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海洋是生命的搖籃，是支撐地球宜居性的關鍵空間，是地球系統科學發展的重要引擎。海洋是地球氣候系統的調節器，對地球系統的熱量循環、水循環、物質循環等有重要的調控作用，深入認識海洋動力過程及能量物質循環過程是理解和應對及區域氣候變化的關鍵。海洋也孕育了地球上的生態系統，具有巨大的服務功能和價值，認識藍色生命系統過程與規律、合理開發和保護藍色生物資源是支撐人類社會可持續發展的重大戰略需求。隨著人口持續增長，人類對能源、糧食、空間、礦產、淡水等資源提出了更加迫切的需求。與此同時，隨著人類活動的加劇，溫室氣體、污染物(如重金屬、持久性有機污染物、微塑料)等排放量增加，地球氣候系統正在急速變化，環境和生態系統正在迅速退化。認識海洋、經略海洋關系到人類社會的興衰。

然而到目前為止，廣袤深邃的海洋只有5%的區域被人類探索。未知的海洋蘊藏著無盡的資源，是重大科學發現和性技術創新的搖籃。海洋的生命過程，特別是熱液、冷泉以及深海暗生命系統等一系列重大發現，了人類對于生命極限的認識，有望通過人類的探索解答地球生命起源這一問題。海洋作為地球系統的“血液"，是聯系地球系統各圈層的紐帶(圖1)，開展以海洋為核心的多圈層耦合研究，是催生地球科學重大發現、創建和發展地球系統科學新理論的必由之路。

圖1 地球系統多圈層耦合示意圖

自20世紀中期以來，圍繞海洋中的物理、化學、生物和地質過程及其對氣候和生態系統的影響，海洋科學界以國際合作的方式發起了一系列國際大科學計劃，例如海洋與氣候方面的世界海洋環流實驗(WOCE)、Argo海洋觀測網、耦合模式比較計劃(CMIP)，海洋生物地球化學和生態系統方面的海洋通量聯合研究計劃(JGOFS)和海洋生態系統動力學研究計劃(GLOBEC)，海洋地質和地球系統科學方面的國際大洋發現計劃(IODP)、國際地球科學計劃(IGCP)等。這些國際大科學計劃極大地推動了海洋科學各個分支的發展及其與其他學科的交叉融合。歷經幾十年的發展，海洋科學正在整體進入轉型期，學科已逐步提升到集成整合、探索機理的系統科學新高度，深化拓展近海研究與管理、聚焦深海與極地新疆域、開展多圈層多尺度耦合研究成為世界各國海洋研究的新趨勢。

2017年12月，大會第72屆會議宣布2021—2030年為“海洋科學促進可持續發展十年"，并于2020年10月在線發布了《實施計劃摘要》，提出“構建我們所需要的科學，打造我們所希望的海洋"十年愿景，旨在“推動形成變革性的海洋科學解決方案，促進可持續發展，將人類和海洋聯結起來"。

本文對當前海洋研究領域諸多懸而未決的重大前沿科學問題進行了梳理和凝練，回顧總結了我國海洋科學領域的研究進展與發展態勢，對標找出與海洋強國的差距，并基于當前這一重要歷史機遇，對我國海洋科學未來發展方向和具體目標進行了展望。

海洋科學具有鮮明的多學科綜合交叉的特點，其研究前沿實質上是學科交叉的前沿，更是孕育性創新的高地。Science雜志在創刊125周年公布的125個挑戰性科學問題的前25個問題中，與海洋密切相關的包括地球內部運行機制、地球生命起源、溫室氣體導致地球增溫的上限、石油能源的替代、地球的人口承載力。目前，海洋科學的前沿研究領域主要集中在海洋物質能量循環、跨圈層流固耦合、海洋生命過程、健康海洋、海岸帶可持續發展、快速變化的極地系統等方面。

