時間：2023-03-01 16:20:58
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關鍵詞：自然資源物權合理限制生態補償
一、自然資源物權和生態補償機制的意義
（一）自然資源物權的意義
自然資源，從最廣泛意義上說，包括在改造自然與征服自然過程中自然界中包括土地在內的一切可以被人類利用的物質和能量。自然資源物權是指以自然資源為客體的物權，即權利人為滿足其權益需要，對自然資源依法或依合同所享有的直接支配與排除妨礙的權利。在過去很長一段時間內，人們沒有分清對土地本身的使用與開采埋藏于地下的礦藏以及采伐生長于土地之上的林木之間的關系。實際上，土地是承載其他自然資源的載體，其他自然資源均依賴于土地而存在。但是我們也應當認識到，資源是可以與土地分離或相對分離的，或者具有獨立于土地的自身價值，同時由于資源本身具有稀缺性、價值性與可支配性，因此，從法律的角度尤其是從民法的角度來說，資源可以成為物權的客體。而學界也一般將自然資源劃分為兩大部分即土地與除土地以外的其它資源(也有簡稱資源的)。相應地，自然資源物權亦可分為土地資源物權和與其他自然資源物權。
與一般物權不同的是，自然資源物權屬于一個社會或國家的基礎物權。原因在于對自然資源的控制和支配，意味著對人們生產資料和生活資料的自然要素的壟斷或專有。在此基礎上，學界認為，自然資源物權體系是指由自然資源物權制度的基本的物權權利類型，包括自然資源所有權和自然資源他項權利組成的相互聯系、相互作用的整體。由于自然資源可分為土地和其他自然資源，因此，自然資源物權體系又可分為土地資源物權體系和其他自然資源物權體系。
（二）生態補償的意義
對于生態補償的意義，國內外有不少定義。歸納起來，大致有兩種解釋：一種是指自然生態系統對由于社會、經濟活動造成的生態環境破壞所起的緩沖和補償作用。另一種則是將生態補償理解為一種資源保護的經濟手段，通過對損害(或保護)環境的行為進行收費(或補償)，提高該行為的成本(或受益)，從而激勵損害(或保護)行為的主體減少(或增加)因其行為帶來的外部不經濟性(或外部經濟性)，達到保護自然資源的目的。
我們認為，生態補償不單是為了控制生態破壞，而應該包括因自然資源的使用所造成的生態功能喪失的恢復和補償，具體包括對為保護和恢復生態環境及其功能而付出代價、做出犧牲的單位和個人進行經濟補償，對因開發利用土地、礦產、森林、草原、水、野生動植物等自然資源和自然景觀而損害生態功能，或導致生態價值喪失的單位和個人收取經濟補償。
（三）生態補償機制的意義
生態補償機制是社會生產不斷發展與資源環境容量有限之間矛盾運動的必然產物，它以“資源價值論”的觀念重新評價生態環境資源的現實價值，運用政府調控與市場化運作的方式，讓開發、利用、破壞生態環境資源的人們支付相應的經濟補償，用于生態建設和環境保護，為社會發展提供可持續利用的資源基礎和生存環境。
生態補償機制調整的對象和政策制定的方向是，矯正生態環境保護或破壞行為產生的環境利益和經濟利益的分配關系，以經濟激勵為主要特征的環境經濟政策和其他相關的制度安排。這里的環境利益是保護活動產生的生態服務功能的提高，或破壞行為造成的生態服務功能的損失。經濟利益是生態服務功能的市場價值或效益。糾正后的利益關系應該是，享受因勞動付出而帶來的生態服務的主體要支付費用，生產生態服務的主體應得到經濟回報；相反，造成生態服務功能損失的主體支付費用，生態服務功能的產權人或恢復生態服務功能的主體(如政府)應得到經濟賠償。
生態補償機制涉及生態補償的法律規范的形成、實施到產生調整社會關系效果的整個運行過程的綜合原理，有系統和過程的意義。作為一種法律機制，它是從法律的各個方面的系統性聯系和從法律的動態上來考察法律對社會關系的調整功能的運行過程。其主要包括三個層面：一是不同主體之間利益的相互聯系，即結構；二是事物在有規律的運動中發揮的作用、效應，即功能；三是發揮功能的作用過程和作用原理。
因此，生態補償機制可以理解為生態保護補償機制,它是指政府和有關部門通過一定的政策手段,促使環境、資源、生態的受益方給予施益方以合理的補償,實現索取與稟賦的相對平衡,以達到社會經濟可持續發展目標的制度和法規。由此可見,建立公平有效的生態補償機制,不僅能直接受益于每個人,也是我們最終建立環境友好型社會的基礎。
二、我國在自然資源物權受限下生態補償中存在的主要問題
目前,我國生態補償還存在很多需要解決的難題。主要表現在以下幾個方面：
（一）基礎研究薄弱
自然資源物權人在物權受到合理限制之下，遭受的損失是一個相對的概念，難以用貨幣來進行衡量，而且補償對象有時很難準確確定。如何科學準確地界定生態補償標準和對象，成為制約我國生態補償機制在全面實施的一個很重要因素，主要體現在：
1、補償強度難以貨幣化。要對物權受限者進行合理科學的補償，就必須對生態環境保護和重建的投入成本及效益進行科學的計算，只有這樣才能保證保護和重建行為的科學性。由于生態環境的公共物品特性,很難計算出間接成本或收益，從而難以科學確定補償強度的量化。
2、補償者和補償接受者問題。產權的界定是生態環境補償的前提，只有生態環境的產權明晰了，才能確定誰補償誰的問題。但在資源和環境領域，產權界定是一個很復雜的問題，許多生態環境的產權往往是模糊和虛化的，甚至是不可能清楚界定的,這樣在實踐中往往使生態環境的權利和義務失去主體，導致無法清楚地確定補償承擔者和接受者。在對自然資源物權人進行補償時，補償承擔者難以確定的問題將更加突出。
3、生態補償的內容不明確。生態補償的內容很多,涉及面極廣,而且隨著人們認識水平的不斷深入,需要補償的范圍還要增多。由于國家和政府對在重點保護區農民的自然資源物權有更多的限制，導致當地居民的生活問題日益顯現。
（二）補償方式比較單一，沒有建立良性投融資機制
補償資金渠道以中央財政轉移支付為主，補償的重點為西部部分地區，而且以重大生態保護和建設工程及其配套措施為主要形式；投入主要以國家為主，地方投入較少；有限的資金主要以毛毛雨的形式，分散用于各個地區，造成資金的低效使用和浪費。
（三）征收和使用方式不合理
由于生態補償機制不完善,補償不能完全依法進行,基本上是采取“搭車收費”的方式，收費和使用主要以部門或行業為界，部門間各自為政，行業、部門之間的條塊分割，不能形成合力，也沒有真正實現收支兩條線。部門行政色彩濃,導致生態補償不到位,補償受益者與需要補償者相脫節。
（四）全國還沒有形成統一、規范的管理體系
缺乏有效的監督，資金的收取和利用存在很大的漏洞。目前許多證據已經證明國家用于生態建設項目而投入的巨額資金，被廣泛用于部分地方和政府部門的私自漁利行為上，“暗箱操作”現象層出不窮，這就導致了權利受限者無法得到充分的補償，并產生了高額的管理成本，從而危及到了項目的順利實施。
（五）觀念上存在障礙
我國公眾的環境意識還比較低，“資源無價”的錯誤觀念還未根除，廣大民眾對生態補償知之甚少，許多人甚至認為征收生態補償金是“亂收費”，這些錯誤觀念的存在是生態補償制度建立的很大障礙，也為生態補償工作的展開帶來了巨大阻力。
（六）資金籌集問題
資金積累和籌措不足,是建立補償機制面臨的一個瓶頸問題，沒有充分的資金來源，生態補償機制的建設也就無從談起。
（七）補償強度問題
一般來說，對生態環境保護和重建的直接投入成本進行計算相對比較容易，可等同為將受到破壞的生態環境恢復到正常或預期的狀況所需支付的費用。但是由于生態環境的公共物品特性,它的保護和改善對社會提供的服務以及它的破壞對社會造成的影響比較容易感受，但是很難評價到底得到多少利益或受到多少損失，并且在不同地區及社會發展的不同階段，人們對生態環境的評價值和需求是不同的，對生態環境影響的認識水平也是不同的，因而很難計算出間接成本或收益，從而無法科學確定補償的強度。
（八）法律法規體系不夠健全
就目前我國對該方面的立法，還存在不小的缺陷，主要有：
1、立法體系上的缺陷。主要表現在自然資源保護法律中資源有償使用原則未體現資源生態效益價值；有些資源保護法未將維護生態平衡作為其立法目的以及資源保護法律的有些規定不利于生態環境保護等方面。《刑法》對破壞自然資源罪的規定欠缺生態效益考慮。
2、技術上的困難。征收生態補償稅需要準確確定稅率，補貼需要確定補貼率，而稅率和補貼率的確定都面臨技術難題，政府為獲取這些信息會支付較高的成本。生態補償數額的確定應以生態破壞造成的損失量和生態建設或恢復的效益量為標準，而生態影響的定量評估技術尚未充分開發、建立和普及。
我國的《防沙治沙法》、《土地承包法》、《草原法》、《環境保護法》等法律對植樹造林、草地保護作出了明確規定，但并未對自然資源物權人的權利受到合理限制的情況下，國家給予受損利益的補償加以規定，即使有體現，約束力也不強，而法律條款之間本身存在著矛盾，更加影響了生態補償制度的實施。
