
拖网捕获技术,是一种利用船舶航行的拖拽式采样方式。主要分为底拖网和水中拖网两种方式。
底拖网技术用于对深海底栖生物等小型生物进行采样捕获。它由拖曳缆绳和采样铁框架和网篮等构成,采样时用绞车把采样器沉放到海底,并靠船舶的航行沿着海底拖曳采样,收集样品。
水中拖网适用于捕获较大的深海生物,它是由拖拽览绳和设置了一定网格大小的渔网所组成,利用船只在海面上拖动,来回拖拽进行捕获。
2.1.1拖网的缺陷
大量研究显示,底拖网技术对生态系统造成了灾难性伤害,珊瑚、海绵、鱼类和其它动物都将因此受到捕杀。而且众多海洋生物的栖息地――海山等水下生态系统也遭到了严重的破坏。这对海洋生态系统造成了无法弥补的损失。
从图1中可见,拖网后海床上留下明显的底拖网滚轮划痕,所经之处都被夷为平地。此外,底拖网还会掀起海底沉积物,严重破坏海底生物的生存环境。
而从技术层次来看,拖网技术很难对生物进行有针对性的捕获,往往造成不分青红皂白的“滥杀无辜”,成功率低且浪费资源。
2.1.2拖网的改进[4]
由于拖网存在着以上这些缺陷,尤其是对深海生态环境的破坏,使得研究者不得不思考如何改进技术,尽量减小拖网的破坏。改进的理论基础是使用遥控技术控制拖网上纲、下纲以及海底之间的距离(D1、D2),使其保持在一个合适的距离,尽可能的减小拖网与海底之间的剪切力。
目前加拿大的NTI公司就基于这种理论发明了一种拖网监视系统。这套拖网监视系统NETMIND ™由四部分组成:接收器,水听器,软件和传感器,分别安装在拖网上进行工作。这种新型拖网技术主要能够更好地监视和控制拖网过程,不仅提高了效率,更重要的是控制了拖网高度,尽量减少拖网与海床摩擦所产生的破坏。
2.2 深潜器技术
深海深潜器近年来越来越多地运用于人类对深海资源的探索。其中,对深海生物资源的探索也是极为重要的一环。深潜器最直观的优点在于科学家可以远程进行操控并且针对性高,也不会对深海环境造成破坏,但造价不菲。主要分为水下机器人和载人深海深潜器两种。
2.2.1深海深潜机器人
水下机器人又称无人遥控潜水器,其工作方式是由水面母船上的工作人员通过连接潜水器的脐带提供动力,操纵或控制潜水器,采用水下电视、声呐等专用设备进行观察,并由机械手进行水下作业。在深海生物捕获中,水下机器人使用机械手把捕获的生物放入收集仓中带上水面。
2.2.2深海载人深潜器
深海载人深潜器与水下机器人的不同之处在于可以把人携带进深潜器进入深海进行科学工作,类似于潜艇,其科技含量更高。
2.3 其他技术
除了上述两种方法外,还有一些针对某些特定的深海生物所设计的简单诱捕设备。比如把深度表绑在浮动的长绳上垂吊到海底下捕捉大型游泳生物;利用深海抓斗捕获底层底栖生物等等。
3 国内外深海生物捕获现状及收获
3.1拖网技术的现状与收获
在利用拖网技术对较大型深海生物捕获方面,研究者们的收获颇丰。2008年,来自14个国家的科学家在北大西洋的马尾藻海(Sargasso sea)表层以下5000米处运用拖网捕获了一种漂浮的、相貌丑陋的片脚类动物(Amphipod),它是一种小型的、类似对虾的甲壳类。此外,专家们在这里采集了500多种生物,其中可能包括12个新物种。这也是我们目前了解到的生活在最深海域中的生物之一;在爱尔兰西北处约400里的大西洋深海处,考察者们通过深海拖拉船捕获到深海巨型蜘蛛蟹;在深海鱼类捕获方面,科学家们利用底拖网技术捕获深海贡式巨口鱼、深海白袋巨口鱼以及宽咽鱼等等。
除了大型深海生物,研究者还利用两种特制的拖网技术对生活于3000~6000m的深海生物幼体进行捕获。而这两种拖网新技术在国内外运用的还比较少[5]:
第一种叫作多层矩形中层拖网RMT(Multiple Rectangular
Midwater Trawl),用于采集上升热液羽流中的热液生物幼体。该网由甲板上发出不同频率的声波来控制网的开闭装置。不足之处是没有可视装置,无法在近底层水平拖曳,因而很难采集到近底层热液生物幼体。