⒈闡明海洋物質能量循環機理是認識地球宜居性的關鍵

自工業革命以來，人類因使用化石燃料造成的累計碳排放已達4500億噸，目前氣溫正在以平均每百年1.5℃的速率迅速升高。變暖引發的氣候波動、海平面抬升以及日益頻繁的海洋和氣象災害給人類社會帶來了的威脅。海洋由于其巨大的熱容，儲存了整個氣候系統中超過90%的熱量盈余，作為地球系統中的活動碳庫，吸收了大約30%的人類活動排放的CO₂。這些從根本上減少了進入大氣系統的熱量，從而減緩了變暖的速率。海洋多尺度過程及其相互作用如何決定海洋物質能量循環，進而決定海洋對熱量和CO₂的吸收能力？物理泵與生物泵的貢獻分別有多大？深海大洋對熱量和CO₂的極限吸收能力是多少？對熱量與CO₂的吸收如何改變海洋的動力過程和生物地球化學環境？又如何進一步影響不同時空尺度上的海平面、天氣和水循環等變化？在地質歷史時期，大氣CO₂的變化幅度遠大于工業革命以來的監測結果，其控制因素是什么？對地球的宜居性產生了哪些影響？回答這些問題與認識未來地球的宜居息相關，同時也是增加我國在應對氣候變化、部署地球工程等重大世界性事務中話語權的關鍵。

⒉深入理解海洋與巖石圈的耦合過程是拓展地球系統科學理論的必由之路

海洋是地球不同圈層物質與能量交換的關鍵載體，既是地球內外動力地質作用的交融地，也是不同來源物質的匯集地。海洋的存在使得地球上廣泛存在流體活動，在地質歷史時期改變著大洋板塊的物理化學組成，改變著海洋固體地表。隨著板塊構造，大洋板塊俯沖將流體和流體改造的巖石圈帶入地球深部，影響著巖漿活動、板塊運動、海底資源的形成，乃至整個地球系統的演化(圖2)。20世紀60年代板塊構造理論的建立，興起了一場改變地球科學發展軌跡的革命。海底是環境變化的記錄者，通過沉積物記錄的氣候和環境變化是揭示地球演化和人類生存環境變化規律的重要科學參考。海底流體活動和地質過程形成的重要成礦資源，是人類未來賴以生存發展的潛力所在。但是，長期以來許多相關問題仍然沒有得到解答，如現代大洋殼/幔邊界結構和組成是什么，板塊構造的驅動力是什么，地球內外物質交換的基本規律是什么，地球深部過程演化與宜居地球環境形成的關系是什么，尤其是，地球內部各圈層之間的碳、氧和水循環規律是什么，以及地質歷對地表環境的影響如何，海底地震發生的機制是什么，如何科學評估和預測滑坡等大型地質災害的發生等。這些海洋和地球科學中亟待解決的重要科學問題，不僅有助于揭示地球系統的運行規律，也關系到人類生存環境的演化和社會可持續發展。

圖2 海洋-巖石圈耦合過程及大洋板塊形成、演化和消亡

⒊解碼藍色生命是揭示生命起源和演化、理解生物多樣性的關鍵

海洋是生命的搖籃，深海熱液被認為是生命起源最可能的地方。海洋中保留著最完整的生物門類體系，深海、熱液、潮間帶等特殊生境中存在著豐富多樣的生命形式，隱藏著生命起源和演化的密碼(圖3)。生命進化史中許多重大事件都發生在海洋中，解碼藍色生命是破解地球生命奧秘至關重要的一環。如“雪球地球"之后距今5.4億年前至5.3億年前，發生在海洋中的“寒武紀生命大爆發"現象，被稱為古生物學和地質學上的一大懸案，也被國際學術界列為“科學難題"之一，自達爾文以來就一直困擾著進化論等學術界。同時，海洋生物自身歷經億萬年進化，形成了特色鮮明的藍色生命現象，如基因組高多態性、環境調控性別轉換、形態多樣的多階段發育過程、貝殼及鰓等特化功能性器官系統、海鞘逆行等現象。造成這些生命現象的編碼機制和生物學過程是什么？高鹽、高壓、低氧、潮間帶、極地以及深海深淵、熱液、冷泉等海洋環境中生活的海洋生物是如何在分子、細胞、個體以及群體水平適應特殊環境并繁衍生息的？海洋豐富多樣的海洋生物是如何演化的，其進化鏈條的形成以及驅動力是什么？Science雜志發布的125個迄今未解科學難題中，就包括生命科學領域的前沿問題如地球生物多樣性、生命起源、壽命極限、器官再生等。由于海洋中存在多樣化、復雜和古老的生命形式，相關科學難題有望在解碼海洋生命的研究中得到線索和解答。