三、自然資源物權受到合理限制下生態補償機制的具體對
針對上述問題，我們認為，當自然資源物權受到合理限制時，生態補償機制的運作應做好以下幾個工作。
（一）明晰界定自然資源產權
環境產權界定應該是對環境歸屬、環境質量及環境侵權程度，從質和量、近期和長期、局部和整體上的權威性、可操作性的行為規定和使用約束。我國現行《憲法》第9條規定“礦床、水流、森林、山嶺、草原、荒地、灘涂等自然資源都屬于國家所有，即全民所有；由法律規定屬于集體所有的森林、山嶺、草原、荒地、灘涂除外。”這意味著在我國生態環境是整個社會的財富，它在本質上不屬于單一的個人或某個團體，是公共財產。但在實踐中，往往因這種復雜的關系使生態環境的權利和義務主體缺失。生態環境所有權的虛化現象在我國是一個普遍存在的客觀事實。所有權的虛化直接導致產權的模糊。建議在國家和集體對自然資源的所有權不變的前提下，盡可能地分散自然資源的經營權和管理權，將因生態治理過程中發生的補償直接分配給自然資源經營者和管理者，并且強化社會經濟主體的環境產權意識，把環境資源視為環境資源資產，逐步將其劃入資產領域進行有效調整，給予自然資源物權的享有者相應的產權的確定與保護。只有這樣，才能賦予權利人以制度上的保障。在此基礎上，通過市場機制建立環境產權的作用和流轉機制。
（二）明確補償主體
生態補償機制的主體是參與生態活動的各關系人(自然人和法人)，它包括兩類：公共主體和市場主體。[]生態補償機制的公共主體就是政府及各類相應的機構和組織。由于生態經濟的公共性，而且本文討論的是自然資源物權受到合理限制時的補償主體，這就決定了政府作為公共主體參與生態活動補償的必然性和重要性。由此，應當充分發揮政府在該生態補償機制中的主導作用，即主張補償主體行政化。具體表現為對生態治理中的受損權利人的補償需要政府實施。從而權利人的權利將得到政府穩定而有力的保障，充分體現了補償機制的有效性。
（三）補償制度法制化
生態補償實質上是一種利益協調，也是一種矛盾協調。利益協調可以通過經濟途徑、觀念途徑、制度途徑等多條途徑予以實現。利益沖突的制度協調是指針對利益關系直接進行協調，是通過對人們之間利益關系的重新定位和對人的利益行為范圍的限制來實現利益協調的。從人類社會利益協調的歷史來看，利益沖突的利益協調通常是以國家協調的形式表現出來的，利益協調是國家的重要職能。在對社會利益沖突的制度協調中，法律制度是其中核心的內容之一。通過法律機制的協調，可以有效降低政策協調、經濟協調和觀念協調的主觀隨意性，從而最大限度地保持利益制度和整個社會的穩定。強調法律制度在生態補償中的重要性和權威性，對于整個生態保護和建設的可持續發展具有至關重要的意義。實踐證明“補償政策法律化”使補償制度名副其實地成為使受損權益得到恢復和彌補的一種法律手段。
1、確立生態補償的憲法地位。憲法是我國的根本大法，而生態補償是推進可持續發展的重要舉措，所以只有明確生態補償的憲法地位才能順利實現可持續發展。確立生態補償的憲法地位主要是對生態環境的產權進行嚴格的界定。
2、制定與完善我國的環境保護法。修改現有的環境保護基本法，在環境保護基本法中把可持續發展戰略確立為環境立法的指導思想，并以此為指導，把自然資源有償使用的原則和生態補償制度確立為我國環境保護的基本原則和基本制度，在此基礎上，修改環境保護單行法，對《森林法》、《草原法》、《野生動物保護法》、《水土保持法》等已確立的生態補償制度要進一步具體化、完善化，使之具有可操作性和科學性。對其它資源保護和污染防治法增加生態補償制度，尤其是生態補償要融入《環境影響評價法》中。通過這些立法措施，對自然資源物權受到合理限制的權利人的權利加以具體規定，并且給予權利受限后的有效補償。
（四）確定補償標準
補償標準的確立是生態補償機制中的一大難點。很多人將其歸結為生態環境的功能價值的難以計量。需要指出的是，我國的生態資源所有權屬于國家，國家實施生態環境保護的政策和措施，是對生態資源的開發利用權的限制性征收的行政法律行為，生態補償是基于這一行政行為對法人或個人生態資源財產的收益權限制的行政補償制度。補償標準應該在國家的經濟發展水平和其對生態效益的需求間尋求平衡點。
對于建設項目生態補償金的確定，可以考慮與環境影響評價相結合，充分利用環評的各項數據資料，使環境影響的定性評估與定量評估同時進行，在環評階段確定生態補償金的數額，同時也可提高環評的準確性、科學性，還可以節省環境管理機關的工作量，提高工作效率。
賠償與補償只是一種相對的公平，在現有的條件下無法做到完全的公平。盡管如此，生態補償機制也要在力求在公平公開的層面上運行，必須有科學核算生態補償的標準體系。對補償標準的確定，很大程度上依靠對資源環境的價值進行評估。
（五）確定多樣化的補償方式
生態補償機制應建立國家、地方、區域、行業多層次的補償系統，實行政府主導、市場運作、公眾參與的多樣化生態補償方式。
1、政策補償與技術補償相結合。政策補償，即上一級政府對下一級政府的權利和機會補償。受補償者在授權的權限內，利用制定政策的優先權和優惠待遇，制定一系列創新性的政策，促進發展并籌集資金。技術補償，是指中央和當地政府以技術扶持的方式對生態環境的綜合防治給予支持。具體內容有：補償主體開展技術服務，提供無償技術咨詢和指導，培訓因自然資源受到合理限制的權利人的生產技能和管理水平，使他們能夠利用有限的資源創造最大的財富。
2、連續補償與一次性補償相結合。以目前的生態補償政策來看，例如國家實行的退耕還林與退牧還草工程，生態環境的恢復不可能在短期內實現，有一個循序漸進的過程。而對于農牧民來說，退還之后失去了部分或全部賴以生存的生產資料，為了保障農牧民的利益，使其能維持基本的生計，在項目實施的初期階段，至少在5～8年內，國家和地方政府要連續對項目實施主體進行補償，以推動其生產經營方式的逐步轉型。而對于一些生態環境特別惡劣，退還后失去了生存條件的農牧戶，應實行“生態移民”安置，其具體辦法可以是一次性發給移民搬家費，再給予工作就業機會或分給承包地。
3、政府補償和民間補償相結合。政府補償是由政府提供財政資金或實物進行的補償。這是由政府生態環境恢復與建設的職責所決定的。政府補償的實質是建立公共支付體系，其受付方為土地使用者、自然資源的經營者等，這種方式的好處是資金來源廣泛而穩定，包括稅收、發行債券和對生態環境受益方收費，但事實上，由于政府的財力有限，有必要把政府補償與民間補償結合起來。民間補償通常是指在私人之間即受益人與利益受限人之間相互商議的基礎上訂立的補償方法。
（六）規范生態補償管理
1、生態補償必須堅持“保護者受益、損害者付費、受益者補償”的基本原則，即環境保護者有權利得到投資回報；環境開發者要為其開發、利用資源環境的行為支付代價；環境損害者要對其造成的生態破壞和環境污染損失做出賠償；環境受益者有責任和義務向提供優良生態環境的地區和人們進行適當的補償。這里應當特別強調，對于生態治理過程中，其權利受到合理且必要限制的權利人的補償。
2、建立統一管理機構。建立起清理、核查、勘測、統計受限權利人的自然資源的實物形態和價值形態的存量，并跟蹤、統計自然資源產權變動情況，加速建立對該類自然資源價值的核算體系，完成生態環境資源實物及價值形態的核算，逐步建立健全自然資源賬戶管理制度。同時，建立國家環境督察制度，加強對跨地區、流域經濟區以及產業間環境問題的管理，協調“發達地區”和“欠發達地區”、“上游區域”和“下游區域”之間的補償。
3、實行統一監督辦法。建立財政生態補償資金使用績效考核評估制度，對各項財政專項補助資金的使用績效進行嚴格的檢查考核，使財政生態補償資金更好地發揮激勵和引導作用。同時，要建立健全實施生態補償的審計制度和信息公開制度，接受社會監督。
（七）補償資金的融資方式多樣化
生態補償資金可以從以下途徑進行籌集：
1、生態補償費與生態補償稅。生態利益補償資金，首先來源于生態環境稅收；其次是依生態環境法所得的罰款、沒收所得；其三是國際組織、社會各界為生態環保的捐助資金；其四是設定生態環保彩票，建立環保基金，由統一的基金組織管理，以及其他形式的各種生態環保基金。
2、各級財政生態專項補償。目前進行得較多的是國家財政專項補償，國家作為生態效益補償的主要提供者，即作為生態補償基金的主要來源，由各級政府在財政預算中安排一定的資金用于補償生態環境利益外溢問題。但這種單一的補償渠道離實際需要相差甚遠。今后要逐步建立起起國家財政補償與區域內財政補償及部門補償相結合的補償機制。建立不同層級的利益補償系統、中央補償系統和地方補償系統,與之相對應的是中央補償資金和地方補償資金，中央資金主要針對全局性的補償問題,而各省、市等地方政府可以就本地區生態環境項目設立地方補償資金，并可在補償計劃上單列出對物權受限人的補償，設立這種多層次的補償資金可以對地方環境保護起到刺激作用，同時形成上下多層的互動機制。同時，建議設立專家組，對各省的生態環境狀況評估，提出資金分配方案。同時，地方設立專家組，對項目實施進度、效果進行評估。專家組還要對項目結果進行檢驗驗收，確定資金的發放。