第二种用拖网和浮游生物泵挂在深潜器的侧面采集近底层热液生物幼体。但考虑到潜器活动范围、下潜时间以及安全性的多方面因素,拖挂的拖网网口比较小,滤水量不大,采集的幼体也不多。系统中浮游生物泵被安装在深潜器上,并下放到预定深度后开启动力泵,使大量海水流过滤网,捕获的悬浮颗粒物和微生物的滤网连同一定体积的水样密封于耐压样品容器中,但由于深海底大型生物的丰度低且泵过滤的水量有限,几乎采集不到底栖生物幼体等较大的生物,偶尔采到一些,也都是死的标本,因此这种方法不常使用。
3.2深潜水下机器人的现状与收获
当今深潜水下机器人技术比较发达的是美国、日本以及一些欧洲国家,我国近年来在这个方面也取得了突破性的进展。
在利用深海深潜机器人对深海资源进行探测领域上处于领先地位的是美国。美国的伍兹霍尔(Woods Hole)海洋研究所从事研制深海深潜机器人以及深海载人深潜器两方面的工作,贡献巨大。他们在2007年研制的讷雷依(Nereus)号水下机器人对大面积洋底进行一般性测量以及收集生物标本,讷雷依(Nereus)号水下机器人能够在最大深度为6500～11000 m的世界海洋,其中包括北冰洋底[6]。在2009年,来自伍兹霍尔海洋研究所的专家对东南亚的西里伯斯海进行了一次为期4周的“探究深海物种进化”的科学考察,发现了大量以前未见的物种,并且还捕获了不少深海罕见的生物。所使用的技术就是一台名为“全球最棒的漂流者”的深潜水下机器人(如图3),它配备有高清晰度摄像头,能在深达3000米的水下工作,科学家可远距离操作,将水中抓获的生物存放在机器人的收集仓中。
通过这次深海采样,科学家捕获了不少深海生物,比如在2000米深的西里伯斯海捕获了一种长约3厘米,和普通药片差不多大小的等足目生物(如图4);在约2500米海域捕获了一种粉红色、透明的好似海参的生物等等。
国内近年来在深潜器技术领域取得了突破,2008年5月在海南,目前我国下潜深度最大、功能最强的无人遥控潜水器(Remotely Operated vehicle,简称ROV)“海龙号”,亦称水下取样型机器人完成了3277米深诲试验,这在目前世界上只有极少数国家能够做到。该机器人将主要用于大洋深海生物基因和极端微生物的研究以及探索人类起源的秘密,同时也将进行各种水下作业。
3.3 深海载人深潜器的现状与收获
深海载人潜水器最初更多地应用在军事方面,近年来随着深潜器技术的突飞猛进,载人深潜器开始被广泛运用在深海科学研究中去。相比较水下机器人,深潜器能够将研究人员送入深海进行实地考察,研究人员可以近距离更直观的对生物进行研究。由于深海载人潜水器的特殊地位和作用,美、法、日、俄等国早已开展了深海载人潜水器的研制工作,而我国起步相对较晚。
国外方面,美国在无人潜航器中最具代表性的就是美国伍兹霍尔(Woods Hole)海洋研究所研制的阿尔文号(Alvin)深潜器。自建造以来,阿尔文号已下潜4100余次,每年的平均下潜次数保持在百次以上,对地壳构造、海洋化学、生命的起源以及深海物质的组成等基础研究起到了重要作用[6]。在深海生物方面的最著名的贡献就是于1977年历史性地发现了洋中脊上的黑烟囱和热液生物群落。如图5所示,科学家(Pilot)可随着阿尔文号的载人舱潜入海底,利用配备的机械手(Starboard/Port Manipulator)、生物取样器以及采样篮(Sample Basket)对深海生物进行采样和收集。据悉,2004年美国已决定斥资2000多万美元在6年内建造一艘功能更加完善的新概念ALVIN号潜水器[7]。
其他国家方面,日本海洋科技中心用钦合金做耐压壳建造了 “深海2000”号和“深海6500”号的潜水器,以及法国研制的“Victor 6000”号、Nautile号和Cyana号载人深潜器,都能在低至6000m的深海完成包括深海生物捕获考察在内的许多深海探索及捕捞工作。