圖3 動物起源與多樣性演化過程

⒋保持海洋水環境安全、生態系統健康，保障海洋食品安全和人類健康是人類社會可持續發展的前提

海洋每年為提供的服務和價值約為3萬億美元，占GDP的5%左右；超過26億人以海洋作為主要的蛋白質來源；海洋中的光合作用和其他生物固碳過程吸收約30%人類活動產生的CO2，緩沖著暖化的影響。上述重要海洋功能的實現依賴于健康的海洋生態系統。但到目前為止，我們對海洋生物多樣性以及深海、海底和極地生態系統仍然缺乏基本的了解。當前，在變暖和人類活動的雙重影響下，海水增溫、缺氧、酸化、過量營養鹽輸入以及重金屬、持久性有機物和微塑料等環境污染物排放增加等問題給海洋生態系統造成的威脅。在變化和人類活動背景下，微塑料、有毒有機污染物等在陸、海、氣界面的遷移、轉化過程和機制是怎樣的？關鍵環境因子如何影響和驅動海洋生態系統演變？環境污染物和致災致害生物對于海洋食品安全和人類健康造成的風險是怎樣的？我國近海海岸帶的環境承載力和生態閾值是怎樣的？如何實現可持續發展？這些都是關乎人類未來命運的問題。

⒌揭示海岸帶人地交互多圈層耦合規律，是保障、拓展人類生存空間，促進經濟社會可持續發展的重要支撐

海岸帶是人類生存的重要空間、經濟發展的關鍵區域。約有40%的人口生活在離海岸線100km以內的陸地上，約有10%的人口生活在海拔低于10m的區域。海岸帶的海洋初級生產力占的25%，漁獲量占的90%。劇烈的人類活動給海岸環境和生態系統帶來了的威脅。在過去幾十年里，近海漁業資源減少了近30%，有接近50%的濕地消失，60%的珊瑚礁嚴重退化，環境和淡水資源被不斷污染。與此同時，海岸帶也是當前和未來人類能力干預和治理的區域。海岸帶的人地交互在陸地-近海-大洋-大氣耦合系統中的作用及機理是怎樣的？如何認知氣候變化和人類活動雙重脅迫下的海岸帶生態系統，并建立新的社會經濟發展模式與監管政策？這些問題對實現海岸帶的科學、安全、生產、管理的有效融合和促進社會經濟可持續發展具有重要意義。

⒍明確極地冰層的形成與海洋快速變化的機制，是提升長期氣候變化預測和應對能力的重大前沿科學挑戰

南北極大部分區域被冰雪覆蓋，儲存著約95%以上的冰和超過70%的淡水。南大洋和北冰洋具有豐富的生物資源，是海洋吸收CO2的主要區域。相對于中低緯度，極地是氣候正反饋過程的區域(圖4)。因此，在極區，氣候系統的變化信號會得以放大，導地冰層和海洋發生快速變化，同時極地的快速變化會通過海洋和大氣環流變異等物理過程以及生物演化和碳循環等生物地球化學過程的反饋作用調制變化，對氣候、環境和生態系統產生深遠影響。但是，控制極地冰蓋變化的因素是什么？極區的地質演變機制及其對極區氣候系統形成的作用是什么？哪些氣候正反饋過程主導了極地冰層與海洋的快速變化過程及其位相轉換？為何極區的快速變化主要發生在年代際甚至更長的時間尺度上？極區生物群落和生態系統如何響應物理系統的快速變化？其生物地球化學過程的長期氣候效應是什么？發生在極區的快速變化過程，調制甚至驅動氣候變化的具體途徑和作用是什么？極地的海洋、氣候與生物地球化學過程與人類活動的耦合機制是什么，在人類社會的發展歷史中起到了什么作用？這些問題不僅與極地的環境和氣候變化密切相關，也是認識變化驅動機制、提升長期氣候變化預測能力的關鍵問題之一。