3、建立生態建設補償基金。可以由國家涉農部門和環保部門牽頭建立“生態環境建設補償基金”，首先由國家財政撥款作為墊底資金，在此基礎上，號召有關企業、組織和個人捐贈，這既可為社會環保人士提供表達心愿的途徑，又開辟了環保建設資金來源渠道。
4、優惠信貸[]。優惠信貸是以低息貸款的形式向有利生態環境的行為和活動提供一定的啟動資金，解決資金缺乏問題，鼓勵當地人從事有利生態環境的行為和活動，同時貸款還可以刺激借貸人有效地使用貸款，提高行為的生態效率。
5、積極發展生態旅游業。將部分生態環境價值市場化，采取生態環境產權交易補償，例如在旅游收入中收取一定比例的補償基金。
(八)建立一種可持續發展的政績考核制度
1、重新審視現有的GDP指標核算體系，建立綠色GDP指標體系或建立可持續發展指標體系。
2、在規劃時既要考慮經濟增長，又要考慮生態環境的保護與治理。為此需建立相應科學的考核指標，明確經濟主體的權利和責任，有效約束不顧環境后果，不顧他人利益的掠奪性、破壞性的開發。
3、建立和完善生態補償制度是十分必要的，包括開發利用資源與環境恢復之間的環境補償，資源輸出與資源受惠地區之間的環境補償等。
(九)建立生態保護價值增值的評估機制和評估機構
一方面，要加強研究和開發適用于生態資源價值的數量化技術，建立評估機制和評估機構，培訓評估人員，使評估盡快掌握生態資源數量化技術，為生態補償順利展開奠定堅實的技術基礎，提供數量化技術保障。另一方面，建立生態資源存量的年度調查與統計制度，掌握區域生態資源存量的歷史變遷和現狀變化，根據人們普遍認可的生態環境狀況條件和生態資源存量的合理值，為生態補償制度的實施提供依據。
(十)開展生態保護補償的試點工程
從目前的情況看，對于生態保護補償機制、生態補償的原則為大多數人尤其是被補償地區所贊同。但具體的補償形式、補償方法和補償力度，有些人還有不同的看法，具體操作有難度。可以先逐步在若干地區、若干領域先進行試點。
1.1形成中國鼠疫自然疫源地生態地理環境要素的生物學特征根據中國地質——古地理時間，即喜馬拉雅造山運動、冰河期變化、冰川消失、氣候變暖，導致形成了3個自然區帶——東部季風區溫度帶、西部干旱區溫度帶和青藏高原區垂直溫度濕度帶，奠定了中國鼠疫自然疫源地生態地理環境生物學的基礎。從而決定了中國鼠疫主要宿主、鼠疫主要媒介以及鼠疫菌生物型的分布和鼠疫生態地理景觀型生物學特征。根據中國自然地勢，由西向東、由高到低分成3個臺階和2條棱線。第一臺階地域：發源于天山山脈、帕米爾高原、青藏高原至橫斷山閉合的廣闊地域。第二臺階地域：發源于第一臺階地域以東和第三臺階以西蒙古高原和云貴高原廣闊地域。第三臺階地域：發源于第二臺階以東，東起黑龍江省，南至廣西壯族自治區，東至渤海、黃海的廣闊地域，從而奠定了形成中國生態地理景觀型的基礎。生態地理景觀明顯的氣候區域性影響了動物地理的分布和人口密度的差異，這些都提供了重要的外部條件。中國生態地理景觀型生物學特征的形成還要受中國鼠疫宿主、鼠疫媒介、鼠疫菌基因組型、生物型的影響。
1.2中國鼠疫菌DFR/MLVA主要基因組型生物學特征及其分布鼠疫菌基因組型與鼠疫生態地理景觀型及其主要宿主、媒介密切相關，自然組合形成鼠疫生物群落，互相依賴，互相制約，相互適應，同步進化，維持鼠疫自然疫源性和生物群落的延續［6］。中國鼠疫菌DFR/MLVA主要基因組型生物學特征及其分布、主要基因組型的分布見圖。
1.3中國鼠疫菌、生物型生物學特征及其生物型分布鼠疫菌生物型是鼠疫菌起源進化遺傳性狀最穩定的生物學標準，是鼠疫起源進化譜系的“活化石”，也是該菌起源進化最具代表性的模式［8］。中國鼠疫菌、生物型生物學特征及其生物型分布見圖2。
1.4中國鼠疫自然疫源地主要宿主中國鼠疫自然疫源地分布的哺乳類、鳥類動物至少1000余種，但是鼠疫宿主卻只有86種。而這些鼠疫宿主在鼠疫自然疫源地的生態作用并非完全相同，可區分為鼠疫主要宿主、次要宿主和偶然宿主［9］。中國大陸內鼠疫自然疫源地主要宿主的分布見圖3。
1.5中國鼠疫自然疫源地主要媒介鼠疫主要媒介具有傳播鼠疫菌的特異性結構與功能。攜帶鼠疫菌在其宿主之間，維持鼠疫自然疫源性和生物群落的延續。鼠疫媒介是鼠疫生物群落不可或缺的成員。如失去媒介的聯系及其生物群落中的生態作用，鼠疫生物群落自然環節將中斷和解體。鼠疫自然疫源地將不復存在。中國鼠疫自然疫源地主要媒介詳見表1。
1.6中國鼠疫自然疫源地的形成、起源、演化動態與環境生態位生物學規律自然界千姿百態，自然地理環境變化萬千，直接反映到鼠疫自然疫源地，進而影響到物種生存起源進化和遺傳演化的發展，近年來提出的鼠疫生物地理群落指征、兩級分型法、三項指征命名法較好的劃分了中國鼠疫自然疫源地。中國鼠疫自然疫源地生物型、亞型、生物學特征見圖4．
1.7中國鼠疫自然疫源地演化動態綜合上述分析，中國鼠疫自然疫源地最早起源于天山森林草原灰旱獺、長尾黃鼠鼠疫自然疫源地型。中國鼠疫自然疫源地型均起源于該疫源地型。
2討論
中國鼠疫自然疫源地分形研究是一項龐大的多學科綜合性系統工程，是我國近一個多世紀以來所積累的鼠疫科學研究成果。本研究搜集整理了大量的科學數據和實驗研究結果、大量的傳統與現代科學研究內容、現場調查和實驗研究報告、理論分析和應用實踐研究資料，是全國老一輩科學家和青年科學家集體創新的成果。本研究針對中國鼠疫自然疫源地分型研究過程中出現的問題探討了相關基礎理念。
天體運行規律與生態地理環境決定了鼠疫生物地理群落生物學基本規律，奠定了生物起源進化、種族延續的基礎，是研究鼠疫生物地理群落、鼠疫自然疫源地最基本的要素，依據天體運行的基本規律，氣候、氣象因子驅動鼠疫的動態，地形地貌對于鼠疫的分布及擴散產生重要的影響。中國鼠疫自然疫源地分形研究是探索中國鼠疫中長期預報、應急反恐的科學依據。依據準確有效的鼠疫自然疫源地分型工作，為確立鼠疫疫情的發生和潛在生物恐怖襲擊提供了本底對照參考，快速確立鼠疫病原學的來源及可能存在的傳播路徑。準確的中、長期鼠疫檢測預報是作為長期監測預報共患烈性傳染病模型的基礎工作。中國鼠疫特殊性及鼠疫科學資源是全世界最豐富獨特的科學資源，中國鼠疫在諸多方面已步入世界鼠疫研究的前列，是最有可能實現這一目標的國家。
論文關鍵詞：菠蘿，EST，SSR
菠蘿(Ananas comosus)，鳳梨科，鳳梨屬多年生草本果樹植物[1]，原產巴西，為熱帶多年生草本植物，16世紀時傳入中國生物論文， 有70多個品種，嶺南四大名果之一。菠蘿含有大量的果糖，葡萄糖，維生素A、B、C，磷，檸檬酸和蛋白酶等營養物質。其果味甘性溫，具有解暑止渴、消食止瀉之功，為夏令醫食兼優的時令佳果。另外，菠蘿皮中富含菠蘿酶，有豐富的藥用價值，據國外專家20多年實驗，長期食用菠蘿皮，心腦血管生物論文，糖尿病發病率顯著降低，并有一定的抗癌效果。
近年來分子生物學的發展以及各種分子標記技術不斷出現，使得植物遺傳分析研究得以迅速發展，其中以SSR標記在植物遺傳研究上應用最為廣泛。隨著測序技術成本的降低，GenBank中大量的植物EST數據為SSR分子標記的開發提供了新的途徑[2]中國學術期刊網。EST-SSR除具一般SSR分子標記特點外，還有信息量大，通用性好，開發簡單、快捷、成本低等[3]的特殊優勢。目前許多作物如西瓜[4]、蘋果[5]、香菇[6]、甘蔗[7]已開發大量的EST-SSR，并應用于遺傳作圖、遺傳多樣性[8]等研究上，但在菠蘿栽培種上至今尚未見從EST中開發SSR的相關報道。
本研究對現有菠蘿EST中SSR信息進行全面分析，以明確菠蘿EST-SSR發生頻率和特點，為進一步建立EST-SSR標記并探索其在菠蘿研究中的遺傳作圖、育種材料評價、品種鑒定等的應用奠定基礎。
1 材料與方法
1.1 材料
采集菠蘿幼嫩的葉片于-20℃保存。
1.2 菠蘿EST的獲得及EST-SSR序列查找
從美國國家生物技術中心(National Center for Biotechnology Information，NCBI)的植物基因組數據庫(ncbi.nlm.nih.gov/genomes/PLANTS/PlantList.html)共搜索到5659條菠蘿的EST序列。應用Websat（wsmartins.net/websat/）在線程序搜索EST-SSR。搜索的標準為:二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸重復序列的重復次數分別大于或等于9、6、5、4和3。
1.3 EST-SSR引物設計
