论文标题：New Technologies for Monitoring and Upscaling Marine Ecosystem Restoration in Deep-Sea Environments

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.10.012

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西班牙巴塞罗那海洋科学研究所（ICM-CSIC）的 Jacopo Aguzzi、意大利马尔凯理工大学（UNIVPM）的 Roberto Danovaro 等科研团队在中国工程院院刊《Engineering》发表题为 “New Technologies for Monitoring and Upscaling Marine Ecosystem Restoration in Deep-Sea Environments” 的综述论文。

人类活动，如渔业、石油和天然气勘探等，正广泛影响着全球海洋生态系统，导致生物多样性受损，深海生态系统也难以幸免。冷水珊瑚礁、珊瑚花园等关键生态系统逐渐丧失，软底深海栖息地受影响范围最大。此外，气候变化和深海矿物开采等潜在威胁也不容小觑。在这样的严峻形势下，联合国呼吁在 2021—2030 年进行 “生态系统恢复”，欧盟也制定了相关法律框架，强调恢复深海生态系统的重要性。

然而，深海生态系统恢复面临诸多挑战。目前的恢复实践多采用被动方法，且积极恢复工作大多局限于浅海区域。深海修复不仅成本高昂，而且在技术上也面临难题，如需要在更大空间尺度上实现有效干预，并进行长期生态监测。

图1. 恢复和监测网络中底栖和远洋平台时空协调的长基线（LBL）和超短基线（USBL）通信程序。

为应对这些挑战，研究人员提出利用机器人技术进行深海生态系统恢复。文中详细介绍了多种可用于恢复干预和监测的机器人平台，包括远程操作飞行器（ROV）、自动水下航行器（AUV）、着陆器和爬行器等。这些平台具备不同的功能和特点，通过相互协作，可实现自主恢复程序、监测和空间缩放。

例如，在造礁冷水珊瑚的恢复中，可利用 3D 打印的人工珊瑚礁为幼虫提供定居点，通过 “羽毛球” 技术或 ROV 将珊瑚碎片附着于合适基质并放回海底。同时，借助机器人平台进行干预前的现场勘探、网络部署、定殖基础设施部署、操作性干预和监测等一系列操作。对于软底竹珊瑚和海绵聚集区的恢复，可使用海底机器人以有序分布的方式种植固着动物群。在恢复软底渔业资源方面，机器人平台网络可追踪动物的位移和栖息地使用情况，为种群数量复育提供支持。

此外，将传感器集成到机器人平台有效载荷中，可实现对海洋生态系统恢复的反馈监测。通过多种成像、声学和组学传感器收集数据，可获取有关物种密度、生物量、行为等信息，评估恢复效果。

尽管海洋机器人技术为深海生态系统恢复带来了新机遇，但目前距离实现完全自主操作仍有很长的路要走。未来需要进一步整合控制协议，提高现场自主恢复干预能力，同时加强对捕获、保护和维持重新引进物种所需技术和操作知识的研究。

引用：

Jacopo Aguzzi, Laurenz Thomsen, Sascha Flögel, Nathan J. Robinson, Giacomo Picardi, Damianos Chatzievangelou, Nixon Bahamon, Sergio Stefanni, Jordi Grinyó, Emanuela Fanelli, Cinzia Corinaldesi, Joaquin Del Rio Fernandez, Marcello Calisti, Furu Mienis, Elias Chatzidouros, Corrado Costa, Simona Violino, Michael Tangherlini, Roberto Danovaro. New Technologies for Monitoring and Upscaling Marine Ecosystem Restoration in Deep-Sea Environments. Engineering, 2024, 34(3): 195–211

开放获取论文：

https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.10.012

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