圖4 在氣候變暖背景下，北極水文、生態環境及海洋與大氣耦合系統變化示意圖

海洋科學是一個“科學"，海洋問題的復雜性使其無法通過單一學科的研究得以解決，而是需要多學科領域間深度交叉。近年來，隨著科技投入的增大、科研條件的改善和對外合作交流的加強，我國海洋科學的研究正在逐步從過去的跟跑階段進入并跑階段，但原始創新能力明顯不足。原因之一是，長期以來我國海洋科學內部學科劃分過細，學科間交流不足，嚴重制約了整個學科的發展。作為海洋大國而非海洋強國，在強手環峙、競爭激烈的大環境下，我國海洋科學研究必須創新發展模式，通過跨領域、跨學科的前沿交叉，在地球系統多圈層耦合機制、生命起源及演化等方面取得一系列從0到1的突破，國際科技前沿，為部署地球工程以應對氣候變化、防災減災、保護海洋功能、拓展生存空間以及構建人類“海洋命運共同體"提供科學的解決方案。

我國海洋科學研究發端于20世紀中葉，較發達國家起步晚，長期以來研究水平與發達國家存在較大差距。然而，近年來隨著綜合國力的增強，經費投入的增加，我國海洋科學研究水平得到迅速提升。研究領域從中國近海拓展到深海大洋與極地海域，研究問題正在逐步從單一學科的科學問題向多學科交叉問題過渡，產生了一批具有重要國際影響力的學術成果。國內學者通過積極參與國際合作和國際研究計劃，積累了經驗，打好了基礎，培養了隊伍，并逐步走上了國際舞臺。

⒈海洋動力、生物地球化學過程與氣候研究

近年來，我國在海洋動力和生物地球化學過程及其氣候效應領域取得了長足的發展。、國家自然科學基金委、和等部委相繼啟動了一批重大科學計劃和科研項目。目前，已經建立了較為完整的從近海到深海大洋、從大尺度環流到微尺度湍流的動力研究體系。圍繞氣候變率及其可預測性，海氣相互作用，近海和大洋環流變異機理，海洋中小尺度過程生成、演變及其引發的湍流混合取得了一系列重要進展，但整體上仍然處于跟跑或并跑的態勢。高分辨率海洋和氣候模式迅速發展，部分自主知識產權的模式已進入耦合模式比較計劃(CMIP)，但相對成為國際主流模式仍有一定距離。針對我國近海碳循環與生源要素地球化學過程，產生了一批具有明顯創新意義的重要成果。在邊緣海碳的源匯格局及調控機理，海洋微型生物碳泵(MCP)儲碳新機制，中國近海氮、磷、硫等元素循環與生源活性氣體生成機理，海洋酸化及其生態效應等方面取得了重要進展。然而，我國針對深海大洋碳及其他元素循環的研究起步較晚，缺乏多學科交叉、多圈層耦合的系統性研究。

