以下为戴民汉院士直播演讲的精彩回顾：

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在故事开始之前，我想回顾一下地球漫长的演化历史。地球大约在45.67亿年前形成，而海洋大概是在44~39亿年前。有了海洋之后，地球上开始有生命的出现，直到30万年前才出现人类。

海洋与人类密不可分。海洋造就了地球的宜居性，是气候的调节器，也在人类社会和经济发展当中起到了重要的作用。一言以蔽之，海洋之于地球，就如水之于人类；地球离不开海洋，就像人类离不开水。

海洋的基本特征是大且深，深海无光且高压。海洋占地球表面积的70.8%，平均水深3500米，全球海底平均压力大概相当于350个大气压，是人最多能承受的压力的35倍。光在海洋中能穿透的深度大约只有200米，因此光合作用只能发生在海洋表层；200米以下的海洋只能通过声音来实现观测和信息的传输。

海洋学科涵盖认识海洋和经略海洋两大部分，主要的研究内容的是海洋的自然现象、性质与变化规律，以及与开发利用保护海洋相关的知识体系。

今天将从5个不同学科视角讲述海洋的故事：

第一个故事讲的是世界上最传奇的深海探测器之一——阿尔文号载人潜器。它由美国伍兹霍尔海洋研究所研制，是地球科学历史上最具贡献的载人潜器之一，全球超过40%的深海科学重大发现与它有关。

就在60年前，我们对深海的认知以及探索深海的装备都还非常有限。当时人们因为深海极寒、无光、高压，认为它是生命的荒漠。到20世纪五六十年代，科学家逐渐意识到，如果不能亲自下潜，深海科学永远只能靠推测，无法验证，无法原位观测，也无法确认其中的动态过程。在强烈好奇心的驱使下，阿尔文号载人潜器诞生了。

阿尔文号

阿尔文号的出现，突破了深海科学研究的重要技术瓶颈。它首次下潜于1964年，而仅仅两年后，它就因搜寻并成功回收在西班牙海域丢失的美国氢弹而名声大噪。大家可能都看过电影《泰坦尼克号》，1986年阿尔文号执行了对泰坦尼克号的首次载人探查任务并成功进入残骸区，记录下了沉船内部的第一批高清影像，这使它一时间成为全球媒体报道的焦点。

自诞生以来，阿尔文号在2013年成功翻新升级，这个充满传奇色彩的载人潜器服役时间至今已经超过60年。

对于阿尔文号来说，两次具里程碑意义的深潜航次：一次是在1977年，在位于东太平洋的加拉帕格斯裂谷，阿尔文号首次邂逅了“黑烟囱”和深海生命——在大约2500米深的海域观察到高温热液喷流和海底岩石群喷出的云状黑色喷流（黑烟囱），记录到第一批不依赖阳光的深海大型生物。这次发现完全颠覆了人类此前对生命极限的认知，被誉为20世纪100个最伟大的发现之一。

阿尔文号下潜影像

视频来源：

https://www.whoi.edu/oceanrobots/robots/alvin-phone.html

还有一次是在1979年，阿尔文号在1977年首次下潜的同一个地点再次下潜。与第一次以探索发现为主的下潜不同，这次是有备而来，阿尔文号新增了机械臂和采样装备，能够对热液喷口生态系统开展全面观测和取样。

此次下潜不仅系统调查了喷口生物群落结构，还获取了大量高质量的视频影像资料，并直接观测到热液喷口处正在发生的化学反应过程。这里看到的生物呈现非常一致的生物特征，生长快、个体大、生物量高，但物种多样性却不高，且90%以上的物种都是在这种极端生境下所特有的。化学反应过程我们现在也大概都知道，主要是化能合成过程，通过嗜硫细菌把无机物转化成有机物以储存能量，或者利用甲烷氨等能源形成有机物，供给整个生态系统的能量使用。