利用Primer Premier 3.0在線程序對包含有SSR的EST設計引物生物論文，引物設計的原則為EST序列長度大于100 bp，SSR序列的開始和結束位置分別距5'和3'端不少于20 bp。引物設計的主要參數為：引物長18~27bp，最適為22bp；引物退火溫度Tm值57~60℃，上游與下游引物的Tm值相差±1℃；PCR預期產物長100~400bp；盡量避免引物二聚體，發夾結構和錯配等。按重復類型的比例挑選30對引物由上海生物工程技術服務有限公司合成。
1.4 EST數據冗余分析
利用VecScreen(ncbi.nlm.nih.gov/VecScreen)及RepeatMasker(repeatmasker.org)去除載體污染和重復序列,對于那些能設計出引物的EST序列，最后通過Tm值和引物序列比對進一步刪除冗余序列。
1.5 DNA提取
采用改良CTAB法[9]提取菠蘿的基因組DNA中國學術期刊網。
1.6 PCR擴增、電泳檢測
PCR反應體系（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。
反應程序為：94℃預變性5分鐘，94℃變性30秒，51℃退火40秒生物論文，72℃延伸50秒，38個循環，72℃終延伸7分鐘，8℃保存。
PCR產物用6%非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳進行分離檢測，120 V電壓電泳1.5 h后，采用銀染法染色，BIO-RAD Gel Doc2000凝膠成像系統中成像。
1.7 SSR位點的功能分析
對篩選出的SSR提取其所在的基因序列，概念性翻譯成蛋白質序列后，利用Blastp比對，提取相似性最高的序列注釋信息，作為SSR靶向基因的功能注釋，并對SSR位點的注釋信息進行分類。
2 結果與分析
2.1 菠蘿EST-SSR的頻率和分布密度
在5 659條EST序列中，經過篩選共發現SSR序列636個生物論文，占整個EST數據庫的11.24%，表明菠蘿中的EST-SSR十分豐富。經計算去除冗余后的菠蘿EST序列總長約為4.7×106bp，菠蘿SSR分布密度為平均7.39 kb EST就存在一條SSR(表1)，并且不同重復類型的平均距離有明顯差異，EST-SSR出現頻率越高其平均距離則越小。菠蘿EST-SSR中含有二核苷酸、三核苷酸、四核
苷酸、五核苷酸、六核苷酸重復的序列分別占EST數據庫中發現SSR序列總數的42.61%(271/636)、29.25%(186/636)、3.46%(22/636)、4.56%(29/636)、20.13%(128/636)(表1)，說明菠蘿EST-SSR的優勢重復單元為二核苷酸、三核苷酸和六核苷酸，三者共占EST-SSR總數的91.98%。其中二核苷酸重復的出現頻率（42.92%）明顯高于其他類型，三核苷酸（28.93%）和六核苷酸（20.13%）重復的出現頻率也相對較高。重復類型為四核苷酸、五核苷酸的重復所占的比例比較小，只占總SSR的8.02%。
表 1 菠蘿中EST-SSR的數量、比例、出現頻率與平均距離
Table 1Number,Proprotion,frequency and mean distance of EST-SSR inpineapple
重復類型
Repeat type
SSR數量
Number of SSR
所占總SSR比例/%
Proprotion in all SSRs
出現頻率/%
Frequency
平均距離/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
總計Total
636
100%
11.24%
因此，在教學過程中我盡可能利用肅北的資源，結合課本知識進行教學，使學生心中有課程，眼中出資源，給學生提供主動參與，探究發現，交流合作的可用資源，使他們了解家鄉，熱愛家鄉。
以下是我在生物課堂教學過程中的一些實施案例。
案例一：在七年級上冊“周圍的生物世界”一章的教學過程中，我先讓學生通過查資料、看書、上課討論等方式使學生知道什么是生命現象，生物的組成以及如何生存等知識，課后布置讓學生收集調查你所知道的肅北生物有哪些？這激發了學生的興趣，在下一堂課中，學生例舉了許多家鄉的珍稀動物，例如，野驢、雪雞、狼、猞猁、盤羊、雪豹等，并例舉了它們的生活習性和特點。但是，學生列舉的大多數是在肅北動物園有的或平常能聽到的一些動物，我趁熱展示出了我們編的校本教材，指出肅北的各種國家一、二、三類珍稀動物，學生們驚嘆家鄉僅有如此多的珍稀動物。通過這些學習，使學生了解了家鄉，增強了學生熱愛家鄉的情懷，紛紛表示長大要為家鄉的建設做貢獻。
案例二：在學習“豐富多彩的生物世界”一單元時，我把時間交給學生，帶領他們到大自然中去收集肅北的各類珍稀植物，并把收集到的植物與課本中學習到的進行對比分類，討論植物與人類的關系，使學生充分認識到環境保護，維持生態平衡對人類的重要性。
把學生帶到肅北縣自然保護局和林業局進行調查，了解肅北對自然保護所采取的措施，退牧還草的實施方案和效果，并讓學生寫出調查小論文。通過這一系列的過程有機的把家鄉的資源和課本知識結合起來，使學生既學到了知識有培養了他們對家鄉的自豪感。
案例三：在學習“疾病與免疫”這一單元時，我結合課本，把2007年在肅北發生鼠疫時拍攝的防鼠疫專題片借來播放給學生，并提前與防疫站進行聯系，對鼠疫的產生、危害、疫情的傳播和預防進行圖片展示，通過這些使學生親身感受到傳染病的危害有多么嚴重，知道黃土高原是疫情多發地帶，因此，同學們在平時的生活中就要養成良好的生活習慣和衛生習慣，把學到的知識應用日常生活中去，大力宣傳免疫接種的重要性。
【摘要】山區學校開展生物課外實踐活動，目的在于讓青少年學生認識生物科學與人類生產和生活的密切聯系，學習和掌握基本的、實用的生物學技術，了解本地山區生物的物種結構和生態環境，提高學習生物學的興趣，進而提高學業成績，并培養學生熱愛家鄉、服務家鄉的意識。
關鍵詞 課外實踐活動；生物學
一、開展生物課外實踐活動的意義
山區學校開展生物課外實踐活動，是學校充分利用地處山區、生物資源豐富的區域優勢，組織學生參與的教育教學活動，是對課堂教學的有力補充。
員.可以擴大學生的視野，激發學習的興趣
豐富多彩、內容充實、趣味性強的課外實踐活動，符合青少年的成長規律，能夠充分拓展他們的知識范疇，激發求知欲望，增強學習生物學的積極性。
圓.可以開發學生的智力，培養動力能力
生物課外活動具有較強的實踐性，能為學生提供參與及動手做實驗的機會，有利于培養學生的觀察力、思維力、實際操作能力等綜合素質。
猿.可以培養學生的特長，有利于培養各方面的人才生物課外活動為學生發現和培養愛好、特長提供了良好的機會。通過學生自己親自動手去發現、探索和解決一些生物學的問題，了解生物科學在人類生存和發展的重要作用，可以讓學生的興趣愛好提升為理想和志向，為生物科學培養后備人才。
源.作為課堂教學的補充，提高學業成績
學生在課外活動中的體驗，是課堂教學所學到知識的有效補充，有助于課本知識的理解、鞏固和掌握；同時學生也可以把課本知識、技能用于課外活動實踐，使課堂教學與課外活動相互滲透、相互促進、共同提高。
二、開展課外實踐活動的基本要求
課外活動的基本特點是：學生有自主性和選擇性；活動內容有多樣性和趣味性；活動方式有機動性和靈活性；活動的過程有實踐性和探究性。所以組織開展課外活動的基本要求主要有：
員.學生自愿參加的原則。學生可以根據個人的興趣、愛好和特長，自愿選擇參加某種興趣小組活動，因而有利于調動學生自覺性和積極性。
圓.包容發展的原則。在活動中，既要保證興趣小組的活動順利進行，又要兼顧各個學生的個性差異，使參與的學生都有所收獲，學有所成。
猿.為社會發展服務的原則。通過活動可使學生掌握一些基本的生物科學實用技術，學生走上社會后，可為當地的農林業生產服務。
三、山區學校開展生物課外活動的主要內容
根據我們當地山區的生物資源豐富的優勢，結合本校學生知識水平不高，師資水平有限和實驗室條件簡陋等實際情況，我們認為山區學校開展生物課外活動可以選擇以下主要內容：
員.開展農林業方面的課外活動。諸如開展作物栽培、蔬菜栽培、果樹栽培、觀賞林木栽培、花卉栽培、食用菌栽培、特種動物養殖、農副產品加工、生物防治等活動，培養學生對農業、林業、水果業等多方面的興趣，使學生掌握基本的農林業生產技術，使他們具有一定的適應農村生活的能力。
圓.開展生物學簡易實驗活動。諸如開展生根粉在花木扦插中的作用、空中壓條繁殖技術、果樹嫁接繁殖技術、蜜柚等水果的異地培植技術、優質山茶品種引種技術等活動，培養學生的動手能力。
猿.開展當地的生物資源和生態環境的調查。諸如開展植物標本采集和制作、農作物害蟲防治、農作物益蟲的保護、生物資源開發利用、小論文的撰寫等活動，使學生掌握基本的生物學調查方式和方法，了解家鄉的生物資源和生態環境優勢。