⒉海洋地質研究

我國在海洋地球科學領域推動了一系列重要研究計劃，取得了可喜的成績。例如，國家自然科學基金委2010年啟動的“南海深海過程演變"重大研究計劃，大大推動了我國對南海地質過程的認識；目前正在執行的“西太平洋地球系統多圈層相互作用"重大研究計劃以流固耦合為紐帶，進行跨圈層物質循環和能量交換研究，已經取得了初步成效。我國主導的國際大洋發現計劃航次(IODP349、367、368等航次)也在南海的深部過程研究方面做出了貢獻；我國原主導開展的大洋航次對主要洋中脊和海山開展了一系列底質調查，掌握了一些深海研究的重要資料。近五年來，利用科考設備，通過專項項目的執行，在西太平洋俯沖系統、板內火山系統以及熱液、冷泉系統也開展了調查研究，取得了一些重要成果。但是，我國在海洋地球科學相關領域起步較晚，研究程度總體上落后于西方發達國家，尤其是在海洋固體地球科學領域，目前關于西太平洋俯沖系統相關理論的認識仍然主要來源于西方國家，我國相關研究計劃匱乏，研究程度較低。

⒊海洋生物研究

我國海洋生物研究早期主要集中在近岸與海岸帶的海洋生物分類區系及資源調查。20世紀50—70年代的全國海洋普查工作基本摸清了我國近岸海洋生物，特別是經濟物種的種類和資源量。魚蝦貝藻繁殖生物學和遺傳學研究成果奠定了我國海水養殖產業發展的幾次浪潮。20世紀80年代以來，海洋生態學得到很大發展：參與了一系列國際重大計劃，如海洋生態系統動力學研究(GLOBEC)等；同時對南大洋進行了以南極磷蝦為主的南極生物與生態綜合調查；以及對北極周邊海域的綜合考察等。進入21世紀，在“863"“973"和“國家重點研發計劃"等重大專項支持下，海洋生命認知和海洋生物資源開發利用研發取得了顯著進展，使我國水產科學躋身國際前沿，水產產業穩居地位，在基于海洋生物多樣性的遺傳發育與演化生物學、基因組學和免疫學等領域取得了多項原創性重要進展，極大提升了我國在海洋生物學乃至生命科學領域的國際影響力。另外，在深海生命探索、區域生態學、海洋生物綜合利用和海洋生物技術等方面開展了特色鮮明、有影響力的系統性工作，在國際上占有一定地位。但我國海洋生物學科與國家總體研究水平仍存在不小差距，如對海洋生物起源與演化、遺傳發育、免疫和代謝等重要生命過程的機理和機制等基礎生物學問題研究明顯不足，缺乏進化節點海洋模式生物研究體系，存在開展海洋生物基礎研究的技術匱乏及高精尖儀器平臺主要依賴進口等問題。

⒋海洋生態和海岸帶研究

我國近年來開始重視和關注海洋健康研究，但理論、方法和應用體系需進一步完善。2006年，我國《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》將“海洋生態與環境保護"列為優先主題，將人類活動對海洋生態系統結構、功能、過程的影響及調控作為重要的研究內容。2010年，《中國至2050年海洋科技發展路線圖》將中國近海生態系統健康診斷、評價和安保技術體系建設列為我國海洋科技的三大任務之一。2020年2月，全面深化改革委員會第十二次會議強調要“把生物安全納入國家安全體系"，海洋潛在生物安全風險對近海生態系統穩定和人類健康影響等方面的研究工作亟待開展。從20世紀90年代末開始，在“863"“973"“國家重點研發計劃"等一系列重大專項支持下，在大河三角洲發育演變、流域水沙輸入對近海生態系統影響、典型海岸帶環境脆弱性、食物網資源關鍵種能量轉換及可持續管理模型、赤潮形成機制和防控、黃東海水母暴發、黃海海域綠潮早期發展過程等方面取得重要進展。我國已基本完成了海洋科技資源的原始積累，在近海海洋環境觀測、典型生態系統演變、生態災害防控、資源開發利用方面建立了自主創新體系，具備了實現跨越發展的人才、學科、技術與裝備基礎。然而，我國針對近海生態系統的研究大多是圍繞近海某一特殊生態環境問題展開，缺乏系統性、前瞻性和定量化研究，也難以形成整體性的研究成果，在趨勢預測方面尤其薄弱；同時，我國海洋環境安全保障體系建設仍處于初級階段，海洋健康的理論、方法和應用體系仍需進一步完善和發展。