阿尔文号下潜时遭遇一股

由下而上的温度高达300℃的热流

视频来源：深海热液-marumTV

热液喷口的生物组成主要有四类，古菌和细菌、大型动物、小型底栖生物、和浮游动物。合成细菌是热液喷口生物群落食物链的主要生产者，并且他们的生产量可能是海洋上层通过光合作用获取能量的生产者的2~3倍，这完全不符合我们通常看到的深海区生物量低的特征。这就让我们反思原来对光合系统的认识，万物生长是不是一定要靠太阳？现在我们可以非常清晰地告诉大家，万物生长不一定靠太阳。在海洋黑暗无光的环境中，生物圈依靠化能合成的滋养。

阿尔文号还有一个重要角色，就是促进了包括中国在内的全球深海研究领域技术装备的研发，且从未停滞。人类目前依然在探索极端的环境、地球深部过程、生命起源以及新型资源这类与人类生存生存和自然认知密切相关的科学难题。我非常高兴地和大家分享中国的“三深”技术，分别是深潜、深钻、深网。

中国深海装备与深潜科学家

大家如果有看到新闻就知道，深潜技术的代表“奋斗者”号已经能到达目前已知海洋最深处的马里亚纳海沟，成功坐底超万米深渊。深钻技术的代表是由我国自主设计和建造的第一台深钻科考船——“梦想”号，于去年下水服役，它在水下可以钻探到大概一万米的深度。深网技术大家可能不那么熟悉，就是海底观测网络。它就像一个海底实验室，对深海环境进行实时监测，监测数据则传回陆地上的控制中心，为科研和灾害预警提供支持。

我们应该感到非常高兴和自豪，中国在深海探测装备领域向前迈进了意义重大的一步。

第二个故事关于一张刷新了世界航海历史的海洋地图——墨西哥湾流图。这是世界上第一张海洋洋流地图，是由一位开国元勋和一位捕鲸船长共同绘制的。它背后隐藏的含义是，人类第一次把感觉到的海洋变成了可计算的系统，打开了现代物理海洋学风、浪、流研究的一扇大门。

墨西哥湾流图

在美国还是英国的殖民地的时候，有一个令人困惑的现象：邮件从英国发出送到美国使用的虽是装备精良的皇家海军邮轮，却总是比普通的商船要晚大约两个礼拜。现在我们已经知道，从英国到美国，船只是逆流而行，商船根据经验判断路线中哪里是逆流，然后绕开它，于是就能更快到达。

美国历史上著名的国父、科学家、外交家、作家本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin）注意到了这个现象。他和他的表兄——捕鲸船长福尔杰，对海水温度变化、航速变化、航线偏移等数据进行了系统的现场观测与记录。他们发现温度是一个非常好的海流水团示踪因子，于是创造性地通过温度计作为追踪工具，把这股强大的海流用科学数据描绘出来，奠定了物理海洋学的方法论。

本杰明·富兰克林 

Benjamin Franklin

（1706-1790）

墨西哥湾流是地球上最大的热量输送带，它从美国佛罗里达开始往北流，是从低纬度向高纬度输送的一支巨大洋流。海洋最大的功能就在于此，它是传输热量的重要通道，亦是储存热量的主要储库，在调节全球气候方面扮演着重要的角色。墨西哥湾流传输的热量有多大？如果我们去获取它的能量来供给人类社会生活，不到10个小时就能提供全中国一年的发电量！

墨西哥湾流传输的巨大热量造就了欧洲温和的气候、北大西洋多样的生态系统，以及同纬度不同气候特征的地域差异，因此是海洋而不是太阳，塑造了地球上某个区域的气候细节。

地球上最大的热量输送带——

墨西哥湾流

海洋中的洋流主要有两类，一类是风生环流，通过风力推送表层的海水沿着一定的方向流动，根据起源地的冷暖又可以分成寒流和暖流。另一类是由密度差异驱动的热盐环流，通过更冷、更咸的海水密度较高而下沉，而较温暖、盐度较低的上升，构成了垂直方向上的环流。

由密度差异驱动的热盐环流，几乎连接着全球各个大洋。在北大西洋的格陵兰岛东边就有一个全球垂向环流的起始点，海水显著地自上而下运动，生成大西洋深层水。只有这里的水不断下沉，才能保障热盐环流不断运行。就如电影《后天》中展示的，当因为冰盖融化淡水注入，海水密度变低而无法下沉时，北大西洋的暖流（经向翻转流）停滞，阻碍了整个大洋的热盐环流，调节气候的作用也就被阻断了。