源.開展調查、訪問、參觀等社會實踐活動。諸如開展糧食產量問題、耕地棄耕問題調查，蜜柚合作社、綜合型農莊、生態園的參觀，原始森林自然保護區參觀和調查等活動，促使學生了解家鄉，認識家鄉農林業結構，增進對家鄉的感情。
四、本校開展生物課外實踐活動情況
我校地處梅州大埔山區，屬丘陵地區，海拔600多米，氣候溫暖，雨量充足，動植物尤其植物資源非常豐富。根據學校比較特殊的地理位置優勢和學生的實際和興趣愛好，我們分別成立了植物分類、花卉栽培、果樹栽培、標本制作、環境調查、山茶引種、蜜柚管理、花木幼苗培植等各種類型的課外實踐活動興趣小組。多年來我們主要做了如下工作：
1.利用學校及周邊的自然環境進行研究性學習活動。學生在教師的指導下調查本地的生物資源和生物的生存環境，撰寫調查報告，開展課題研究，為村民的農作物、水果等種植提供參考意見。
2.指導學生對常見植物進行分類。在指導老師的帶領下，興趣小組的成員逐一辨識校園內的花草樹木，碰到不認識的花草，教師則指導學生查找資料，然后給校園內的花木掛上標識牌。
3.結合校園綠化開展花木栽培等活動，既美化、綠化了校園環境，又陶冶了師生的情操，還讓學生學習到了基本的花木栽培技術。指導老師還組織學生學習嫁接、壓條、扦插、分株等繁殖技術，通過教師的指導和學生的親自動手，使學生掌握基本的花木栽培和繁殖要領；結合花木栽培進行野生花木的種植試驗，較成功的有野生山蘭花、野生香樟樹、女貞子等植物的移植。
4.結合課堂教學開展生物學小實驗，培養學生簡單的科學探究的能力。如結合植物激素的教學內容，對生長素的作用通過花木扦插試驗進行驗證；結合動物變態發育的教學內容進行蟾蜍變態發育全過程的觀察等等。
5.開展社會調查和實踐，使學生了解當地的水稻、蔬菜、蜜柚、枇杷等作物的種植水平，調查農業人口、耕地利用、糧食產量等情況，向村委提出發展農村經濟的合理化建議。多年來，學校的生物學興趣小組向村委和村民提供了諸如蜜柚、枇杷種植和管理，原始森林稀有樹種的保護，毛竹如何合理砍伐，山茶對土壤的基本要求等多項建議。
關鍵詞：獨立學院；生物技術；專業技能
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）32-0071-02
21世紀的人才規格強調實基礎、強技能、高素質，在高等教育大眾化背景下，人才培養，尤其是高等院校獨立學院更強調應用型人才的培養目標，強化能力培養，增強技能訓練，是目前教學改革的重點。獨立學院既要重視本科教學的學科體系，更要適應社會經濟發展的需要，致力轉變教育理念，深化教育教學改革，積極探索培養學生實踐能力和創新精神的有效途徑。實踐教學對于夯實學生的理論知識、培養學生的創新精神和強化專業技能、提高學生的綜合素質具有特殊作用。本文以浙江師范大學行知學院為例，介紹我院具備基本專業技能是行知學院應用型人才培養對學生的最基本要求，生物技術研究是我國“十一五”規劃的重中之重，尤其生物技術是一門應用型學科，實驗性、實踐性是其最重要的特點，實踐教學因具有獨特的教學特點和教學手段，在培養學生動手能力、創新能力及實踐能力等專業技能培養方面起著極其重要的作用。但長期以來，實踐教學從形式到內容都存在圍繞課堂進行體驗式、驗證式的實驗，而綜合性、應用性實驗很少，實驗教學模式落后、單一，缺乏對學生具體操作能力的培養，進而也實際影響學生專業技能、創新創業能力的提高。針對目前存在的問題，本專業人才培養目標，結合行知學院實基礎、厚素養、精技能、強能力、善創新的應用型人才培養目標與教學實際，制定本專業基本技能達標訓練計劃與實施方案，改變生技專業寬進寬出、學生就業方向不明確、學習沒有動力更沒有壓力的現狀，實現學生要順利畢業必須具備本專業基本技能、能夠勝任相關職業崗位的要求，以期實現行知學院實基礎、厚素養、精技能、強能力、善創新的應用型人才培養目標。
一、循序漸進，構建生物技術專業基本技能訓練計劃
生物技術專業基本技能達標訓練，目的在于提高學生科研素養和解決實際問題的能力，使畢業生與就業單位的科研、生產研發和管理達到“無縫接軌”，從而能夠在社會生產、管理和服務的第一線解決生物技術方面的實際問題。在專業實驗課程的基礎上，分別在第一、二、三、四學期設置4個基礎技能訓練項目：（1）植物生物學基礎綜合實驗，訓練內容包括光學顯微鏡的結構、規范操作，臨時切片制作、觀察與輪廓圖的繪制等，對接第一學期的專業核心課程“植物生物學”。（2）動物生物學基礎綜合實驗，訓練內容包括光蛔蟲或蚯蚓的橫切片觀察；鯽魚外形、鯉魚骨骼系統的觀察，內部解剖與觀察；土壤動物的采集、保存及鑒定，等等，對接第二學期的專業核心課程“動物生物學”。（3）生物化學基礎技能訓練，訓練內容包括分光光度法測蛋白質含量、聚丙烯酰胺凝膠電泳電泳槽安裝、點樣及電泳及層析法分離鑒定氨基酸，等等，對接第三學期的專業核心課程“生物化學。（4）微生物學基礎技能訓練，訓練內容包括（革蘭氏）染色法和油鏡的使用；酵母菌大小測定；平板菌落計數法等，對接第四學期的專業核心課程“微生物學”。每個項目都設置有相應的考核要點，如項目Ⅰ的考核要點有：①光學顯微鏡的結構要點、規范化操作流程；②臨時切片的熟練制作、質量好壞與規范化觀察；③合適染料的挑選與染色效果；④植物輪廓圖的繪制和結構標注等，項目Ⅱ的考核要點有：①觀察蛔蟲或蚯蚓的橫切片裝片，并按照所給的裝片判斷出該裝片是蛔蟲還是蚯蚓并給出理由；②解剖鯽魚并繪內部解剖示意圖；③利用體式顯微鏡，根據所給檢索圖鑒定標本等，要求學生必須通過此4個專業基礎技能訓練項目的考核，否則不能取得本專業學士學位。
在此基礎上，大三大四年級設置相應的綜合實驗及實訓項目5項，進行相關實驗技能的綜合應用實訓，包括生物技術綜合實訓（內容包括生物樣品的制備、含量測定、層析技術、電泳技術等）、發酵工程綜合實訓（內容包括菌種選育、發酵原料準備、發酵工藝控制及產品分離技術等）、生物工藝實訓（內容包括抗生素生產工藝實訓和啤酒生產工藝實訓等）、酶工程實訓（內容包括淀粉酶發酵技術，生物制劑的生產工藝等）、職業技能培訓（內容包括、國家級職業技能證書考核培訓等）。要求學生必須通過所要求的專業技能訓練項目才可以參加后續的專業（畢業）實習和畢業論文（設計）等工作。
通過專業技能達標訓練，保證學生掌握本科生必須具備的現代生物技術基礎實踐技能，顯著增強學生在食品生物技術與生物制藥技術兩個專業方向的專業技能，并具有一定的行業綜合技能，具有一定的實驗設計、產品研發能力，具有歸納、整理、分析實驗結果的能力以及撰寫論文、參與學術交流的能力，同時強化職業技能資格證書作用，將擁有相關職業資格證書算入學分，進入學生的生物技術能力評價的標準，鼓勵學生多參加相關職業技能證書的培訓和考證活動，提高學生適應社會需要的能力。
二、轉變觀念，積極探索能力培養的新模式
1.改變教育觀念，在教與學中促進學生能力培養。教學改革的首要任務是教學形式的改進。要改進過去單純傳授知識、演繹知識的教學方式，在課堂教學中努力實踐、探索師生積極互動、共同發展的教學方式與學習方式的變革；研究教師在教學中的角色轉變；提倡啟發式、討論式等生動活潑的教學方法，創設寬松、民主、高效的課堂氛圍。探討培養學生自主學習、合作學習、探究性學習的策略；培養學生在新的教學理念下搜集與處理信息的能力，獲取新知識的能力，發現、分析、探索、解決問題的能力；交流與合作的能力等。尋求適合于、滿足于不同學生學習需要的，使每個學生都能得到充分發展的教育教學途徑，開發學生智力、培養學生創造思維和實際操作能力。
其實關于能力培養，我們還必須對生物教學中的存在的大量技能、技巧性的知識加以挖掘與開發。上世紀50年代英國哲學家邁克爾?波蘭尼（Michael Polanyi）研究人類知識的形式，提出人類知識有兩種：一種類型的知識是通常以書面文字、圖表和數學公式加以表述的；另一種知識是我們知道但難以言述的知識，包括那些非正式的、難以表達的技能、技巧、經驗和訣竅等。前者稱為顯性知識，后者稱為隱性知識。顯性知識是能夠被人類以一定符碼系統（最典型的是語言，也包括數學公式、各類圖表、盲文、手勢語、旗語等諸種符號形式）加以完整表述的知識。隱性知識和顯性知識相對，是指那種不能通過語言、文字、圖表或符號明確表述，很難進行明確表述與邏輯說明，它是人類非語言智力活動的成果。這是隱性知識最本質的特性。隱性知識是存在于個人頭腦中的，它的主要載體是個人，它不能通過正規的形式（例如，學校教育、大眾媒體等形式）進行傳遞，因為隱性知識的擁有者和使用者都很難清晰表達。但是隱性知識并不是不能傳遞的，只不過它的傳遞方式特殊一些，例如通過“師傳徒授”的方式進行（波蘭尼《個人知識》，貴州人民出版社2000年11月出版）。生物教學中的能力培養，實際上確實存在著大量的隱形知識，生物技術是多門操作性很強的學科（生物技術領域包括發酵工程、細胞工程、蛋白質與酶工程、基因工程），它所涉及的多種技術（如熒光定量PCR、蛋白雙向電泳和分子雜交等）都有非常詳細的步驟，有的操作只需30秒、幾分鐘不等，幾十個步驟下來有的要耗時一周左右，而且整個過程的操作對象都不是肉眼所能分辨的，只有到了最后一步或者通過染色、或者借助儀器（凝膠成像儀、放射自顯影等）才能得出結果。即使是同樣的操作流程，不一樣的操作者完全有可能得到不一樣的試驗結果甚至大相徑庭。從此方面來看，除了依靠課堂教學的知識傳遞以外，還需要更多的重復性、個體性的操作演練，這是我們長期教學實踐所忽視的一面。