⒌極地海洋與氣候研究

我國從20世紀90年代開始系統地進行南北極科學考察與研究，目前已經組織了38次南極科學考察和12次北極科學考察，形成了以“雪龍號"“雪龍2號"破冰船，南極中山站、長城站、昆侖站、泰山站、羅斯海新站和北極黃河站為主體的“2船6站"極地科學考察和研究支撐體系，北斗導航系統等衛星遙感觀測系統在極地得到推廣應用，極區海洋裝備研發取得突破性進展，極地海洋認知水平顯著提高。在海洋科學、大氣科學、地質與地球物理、生物地球化學、冰川、高空物理、測繪等方面取得了一系列高水平的研究成果。在深冰探測能力、冰蓋機器人應用、航空遙感和地球物理調查等方面躋身行列。經過多年的努力，形成了一支老中青相結合的極地研究團隊。但與國際社會相比，我們仍有不少差距，明顯的不足包括：國際前沿領域獲得科學認知突破的數量有限，國際合作缺乏牽頭的大型計劃，極地環境治理處于被動應付局面，在南極冰下湖探測、極地冰下AUV、北極冰區組網觀測等重大裝備與前沿領域尚未有足夠的技術儲備，技術研發與應用相對滯后。

綜上所述，我國雖然在海洋科學的各研究領域取得了突出的研究進展，但缺乏對奠基性理論的實質貢獻，尚未在整體上形成學科前沿發展的態勢。我國在海洋模式開發、觀測體系建設、災害監測預警等方面仍受到科學認知水平和技術瓶頸的制約，無法為深海資源開發、環境安全提供有力保障和支撐。此外，因為缺少由中國發起或主導的國際大科學計劃和大科學工程，我國在海洋科學領域的國際話語權不足。因此，唯有結合當前國際海洋科學的研究現狀與發展趨勢，針對國際上的重大前沿科學問題，抓住契機、重點突破，以科學技術的進步，以技術推動科學的發展，才能實現我國海洋科學領域深海研究從跟跑到并跑、的跨越式發展，滿足國家海洋戰略的重大需求。

我國未來的海洋科學研究應瞄準海洋多尺度相互作用與氣候變化、跨圈層流固耦合、海洋生命過程、健康海洋與海岸帶可持續發展、快速變化的極地系統等重大科學前沿，凝練關鍵科學問題，在國內啟動一批重大專項，在國際上聚焦“兩洋一海"(西太平洋-南海-印度洋)和極地等關鍵海區，組織并發起我國主導的國際大科學計劃，布局依托物聯網技術的太空-海氣界面-深海-海底的多要素立體觀測網，進行前沿核心技術研發以及技術平臺整合，開展跨尺度、跨圈層的多學科交叉研究，構建基于人工智能和大數據的多圈層耦合的高分辨率海洋觀測與模擬預測系統，搶占海洋科學研究的國際制高點。為實現以上戰略目標，結合目前國內外研究現狀和發展趨勢，提出以下發展方向和具體目標。

⒈海洋能量物質循環及其氣候效應

關鍵科學問題：闡明海洋能量串級和物質循環機理，建立多尺度海氣相互作用理論體系，大幅提升海洋和氣候變化的預測預報精度，揭示海洋對氣候變化的響應、反饋和調控機制，為應對天氣和氣候變化提供科學方案，顯著提升我國在海洋管理、科學部署地球工程、維系地球宜居性等熱點問題的話語權。

關鍵核心技術：需要發展大型深海超高速運載平臺共用技術、水下智能裝備平臺通信、導航與定位技術、小型核能及新型海洋能源利用技術、四維高分衛星遙感技術以及測量生物地球化學要素和湍流交換過程的新型傳感器技術，建立垂向上從海氣界面到海底、水平上公里級分辨率，多要素協同觀測的海洋觀測物聯網。另需突破海洋多圈層數據耦合同化、非結構化網格優化等關鍵技術，完善關鍵過程參數化方案，發展基于異構眾核的高效算法，發展機器學習和人工智能，建立公里級超高分辨率及百米級甚高分辨率區域大氣-海洋-生態耦合地球系統模擬及預報預測系統，融合多源數據，構架海洋大數據。