热盐环流示意图

自1950年以来，观测数据显示北大西洋经向翻转环流的流速已减弱约15%，且这一减缓趋势仍在持续。这一现象与当前备受关注的气候临界点密切相关。

根据《巴黎协定》的国际共识，全球平均气温升幅应控制在工业化前水平以上2℃以内，并为争取1.5℃以内而努力。那么，为何1.5℃如此关键？正是因为它是科学界认定的一个重要气候临界阈值。

一旦全球变暖突破这一临界点，气候系统乃至整个地球系统可能发生不可逆的剧烈紊乱，进而引发一系列连锁效应。这将成为人类生存环境中不确定性最大、风险最高的因素之一。

第三个我想谈谈铁的传奇故事，铁是海洋中最重要的微量元素，正如人缺铁就会贫血一样，海洋也会有“贫血症”。

总的来说60%的深海大洋的表层是缺铁的，根据不同的“贫血”机理又可以分为两块：其一，30%的海洋荒漠区域由于缺铁限制了海洋通过固氮汲取大气当中的营养物质；其二，南大洋、赤道太平洋、北太平洋亚北极海区即使有丰富的营养物质，但就是因为缺铁生物仍旧长不起来。

海洋表面营养盐浓度VS叶绿素浓度

铁是生命活动最重要的微量元素之一，但它存在感极低，浓度仅有纳摩尔量级。给一个形象的参比，把一滴墨水滴到一个标准的游泳池里，在泳池寻找这滴墨水的踪迹就像在海洋里面寻找铁一样。虽然铁在地壳里极其丰富，但由于其化学性质和海洋的氧化环境，导致铁在海水中几乎是隐身的。而没有铁，光合作用无法高效运转，固氮作用几乎停摆，海洋食物网的最底层就失去了动力。

美国的科学家约翰·马丁提出了一个著名的铁假说。在这些“荒芜”的海域，因为铁限制生产力很低，反过来讲，如果加入铁，浮游植物就会把过剩的营养物质充分利用起来，通过光合作用吸收二氧化碳。然后海洋有深度这一维度，被吸收的二氧化碳转化为“颗粒物质”往下沉封存到深海，从而实现人为调控大气二氧化碳，进而调控气候系统的过程。

约翰·马丁

John Martin

(1935-1993)

它的证据来自两个方面：第一，实验室内向“贫血”的海水里面加铁，叶绿素浓度会非常快速地增长，生物很快地茂盛起来；第二，地球的冰期正好遇到大气沙尘多，这就会带来铁，当时的生物量也高，二氧化碳浓度低。经过这两个初步的证据，马丁就提出了铁假说猜测。

马丁是非常了不起的一个科学家，是精确测量衡量海洋中精衡量元素的开拓者，是用微量元素撬动全球系统认知的一个代表性人物，他有一句在美国伍兹霍尔海洋研究所的研讨会上说的名言——“给我半船铁，我能还地球一个冰期”。

铁假说催生了近20年的大洋铁施肥实验，总共做了11次，这也是在海洋科学历史上如此大规模——在几百公里尺度上去做实验的一个创举。通过卫星遥感影像，这些点状的地方就是做过铁施肥实验的地方，我们普遍地看到叶绿素暴涨。

铁施肥实验后的卫星遥感影像

然而，铁施肥看到的叶绿素暴涨是表层海洋的现象，只有通过生物泵才能将高生物量所吸收的二氧化碳输送到深海。所谓生物泵，就是吸收大气二氧化碳以后，通过有机物这个载体向深海输送，即通过生物颗粒传输到深海，实现碳在千年尺度上的封存。

我们现在看到的铁施肥实验中，尽管有表层的生物爆发，吸收了二氧化碳，但不等于是“固碳”，而且从“固碳”效率来讲也远远低于马丁的预想。

这个故事也给我们一个启发：科学界要正视气候工程的复杂性跟边界性。但是我必须说海洋的增汇潜力非常大：海洋吸收大气二氧化碳的容量很大，还有80%的碳汇潜力有待开发，尤其是在深海大洋这个区域。