2.改革教學評價機制，多形式提高學生的專業學習能力。在高考指揮棒下，高校的教學評價也沿襲了用分數評價學生一切學習狀況的慣性與惰性，目前高校最主要的人才評價機制是分數標注的學業成績，其他評價機制只能淪為輔助作用。如何改進教學評價機制，對專業學習能力的提高具有重大意義。為科學評價教學質量，需要確定科學的評價方法和建立科學的評價體系。為此，在專業素質能力等少數知識性較強的課程中采用百分制的積分方式，而其他的技能與創新能力的課程則盡量采用其他的計分方式，如用國家職業技能證書（如營養師考核證書、食品檢驗師考核證書等技能證書）代替課程成績，頂替學分，用研究成果（如、研究成果、科研項目等）取代實驗課成績，盡量不用量化的分數評價學生的生物技能。即使在普通生物學知識的學習評價，也盡量注重對學生學習及研究過程和方法的引導，采取通過查閱有關資料或進行實驗才能完成且無統一答案的作業等形式進行評價。考試方法多樣化，如采取開卷或半開卷、文獻綜述、專題論文、案例分析等形式，評分標準則側重學生研究、解決問題的思路和方法，是否有獨立見解和創新，從而培養學生自我學習和自我發展的能力。
3.重視科研，著力培養學生綜合運用知識的創新能力。生物學科的特點，借助儀器進行分析與驗證是生物科研的一個特點，對生物技術專業學生來說，科研能力的培養首先必須強化專業素質能力，如，生物化學、細胞生物學、微生物學、遺傳學、分子生物學、藥物化學、食品工藝學等基礎課的學習過程中必須努力養成學生動手科研的習慣，培養基本的科研操作能力。科研訓練與當地生物資源、身邊生活實際出發，培養學生的興趣。我院積極鼓勵學生參加各種學科競賽，可獲得一定學分，如，每年一度的浙江省大學生生命科學競賽，2013年度就是以“生物資源的保護和開發利用”為主題，讓學生從保護和開發利用本土生物資源的角度，開展自主性實驗或野外調查工作，培養大學生的社會責任感、創新意識、團隊精神和實踐能力。科研關注日常所見的生物資源開發與利用并與當地的行業企業聯系，培養學生利用所學服務社會，解決企業面臨的實際問題，也鍛煉了學生綜合解決問題的能力。近年來，我們在食品生物技術的教學中，始終將科研的焦點聚集在日常的生物資源與身邊的生活現象，尋常所見的生物資源的利用與開發，如橘皮、桑葉、烏飯葉、藍莓等日常并不起眼卻對我們的日常生活有很大影響的生物資源，同時關注食品安全、食品營養，將這些科研成果運用于教學實踐，將學生關心的問題引入課堂，大大激發了同學們學習的興趣與鉆研科學的激情，學生們通過生動的具有本土特點的課堂教學的學習，既能夠扎實掌握課堂知識，又提高了運用知識解決實際問題的能力，真正使學生成為專業的應用人才。
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基金項目：浙江師范大學2012年度校級教學改革重點項目。
關鍵詞：低碳產業；紅河州；資源優勢；產業轉型
中圖分類號：F127 文獻標識碼：A 文章編號：1006-723X（2013）01-0090-03
進入新世紀以來，我國能源消費量和二氧化碳排放量均已成為世界第一大國，經濟發展仍未擺脫高投入、高消耗、低產出的粗放型增長方式，可持續發展面臨嚴峻的資源約束、環境保護的挑戰。 “十二五”期間轉變經濟發展方式，促進經濟體擺脫工業化、城市化進程中的高碳依賴，大力發展低碳經濟對我國經濟社會持續快速發展具有重大引領帶動作用。
一、低碳產業的內涵
低碳產業是以低能耗、低污染為基礎的產業。是經濟發展方式、能源消費方式、人類生活方式的一次新變革。
伴隨著傳統產業轉型升級，新興產業振興與崛起，形成的低能耗、低污染為基礎的低碳產業發展體系，有其獨有的特征。
1.低碳經濟特征
低碳經濟的實質是通過能源技術和減排技術創新、產業結構和制度創新等手段，優化或減少煤炭、石油等高碳能源消耗，創建清潔能源結構，使用可再生能源和低碳能源，以提高能源利用效率，減少二氧化碳等溫室氣體排放，使經濟發展既滿足節能減排的要求，又不妨礙經濟的可持續發展。因此，低碳產業具有低碳或無碳的特征。
2.節能減排特征
低碳產業是能實現低碳發展、節約發展、清潔發展、安全發展的產業。這些產業既能通過更少的自然資源消耗和更少的環境污染，獲得更多的經濟產出，又能為人們提供健康、高效的生產和生活空間。“低碳經濟”的核心任務是節約能源和提高能效、發展清潔能源和低碳能源等，其中“節能減排”是發展低碳經濟最重要的一環。
3.資源節約型、環境友好型的特征
低碳產業是低污染或無污染產業，生產過程和所生產的產品對環境和人體健康沒有負面影響，擁有符合生態條件的生產力布局和少污染、低損耗的產業結構，是人類倡導的綠色生產方式。[1]（P82）
4.區域經濟中的戰略地位特征
低碳產業是產業轉型升級，構建現代產業體系的重要內容，也是增強工業發展后勁的重要支撐。隨著國家鼓勵低碳產業發展，諸如新能源、新材料、生物技術、信息產業、自然生態農業、先進制造業等，將能夠成為一個地區的未來經濟支柱產業，對社會經濟發展起著重大和長遠影響，在地區國民經濟中具有戰略性地位。
5.技術的創新性和先導性特征
在低碳經濟發展模式下，低碳產業只有技術的創新突破，才能催生、支撐低碳產業的發展。低碳技術的突破將是低碳產業能否規模化、專業化發展的重要前提。[2]（P14）低碳時代能源效率的提高，低碳新能源的開發，化石能源的低碳化都需要高技術領域具有先導性和探索性的重大技術的支撐。
二、紅河州低碳產業構建的資源利益分析
紅河州作為云南省重要的重化工工業基地，長期以來重化工業發展對資源的消耗超過資源的再生能力，環境惡化加速。面對日益嚴峻的能源約束，環境重建將成為紅河州經濟最大的負外部性，給紅河州的發展帶來巨大的制約。
1三次產業能源消費
能源作為支撐國民經濟和社會可持續發展的戰略要素之一，其消費增長變化與經濟社會發展有十分緊密的聯系和依存關系。2005―2011年紅河州GDP以年均119%的增長率高速發展，同時也拉動了能源需求的不斷走高。2011年紅河州能源消費總量為11193萬噸標煤，其中第一產業能源消費152萬噸標煤，占總能耗的14%；第二產業能源消費9288萬噸標煤，占總能耗的83%；第三產業能源消費766萬噸標煤，占總能耗的68%；居民消費987萬噸標煤，占總能耗的88%。[5]2011年紅河州能源消費構成中，第二產業的能源消費比重高達83%，第一和第三產業的能源消費合計為82%，生活能源消費為88%。第二產業占整個紅河州能源消費量的八成以上，而創造的GDP僅為54%，說明紅河州工業產業資源依賴性強，能源利用效率不高，節能減排任務仍然艱巨。
2單位GDP能耗
國民經濟能耗強度，即單位GDP能耗是反映能源消費水平和節能降耗狀況的主要指標，體現了經濟增長對能源的消耗程度，反映經濟結構和能源利用效率的變化。從紅河州2005―2010年能源消費情況分析，全州能耗強度總體下降趨勢較為明顯，萬元國內生產總值能耗從2005年的237噸標準煤下降到197噸標準煤以下，總計下降17%，年均下降37%。2006年單位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年累計完成GDP能耗下降率1846%，完成云南省下達的“十一五”萬元國內生產總值能耗下降17%節能目標任務。[5]然而，從2005―2010年各年份能耗的絕對數看，紅河州仍高于云南省約07個百分點，如果從廢水排放總量、二氧化硫排放量、工業固體廢物排放量等指標看，紅河州較全省其他州仍屬于高排放的地區。
3能源經濟效益
能源經濟效益是評價能源投入產出的另一項重要指標，它不僅反映了能源投入產出的綜合效益水平，也從一個側面反映出產業發展結構經濟性的取向。2011年，紅河州每消耗千克標煤產出GDP 54元（按2005年價格計算），比2005年提高281%，能源經濟效益從2005年至2011年年均提高422個百分點，但同一時期全社會能耗的年均增幅卻達到了736個百分點。[5]
4重點行業能耗分析
紅河州能源消耗主要集中在7個重點行業，有色冶煉、化工、黑色金屬冶煉行業是能源消費量最大的三個行業，這3個行業的能耗強度（即單位增加值能耗）高于全州能耗平均水平，黑色金屬冶煉和化工行業的能耗強度甚至達到了全州平均水平的337%和203%，在其他4個重點行業中，建材、煉焦行業的能耗強度多年來一直居高不下。[5]重工業化導致的高能耗，使未來經濟結構調整面臨著巨大挑戰。