⒉海底多圈層耦合與宜居地球

關鍵科學問題：揭示板塊運動驅動和影響機制，闡明地表圈層與地球深部圈層之間的物質循環機理，將地球系統科學從地表圈層拓展到地球深部，建立并完善跨流-固界面和固體多圈層的地球系統科學的理論框架；恢復亞洲大陸邊緣高分辨率古氣候古環境演化歷史，認識海洋記錄的海洋和氣候變化及其規律；認識海底流體活動規律和規模，揭示板塊俯沖過程對元素運移和成礦作用的控制規律，闡明海洋資源形成規律，提高資源安全保障；認識海底環境變化規律，揭示天然氣水合物分解、海底滑坡和地震活動等地質災害的機制和影響，提高海底減災防災能力，為合理評估海底災害風險提供科學支撐。

關鍵核心技術：為了研究海洋流固耦合和深部過程，除常規地球物理探測和海底采樣平臺外，尚需大洋鉆探原位取芯技術，獲得深海沉積物和基巖樣本；可視化超長巖心水下鉆機，與大洋鉆探深水作業互補，獲得全水深環境沉積物和基巖巖心；巖心高精度掃描技術，原位獲得巖心礦物、探測巖心物理性質和化學組成；海底電磁探測技術，揭示海底多界面物質組成；海上無人機海底磁測技術，認識海底磁異常結構；研制具有實時或準實時監測能力的固定式海底地震采集站，獲取高分辨率的地震記錄，提高對活動斷層的監測和預警能力。

⒊藍色生命過程及其適應演化機制

關鍵科學問題：利用現代生物學理論和技術，通過多學科交叉和協同攻關，建立海洋模式生物研究體系，從遺傳、發育、免疫和進化等多維度，分子、細胞、個體等多層次解碼藍色生命現象與演化規律，突破海洋生物學認知的瓶頸與極限，回答海洋生命過程的關鍵科學問題，形成系統性原創重大成果，國際學科前沿。同時，通過前沿技術研發以及技術平臺整合，搶占國際海洋生物研究制高點，建立海洋生物資源開發和利用高水平基地和技術平臺，為海洋生物資源精準高效利用和綠色發展提供科技支撐。

關鍵核心技術：海洋生命領域的研究缺乏前沿和多學科交叉技術，且系統性集成不足。利用開發海洋生物資源，是精準、高效利用海洋生物資源，支撐產業綠色可持續發展的重大需求。開發高通量低成本全基因組分析技術，重要海洋生物轉基因與基因編輯技術和光遺傳學操作，海洋生物空間單細胞組學與單病毒檢測示蹤技術，生物大分子結構觀測及功能解析技術，重要海洋生物活性物質的合成生物學技術。開發、設計、建造用于海洋生物資源調查、評估和開發的科考船，搭載各種物理、化學、生物傳感器的全海深水下滑翔機以及無人纜控潛器(ROV)、載人深潛器(HOV)和自主式水下潛器(AUV)等水下觀測平臺，建立我國主導的大洋鉆探平臺以及巖心庫。構建“船基-潛器-原位-長期"高精度-多尺度深海探測技術體系，發展包括海底原位觀測、基于流式細胞術和拉曼光譜等技術的單細胞高通量分離、深海難培養微生物培養、深海生物多光譜人工智能自動識別、深海大型生物的原位智能發現和識別系統、水下精準保真采樣、深海生態模擬原位培養系統、深海模式生物研究等技術體系和裝備體系，建立深海難培養微生物菌種和基因資源庫。