我国的海洋事业起步较晚。近年来,海洋开发和海洋科研逐步和国际接轨,开始走向深远洋。我国在载人深潜器领域最大的突破是研制的7000米载人深潜器(如图6),此载人深潜器需花5小时下潜至7000米深海,整个作业时长可达12小时。潜水器类似美国阿尔文号能容纳3个人,一名操作员,两名科学家。在潜水器的前端,是一个密闭的玻璃,潜水科学家可以通过这里看到外面的世界。潜水器装有两只机械手,可以进行抓取等水下工作。潜水器可用于深海生物基因的采样及研究等多项工作。
3.4 其他诱捕技术的现状与收获[8]
此外,科学研究者也会针对所要捕获的生物的特性设计一些比较简单的诱捕设备来进行采样。
比如在针对大型深海游泳生物捕获方面,2005年,来自日本的两位科学家在水深900米的海中将摄影机和深度表绑在浮动的长绳上垂吊到海底。他们在摄影机下面挂着小乌贼当诱饵,并且用一袋切碎的虾来引诱大章鱼。当一条长约8米的大乌贼用触角缠绕住诱饵后,就被隐藏在其中的挂钩给钩住了,绑在长绳上的摄影机拍下了前前后后捕获的过程。
而针对一些小型深海生物,研究人员研制了一种像双瓣贝壳的“大洋抓斗”,在撞击到海底时能快速闭合,将样品全部“抓”到斗内。但它容易扰乱样品,不利于精细研究。为此又设计了箱式取样器、重力取样器和活塞取样器等,将它们垂直下放到海底,利用特殊装置迅速将样品完好地取上来,这样就能对沉积物逐层加以研究。
4对深海生物捕获技术的探讨
4.1 捕获技术的展望
就目前的技术而言,水下机器人以及载人深潜器无论制造还是使用都需耗费极大的人力财力,远远超过了普通研究机构的承担能力。拖网技术虽然使用较为广泛,但是除了存在会破坏深海生态环境的弊端以外,捕获的针对性和成功率都比较低。最为关键的是,无论拖网或深潜器都不是专门针对捕获设计的,其捕获功能的经济实用性太低。因此,越来越多的研究人员正在开发一种既经济又实用、专门针对深海生物捕获的简单设备,比如一些深海生物诱捕设备。
所谓的“诱捕”,即是转“主动捕获”为“被动诱捕”。研究者根据深潜器的耐压构造原理[9-10],设计建造一个耐压的笼体,笼内放有诱饵,笼体上带有类似蟹笼的诱捕口,笼体外装有蓄电池、重锚、浮标、无线通信设备以及水下声学通信设备。把此诱捕笼放入海底,一段时间后,通过水下声学释放器等设备控制其上浮并通过无线通信设备定位回收。此设计可通过改变诱饵来更换捕获的对象,针对性较拖网技术有很大提高,而且不会破坏深海环境,也不需要深潜器那般庞大的经费支持。
4.2 深海生物捕获待解决的难点
目前对深海生物捕获存在着一个难题,就是所捕获生物的存活率。也就是说,当今的采样技术在捕获稍微大型的生物的时候,很难克服保压的问题,往往把深海生物从海底捞上来的过程中生物已经死亡,在采集深海生物幼体方面也具有同样的难题,没有保压装置所采集的幼体出水面时已几乎全部死亡(除了极个别的蟹类大眼幼体能在1个大气压下经历变态发育过程外)。
为此,各国的研究者开始对保压转置进行了研究。目前对深海微生物的活体采样已经可以实现,使用的方法是多网分段/分层生物幼体保压取样器,可以保持高压取样筒体的压力,即6h的压力变化不超过10%[3]。接下来,针对中大型深海生物捕获装置的保压问题也急需得到解决。
5结语
21世纪是属于海洋的世纪,海洋中有着巨大的资源等着人类去探索和发掘。深海作为海洋最神秘之处,是地球表面生物多样性最为丰富的地区,因此,对深海的生物进行捕获研究以及发现深海新的物种,进而对深海极端海洋生态系统中的生物资源、生物多样性进行系统的比较研究,对人类揭示生命的起源以及研究生物对特殊环境的适应能力有着极为重要的科学意义。目前,国际上对深海生物资源的探索愈来愈热,各国科学家都争先恐后地探索着这片人类知之甚少的宝地,深海生物资源也已成为世界各国的战略发展资源,许多发达国家在制定针对本土生物资源保护和可持续发展规划的同时,更是把目光转向国际公共深海区域的竞争和开发。因此,我国要在今后日趋激烈的国际深海公共资源的竞争中取得领先地位的话,就必须尽快发展海洋事业,发掘深海生物资源。
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