三、紅河州低碳產業構建的資源優勢
1豐富的礦產資源優勢
紅河州首先是礦產資源一是種類多，資源配套程度高，綜合利用價值和就地配套程度較高；二是資源分布廣泛且相對集中，礦產資源在全州13個縣、市都有分布，紅河以北地區是錫、鈾、鉛、稀有金屬以及煤的集中區；紅河以南主要是銅、鎳、鐵以及非金屬類礦產的集中區；三是主要礦產在全國、全省資源優勢明顯，個舊礦業經濟區有色金屬儲量居全省第一，其中錫儲量占云南的827%、全國的391%以及世界的25%；金平縣的鎳是全國第一鎳礦； 錫、鎳、銅、鋅、鎢、煤、霞石以及金、銀、鐵、錳、石棉、石膏等在云南省占有重要地位。
2豐富的能源資源
紅河州煤炭儲量的潛在價值超過5000億元，現已查明的小龍潭煤礦就有12億噸的儲量，開采條件較好，適合露天開采；全州水能蘊藏量達500萬千瓦，其中可開發的水電裝機容量在300萬千瓦左右。水資源有紅河、騰條江、李仙江、南盤江4大水系，水能蘊藏量在1萬千瓦以上的河流有85條，形成了豐富的水能資源。
3豐富的生物資源
紅河州是云南及中國植物種類最為豐富的地區之一，被譽為“滇南生物基因庫”。全州已知的珍稀保護樹種有116種，主要有桫欏（樹蕨）、金花茶、小葉船板木、水松、禿杉、毛坡壘、鵝掌楸、董棕等；名貴藥材有燈盞花、大黃藤、黃連、青葉膽、板藍根、草果、砂仁、杜仲、肉桂、薯蕷、露水草、重樓等；名貴野生食用菌有雞樅、干巴菌、松茸、美味牛肝菌等；還有各種生物資源。[6]
4豐富的旅游資源
紅河州地域遼闊，地理位置特殊，歷史悠久，民族眾多，文化燦爛，造就了眾多奇特的自然旅游資源和文化底蘊及深厚的人文旅游資源。紅河州喀斯特地貌豐富，植被保存完好、生物多樣性的原始森林資源，有“一山分四季，十里不同天”的立體氣候資源，有“邊陲大觀園”之稱的建水朱家花園。被譽為“云南第一洞”的滬西阿廬古洞，第二大孔廟建水文廟，正在申報世界文化遺產的哈尼梯田，豐富多彩的民族傳統文化資源，使紅河州具備建設和發展不同類型旅游產業的條件。
四、紅河州構建低碳產業體系的構想
1煤化工產業
發展新型煤化工業體系，延伸煤電產業鏈，推進煤電多聯產和煤氣一體化，加快褐煤提質、煤基烯烴、二甲醚、甲醇等重大產業的實施，推進泥炭產業開發，使煤化工產業進入高端層次。
2新材料及有色金屬深加工產業
開發錫基、錫材、錫化工、鎳等新材料，深度開發錳系列產品，擴大鉛、鋅、鋁等有色金屬為主的冶煉及深加工、金屬粉末材料等產業，促進冶金工業向多元化方向發展。[7]
3生物產業
培植煙草、畜牧業、綠色食品、現代醫藥、特色林業、生物質能源及生物化工、天然橡膠及絲麻、花卉園藝生物產業。圍繞生物藥業、生物農業、經濟林產業、生物能源等豐富的生物資源，把生物資源產業培植成為新的支柱產業和新的經濟增長點，推動紅河州經濟、社會、生態的可持續發展。
4發展清潔能源、再生能源等新能源產業
深化水能開發，優化火電開發，加快風能、太陽能、生物質能開發，實現能源優勢向經濟優勢轉化。
5改造提升傳統產業
加大工業投資力度，運用高新技術改造提升煙草、冶金、化工、能源、建筑建材等傳統產業，鞏固發展以生物資源加工為重點的輕工業。淘汰落后產能，推進產業轉型升級，運用高新技術和先進適用技術對落后產能進行改造。
6發展新型服務業
高度重視生產業的發展，把發展服務業作為產業結構優化升級的戰略重點，加快發展金融、信息、科技、會計、咨詢、電子商務、租賃、外包等生產業。重點圍繞鐵路、高速公路、航空等重要行業，規劃建設以倉儲、配送為主的現代物流產業化。
7加快發展旅游文化產業
轉變旅游發展方式，加快旅游“二次創業”和產業文化建設。充分發揮豐富多彩的民族傳統文化資源優勢，推動旅游與文化進一步結合，形成旅游產業與文化產業一體化新格局，創建一批國家級、省級旅游區，把旅游產業培育成核心支柱產業。
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［關鍵詞］地方本科院校；生物科學；海洋；人才培養
為貫徹落實國家21世紀“海上絲綢之路”“一帶一路”的海洋戰略部署，培養熱帶海洋人才，地方本科院校瓊州學院于2015年9月更名為海南熱帶海洋學院，實現了由一所綜合類院校向海洋類院校的轉型。其辦學宗旨與辦學定位變為立足海南、服務南海、面向東盟，建設成為國際化、開放性、應用型、有特色、高水平的熱帶海洋類大學。隨著陸地資源的開發，臨海各國已將目光投向資源豐富的海洋，圍繞海洋能源、海洋資源的開發利用與海洋權益的維護等方面展開不同程度的競爭。為了實現我國建設海洋強國的目標，國務院頻布了《全國海洋經濟發展規劃綱要》，部署了全國各沿海省份的海洋經濟發展戰略（港、澳、臺除外）。而海南海洋面積200萬平方公里，占我國海洋面積三分之二的領海，已成為我國海洋資源與海洋戰略十分重要的一個海洋省份。位于我國最南端的海南省，擔負著國家實施“海洋強國戰略”的重要責任。自《國務院關于推進海南國際旅游島建設發展的若干意見》以來，海南的海洋建設上升為國家戰略，海南已開始成為我國海洋經濟發展新的增長區。“海洋戰略”由此也成為海南新經濟發展的引擎，培養海洋類應用型專業人才已成為實現海南海洋藍色經濟可持續發展的緊迫任務。瓊州學院在原有辦學基礎上，轉型發展成立一所海洋類院校，為南海海洋經濟的發展提供智力支撐，成為海南熱帶海洋學院未來發展的重要使命。利用海洋生物資源，開發海洋資源，保護海洋生態環境，生物科學專業成為學校轉型背景下第一批培養熱帶海洋類人才的12個試點專業之一。如何在現有人才培養體系下實現海洋類生物應用型人才培養，本文圍繞課程體系的設置、實踐教學的改革、師資隊伍的建設、教學方法的改進等方面進行了探索。
一、課程體系的結構性調整與優化
（一）以專業基礎課程與專業核心課程為基石，構建多元化的海洋類特長選修課程，凸顯海洋特色
根據海南熱帶海洋學院教務處2015年對人才培養方案的指導性意見的修訂要求，生物科學專業以教育部本科專業目錄為指導，結合學校的實際情況和培養熱帶海洋人才的特色理念，除了通識課程、基礎課程、專業核心課程必須開設外，通過設置特長類課程及實驗（實踐）等教學環節來確保在生物科學專業的基礎上培養具有海洋特色的海洋生物類人才。將以前培養熱帶果蔬花卉栽培專長、生物技術專長等的課程改為海洋水產養殖專長如海洋生物學、魚類學、魚類遺傳育種、水產營養動物與飼料、魚類養殖學等課程，海洋生物技術專長如海洋生物制藥、海洋調查與監測技術、海洋資源學、海岸帶開發與管理、海洋生態等富有海洋特色的課程，使學生在知識結構上擁有較為豐富的海洋生物知識。
（二）開發校本教材，優化課程設置，更新教學內容，凸顯熱帶優勢
生物科學的專業基礎課程與專業核心課程包含植物學、動物學、生物化學、細胞生物學、遺傳學、植物生理學、動物生理學、微生物學、分子生物學、生態學等。此類課程教學要求授課教師對課程內容進行取舍，結合海洋環境更新教學內容，賦予這些課程更多的海洋知識。比如植物學、動物學等課程要求教師在引導學生掌握基本理論的基礎上，根據南海的海洋資源特色，側重講授南海海洋動植物的認識與分類及標本的制作；野外實習要求帶領學生在海灣、海水養殖基地去實地考察與了解。微生物學課程側重提高學生對熱帶海洋微藻等海洋浮游生物的認識。生態學課程注重讓學生掌握海洋生態與海水養殖環境的關系等。目前海洋類書籍很多，但其知識內容比較零散，一些課程內容需要整合多本教材方可達到教學目標，且許多知識內容中缺少熱帶海洋資源介紹，這樣教師所傳授的知識、學生所學課程均缺少整體性與系統性。為了滿足教學要求，體現課程知識體系的系統性、完整性與前沿性，開發立體化的校本特色教材尤為重要。校本教材開發應以南海海洋資源開發與利用、保護為側重點，注重理論與實踐相結合，聘請行業和企業的一線技術員參與教材的合作編寫，以南海海洋資源開發利用為素材，突出區域資源優勢，以培養區域特色人才。
（三）優化課程性質比例，注重實踐實訓，強調知識應用，突出個性培養
生物科學專業在人才培養上探索比較多，但課程性質比例在地方院校仍然采用以理論教學為主體、實踐教學為補充的教學模式。為了培養海洋類應用型人才，實現與企業、行業接軌，生物科學專業調整與增加了實踐教學比例，增加實踐實訓課時，以突出實踐教學環節，提高學生的技能。鼓勵學生參加實踐類、職業類課程的培訓與技能競賽，在經費上支持學生根據自身興趣參加三亞舉辦的各類企業、行業及協會的海洋類專業技能競賽與學術論壇。比如參加藍色海洋經濟論壇，學生可通過學術平臺將教師承擔的一些與企業合作的橫向課題成果進行分享，也可以自己家庭養殖為基礎進行創新創業。學生也可根據個人愛好利用暑期去紅樹林保護區、海蝦養殖場、鮑魚養殖場等基地實習，以實踐活動的多元化提高實踐技能，突出專業的應用性，注重將所學到的理論知識應用于生產實際當中，解決實際問題。
二、實踐教學體系的不斷拓展與完善