⒋健康海洋與海岸帶可持續發展

關鍵科學問題：揭示主要營養鹽、重金屬、持久性有機污染物、微塑料等新型污染物在海洋環境中的遷移-轉化機制和生態效應，建立陸海統籌污染物管控模式和治理體系；揭示氣候變化和人類活動影響下的典型海洋生態系統穩態轉換機制和生態災害發生機理；揭示海洋生態系統關鍵生物功能群存續和環境適應機制，揭示生物毒素、病原微生物的致災致害機理，構建生態閾值和預警體系，保障海洋食品安全和人類健康；全面評估近海生態系統健康狀況和環境承載力，科學預測典型海域生態系統演變趨勢。

關鍵核心技術：健康海洋研究任務實施與海洋環境保護技術密切相關，需要海洋環境觀測和信息系統、海洋生態環境技術、海洋氣候變化與防災減災技術等體系支撐，需研發和集成海洋化學和生物生態要素實時/智能監測技術體系、海洋環境污染風險評估技術及與污染物管控模式，建立和完善海洋健康指標體系和評估技術、海洋生態系統演變數值模擬和生態海洋預警預測技術，建立和完善海洋食品安全、人類健康風險評估技術和管控體系，系統化海洋環境污染防治技術、典型生境和生物資源修復技術、生態災害防控及應急處置技術，構建防災減災救災公共服務技術體系，保障海洋健康和近海海岸帶可持續發展。

⒌極地快速變化的機制、影響與適應

關鍵科學問題：揭示極地冰蓋-海冰-海洋系統的形成與演變規律，明確極地系統對氣候變化的響應機理與反饋作用，實現極地海洋與大氣環境在小時、季節到年代際等多個時間尺度的預測，明確極地物理系統、生態環境資源與人類活動的耦合機制和效應。建立完備的極地觀測-探測技術與裝備體系，支撐極地基礎科學研究及極地開發與治理。

關鍵核心技術：研發大洋鉆探技術，水、冰定年技術，研發極地環境長期觀測網建設所需核心技術，包括極地海洋、大氣、冰蓋、地球物理和生態環境綜合觀測探測技術、裝備和系統的研制，研發適用于極地環境下的新材料與新能源，發展極地環境下無人觀測臺站技術，發展極地航運與資源勘探裝備技術，研發極地天基遙感科學實驗衛星星座并提高地面處理應用能力，建立我國對兩極的全天時、全天候觀測和數據通信能力。

當前，我國海洋科學發展正面臨的重要機遇。融合多觀測平臺組建的大的區域海洋觀測系統——“兩洋一海"立體觀測網、“蛟龍"“深海勇士"“奮斗者"載人深潛器、“雪龍2號"極地破冰船以及新一代超級計算機等相繼建成使用，譜系化水下無人觀測與探測技術與裝備取得一系列突破，使我國具備了沖擊國際海洋研究前沿的硬件實力。自“十五"以來，國家各部委陸續啟動了一批重大科學計劃，正在實施的國家自然科學基金委深海大洋重大研究計劃“西太平洋地球系統多圈層相互作用"為建立以海洋為紐帶的地球系統多圈層相互作用理論提出了新的科學設想和研究思路。

我們應抓住當前未來十年海洋科學可持續發展的黃金契機，瞄準國際海洋研究領域的重大科學前沿，完善頂層設計和科學規劃，建立“頂層目標牽引、重大任務帶動、基礎能力支撐"的新科研組織模式，圍繞重大基礎理論與關鍵核心技術開展協同攻關；同時充分利用2029年將在中國青島舉辦世界海洋觀測大會(OceanObs'29)等國際平臺，加快推動國際大科學計劃和大科學工程，聚集優勢科技資源，力爭在深海地球系統及相關的生命科學等領域取得一系列“從0到1"的重大突破，實現我國海洋研究從跟跑、并跑到的歷史跨越，為應對氣候變化、保障健康海洋、高效開發利用海洋資源、有效開拓深遠海與極地戰略新空間提供重要科學支撐。