海洋二氧化碳去除技术mCDR图示

马丁时代做的铁施肥是非常粗放的一种模式，我们要转向精准的、高效的现代海洋二氧化碳去除技术（mCDR），例如：海洋的碱化增强；海洋的营养盐施肥，包括铁施肥、人工上升流、下降流、海藻养殖、生态修复以及电化学过程等等，都是一系列有科技时代感的、基于海洋碳中和的解决方案。

mCDR就是海洋碳移除技术，事实上有很多问题要解决——体系的完整性、可持续性、治理、社会接受度、透明度、紧迫性等等，我特别强调按照巴黎协议或者现在的减排路径，到2035年我们需要用脱碳的技术解决10亿吨二氧化碳的问题。

第四个故事是一条鱼的故事，可以剧透一下，这"条"鱼已经生存了4亿年，但是一度被认为已经灭绝了，所以这个题目就是“一直活着的灭绝物种”，它就是腔棘鱼。

腔棘鱼的重现被誉为20世纪最重要的动物学发现之一。这是一个关于生命韧性与科学修正的最著名的故事，也是鱼类跟四足动物进化史的关键桥梁。

腔棘鱼化石与腔棘鱼

腔棘鱼化石由瑞士科学家路易·阿加西发现，他是非常有影响力的自然科学家之一，也是冰川学的开拓者及杰出的古生物学家，但是当时备受争议的是他极力地反对达尔文进化论。

路易·阿加西在1839年确立腔棘鱼这个分类并命名了其化石的分类。实际上，腔棘鱼化石说明了它最早出现在4亿年前的泥盆纪，比恐龙还早，而它的活体再发现的历程也充满了传奇色彩——

1938年12月22号，南非的一个女科学家玛乔丽·考特尼·拉蒂默，在查看一艘拖网渔船时发现了一只神奇的蓝色大怪，大概长1.5米，重57公斤，身上有着坚硬的像铠甲一样的鳞片，最重要的是它的鳍看起来像小小的四肢。

纪录片《非洲的海洋》中

1938年腔棘鱼的发现与标本鉴定

后来成功鉴定这个大怪标本的是一个叫史密斯的人，他说了这么一句话，“如果我在街上碰到一只活恐龙，我也不会比现在更加惊讶”，当时的轰动效应可见一斑。

腔棘鱼可以生活80~100年，非常长寿，形貌大概1.5到2米，它最关键的特征就是肉鳍有骨骼支架，与四肢骨骼结构高度相似，有颅内的关节，头骨是可以活动的，它生活在100米到800米，充斥着黑暗、高压的海底岩洞里。

腔棘鱼能够在数次大灭绝事件中幸存，主要归功于它避风港式的栖息地、低能耗的生活、强大的感官、几乎没有天敌、胎生繁衍的生物特征。腔棘鱼的发现验证了达尔文进化论的连续性，也揭示了脊椎动物登陆的关键线索，展现了独特的生存策略和演化潜力。

腔棘鱼是时间的幸存者，它的存在提醒着我们：进化并不总是意味着从低级到高级，有时候只要找到适合的生态位，古老的形式可以依然优雅地生存至今。这是腔棘鱼4亿年生活史的一个结论。

纪录片《非洲的海洋》中

南非海域发现腔棘鱼

同属于肉鳍鱼类的四足类成功登陆不断繁衍，而腔棘鱼在二叠纪跟三叠纪达到顶峰后，于白垩纪末期（约6,000万年前）大部分灭绝，如今仅有大概一个属的两个种生存在深海洞穴里。它代表了一条与陆地脊椎动物祖先分道扬镳的演化路径。可见除了登陆以外，在黑暗的深海生活也是一种选择。

我们要做一个灵魂的发问：人类何去何从？

腔棘鱼数亿年续存，靠的是慢、稳、省的生存策略。在过去的200年，高速的技术文明扩张已超出了生态极限，这种高速扩展的模式具有地质尺度上的脆弱性。

把人类放在一个更长的时间尺度上看，现代智人仅有30万年，古人类也就200万年。未来之路我们更要从征服到共生，因为人类一定不是进化的终点。我们会进化成什么样的人，这是我们要选择的生存策略。

最后谈一个人的故事，她是现代环境保护运动的奠基人蕾切尔·卡森。卡森用《寂静的春天》这本书揭示了技术进步背后的生态代价，并由此开启了现代环境保护与风险治理的时代。

蕾切尔·卡森 

Rachel Carson

(1907-1964)

卡森所处的是一个“迷信”技术的年代，1939年瑞士化学家保罗·赫尔曼·穆勒，发明了DDT杀虫剂，当时因为它的益处，至少有5亿人因DDT避免死于疟疾，因此他也获得了1948年诺贝尔生理学奖医学奖。我们现在知道DDT是有毒的，但是，1950年代农药的大规模喷洒是毫不忌讳的，花园里、公共场合都有这样的现象。

海洋生物学家卡森是为公众而写作的科学家，她的理念就是“如果公众能够理解科学，社会就能做出更好的选择”。出生于宾州的一个农民家庭的卡森拥有把科学讲给普通人听的天赋，在那本最著名的《寂静的春天》之前，她发布了海洋三部曲，分别是《海风下》《我们周围的海洋》《海洋的边缘》，她告诉大家自然不是资源仓库，而是一个精密、相互连接的生命系统，人类只是其中的一部分。

蕾切尔·卡森的“海洋三部曲”

我摘了《我们周围的海洋》（The Sea Around Us）里面的一句话，“这是一个奇怪的现象：生命从海洋开始，现在海洋却受到一种生命活动的威胁。海洋正在发生危险的变化，但海洋不会消亡，所以目前的改变是对生命本身的威胁。”这个被威胁的生命物种是什么？显而易见就是我们人类。

《寂静的春天》这本书是个里程碑式的著作，故事有一个近似神话的开场，开篇在美国一个小镇，所有的生命都与自然和谐共存，各种鸟鸣声此起彼伏，直到一种神秘的疫病悄然而至，这个春天就变得寂静了，没有鸟叫了。

蕾切尔·卡森与《寂静的春天》

事实上这是科技开始反噬自然，农药杀虫、鸟类消失、化学物质沿食物链不断的累积，人类最终成为受害者。卡森提出了一个很重要的问题：谁来评估技术对整个生态系统的长期影响？

当然这本书出版后受到了很大的争议，工业界杜邦公司要起诉她，全美农业化学协会因为农药解决了很多的问题，也斥资攻击这本书。卡森用数据证据、生态逻辑回应，政府调查最终也证明她的判断是对的。我觉得这是一个了不起的科学家、作家、女性。

美国公共广播协会PBS报道纪录片

the Silent Spring of Rachel Carson

（蕾切尔·卡森的《寂静的春天》）节选

这本书是现代环境治理的起点，美国前副总统戈尔在这个书的再版序言中写到，“卡森的声音永远不会寂静，她惊醒的不仅是美国，而是整个世界。”所以她改变的不是一项技术，而是社会做决定的方式。

《寂静的春天》也是一个生态科学的启蒙教材，这里面涉及到生物的富集作用、生态系统的整体性、抗药性等观点，实际上海洋里面同样存在污染物随着食物链的放大效应，这也是我们关注的焦点。

我刚才用了这句话——海洋之于地球，犹如水之于人类。我非常有幸今年6月9号到11号在尼斯参加联合国第三届海洋大会，我在世界经济论坛和郭晶晶一起写了一个blog（博客），其中一个重大呼吁就是要跨界合作，让我们即刻携手启程，为子孙后代守护一颗生生不息的蔚蓝星球。

中国科学院院士戴民汉

与奥运跳水冠军郭晶晶

共同署名发布博客

这里面有两层的含义，一个是需要政府、企业、科学家、个人的共同努力。

第二是代际正义的问题，就是我们的星球、我们的海洋不仅仅属于我们这一代，我们的后代、后代的后代都需要依赖海洋，只有健康的海洋才能有健康的地球，才可能有健康的人类。

雅克-伊夫·库斯托 

Jacques-Yves Cousteau

(1910-1997)

最后，我想引用法国的探险家、慈善家库斯托（Jacques-Yves Cousteau）的一句话结束我今天的演讲，We only protect what we love, We only love what we understand, and we only understand what we are taught，翻译成中文就是“唯护所爱，唯爱所知，唯知所教”。

谢谢大家。

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