傳統的實踐教學模式以滿足生物科學專業學生的基本技能為出發點，而培養海洋類應用型人才，完善的實踐實訓基地與儀器設備，對培養學生解決海水養殖、開發利用與保護海洋生物資源等實際問題的能力十分重要。生命科學本來是實驗性和實踐性很強的學科，向培養海洋類人才轉型，改革實踐教學模式，突出實踐技能是實踐教學改革的突破口。生物科學專業在原有東島、西島等認知海洋動植物實踐實訓基地的基礎上，先后在三亞周邊及陵水、海口、東方等多個海水養殖場建立了以技能型人才培養為主體的實習實踐基地；實驗室建設在現有生物儀器設備的基礎上，通過對海洋大樓實驗室的新建，原有基礎實驗室的擴建，與中國海洋大學兄弟院校實驗室的共建等多種途徑，為學生在海洋類領域基本技能訓練提供了良好的實踐環境。同時與中科院深海研究所實現了儀器設備等資源共享，部分學生可跟隨老師搭乘深海研究所的科考船進行遠洋考察與探索。為加強學生的技能，突出學生的應用能力，學校在轉型過程中增設冬季小學期，要求各專業以職業技能為導向，應用型人才培養為落腳點，創新實踐教學模式，通過開展技能競賽、創新創業大賽、職業規劃等方式革新實踐教學體系。本專業在冬季小學期針對不同年級開展了集中性的以突出實踐教學為主要目的的不同程度的技能比賽與學術論壇，聘請校外海洋專家、行業的公司總裁來校授課，學生去企業實地考察，為培養多元化的海洋應用型人才奠定了基礎。學生畢業論文逐步由傳統的以論證性實驗室研究為主體向解決實際生產問題為主體方向轉型。海南熱帶海洋學院結合學校的規劃建設，以海洋生物資源利用開發為大背景，將在原有海洋食品研究的基礎上，與海南大學組建教育部熱帶海洋資源開發與利用功能重點實驗室，圍繞海岸帶生態資源保護平臺、海水養殖與病害防治研究平臺、海洋藥物資源開發利用平臺等多個研究方向開展工作。本科生的畢業論文將圍繞海洋生物展開研究，為培養以海洋生物為背景的生物科學人才創造良好條件。
三、以專業特長為基礎的平臺搭建
海南熱帶海洋學院在生物科學專業基礎課程與專業核心課程的基礎上突出海洋特長，設置海洋資源開發與利用、海洋漁業養殖、海洋生態環境保護、海洋觀賞魚養殖等特長方向，學生根據個人興趣愛好，選擇專業方向特長，為專業人才培養的分流就業創新了人才培養模式，為學校新辦海洋類專業的申報與籌辦搭建了平臺。學校在生物科學海洋方向人才培養的基礎上成功申報了水產養殖專業、海洋漁業等新專業。在生物科學海洋方向的基礎上，學校以轉型發展為突破口，對一些傳統專業進行了重組，通過組建新的學院，如對傳統專業食品專業，通過與生物科學海洋方向組建在一個學院，使生物科學、海洋漁業、水產養殖等食品專業在海洋領域的拓展提供原材料，食品專業也為海洋生物資源的深入開發利用拓展了更加廣闊的人才培養空間。
四、以海洋為特色的教學改革與職業育人
生物科學專業在應用型人才培養上以傳統的教學模式、經典的教學方法、原有的實踐實訓場地等能夠滿足社會對專業的需求，而海洋生物科學更注重海洋理論知識的應用，傳統的教學模式、現有的師資隊伍在很大程度上不能滿足海洋生物類人才的培養與企業行業對人才的需求。在學校轉型的背景下，專業與企業行業搭建平臺，簽訂協議，通過專業教師與企業行業專家、一線技術員共同實施課堂教學，減少滿堂灌，注重討論、案例分析，以行業企業中遇到的技術難題為契機，由學生來處理問題，并通過實踐實訓與競賽等教學活動來促進學生技能技術的提升。考核模式上改變傳統“唯分是舉”的重理論輕實踐的考核方式，注重學生學習的過程考核、實踐考核、技能考核，以提高學生的業務綜合素質。海南熱帶海洋學院的生物科學職業育人的具體做法主要是學生進校一年后根據自己的興趣愛好，把職業教育納入其人才培養體系中，根據海南海洋類企事業對海洋類人才的需求，依托學校大學生科技園，與企事業單位共同制定就業創業培養計劃，共同編寫實用的實踐實訓教材，共同尋找與推薦就業崗位，初步實現了校企合作培養與全程職業育人的目標。五、應用性雙師型師資隊伍的構建與優化在學校轉型后，海南熱帶海洋學院生物科學專業原有教師隊伍的轉型、分流、構建與海洋生物科學相適應的雙師型師資尤為重要。首先是培訓與提升。年長的師資根據個人意愿，可以外出培訓或承擔基礎課程或分流從事行政。而青年教師可以借助學校與海洋類高校加強合作的平臺來提升自己。學校聘請國家海洋局丁德文院士、國家海洋食品工程中心主任朱蓓薇院士、中科院廣東分院陳勇院士等打造學校的“雙聘院士”或特聘教授的平臺，將青年教師送到國內的海洋研究所、中國海洋大學、院士工作單位等機構學習深造。有海洋教育或工作經歷背景的青年教師，學校通過與周邊的企事業加強聯系，將青年教師送到相應的實踐基地積累生產經驗，參與到企業行業中去解決實際的生產應用問題。其次是聘用。將有專業技能證書的企業行業技術人員聘到本校對學生進行實踐實訓的指導，改變傳統的單向引進人才策略，實現對教師人才構建與利用的多元化途徑。再次是引進。對新進的人才如博士，不僅要求他們理論知識豐富，還需要對他們進行實踐鍛煉，如學校統一實行的掛職鍛煉或是選派去實踐基地鍛煉，以提升他們的實踐能力。目前海南熱帶海洋學院生物科學專業的教師通過分流、培訓、聘用、引進等方式，師資隊伍建設不斷加強，教授為學生授課，校外著名院士學者、教授來校講學，青年教師進行實地訓練、組建教學團隊，為海洋生物科學專業師資隊伍的優化、海洋類人才的培養奠定了堅實的基礎。六、結語生物科學在國內高校中為開設時間長、開設數量較多的一個經典專業，從總體看，其畢業生就業適應面不是很廣，就業率不是很高，而且不同高校畢業生缺少各自特色和競爭優勢。為辦出與眾不同的特色，海南熱帶海洋學院生物科學專業近幾年以海洋生物為背景和材料，對課程體系的調整、實踐教學的改革、師資隊伍的重組優化、教學方法的改進等方面開展了開創性的探索，取得了一定的成效。在教學內容上，突出了應用性，體現了職業性，達到“培養目標的職業性、課程設置的應用性、教學過程的實踐性”。但是在辦學過程中我們發現該專業人才培養目標的規格要求與企業行業對海洋類人才要求相比仍有許多不完善之處。比如生物科學海洋漁業養殖特長類人才培養，學生在生物科學專業的背景下，除了掌握基礎的遺傳育種知識外，還需掌握與養殖相關的育苗、飼料喂養、魚藥（疫苗）使用、海洋生態等理論和技術知識。海洋動植物資源的開發利用，如生物活性物質的提取，需要學生既要熟悉海洋藥用生物的特性，還要具有化學、生化分離、結構解析等知識。而在生物科學的基礎上增設這些課程，一方面會加重學生的學習負擔，另一方面會增加專業的辦學成本。因此生物科學海洋人才培養這一新課題仍需不斷探索。
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[關鍵詞]深海 捕獲 采樣 深海生物
1引言
和傳統海域不同,深海是一個非常特殊的生態環境,可以說是地球上最惡劣的環境之一。這里永久低溫(火山口除外)、高壓、黑暗。海水每加深10米,就會增加一個大氣壓。在1萬多米的深海,壓力高達1000多個大氣壓,也就是在每平方厘米的面積上的壓力可達到1000公斤 [1]。
近年來,隨著各國海洋技術的發展,科學家紛紛把目光聚焦到深海這片廣闊而又神秘的未知領域。其中對深海生物的探索主要包括了兩方面:一是對生命起源的探索,如對發現深海熱液噴口生物群落等[2];二是對深海生物樣本進行采樣及研究。本文將詳細敘述近年來對深海生物捕獲技術方面的現狀、進展以及收獲。
2深海生物捕獲技術
深海生物捕獲,即對深海生物進行采樣,把生物樣品從深海捕獲出水進行科學研究。從生物特性上來看,浮游生物行動力差,分布較多,所以相對容易捕獲。目前國內外對浮游生物的捕獲技術已經比較成熟,傳統的捕獲方法就是利用深海拖網、取樣器或者抓斗獲取生物樣本,然后拖上岸來進行過濾分離[3]。而對于深海一些較大型生物(諸如深海底棲生物、游泳生物)的捕獲相對較難,當今的捕獲技術主要分為拖網技術以及深潛器技術,結合一些比較簡單的誘捕技術。
2.1 深海拖網捕獲技術
拖網捕獲技術,是一種利用船舶航行的拖拽式采樣方式。主要分為底拖網和水中拖網兩種方式。
底拖網技術用于對深海底棲生物等小型生物進行采樣捕獲。它由拖曳纜繩和采樣鐵框架和網籃等構成,采樣時用絞車把采樣器沉放到海底,并靠船舶的航行沿著海底拖曳采樣,收集樣品。
水中拖網適用于捕獲較大的深海生物,它是由拖拽覽繩和設置了一定網格大小的漁網所組成,利用船只在海面上拖動,來回拖拽進行捕獲。
2.1.1拖網的缺陷
大量研究顯示,底拖網技術對生態系統造成了災難性傷害,珊瑚、海綿、魚類和其它動物都將因此受到捕殺。而且眾多海洋生物的棲息地――海山等水下生態系統也遭到了嚴重的破壞。這對海洋生態系統造成了無法彌補的損失。
從圖1中可見,拖網后海床上留下明顯的底拖網滾輪劃痕,所經之處都被夷為平地。此外,底拖網還會掀起海底沉積物,嚴重破壞海底生物的生存環境。
而從技術層次來看,拖網技術很難對生物進行有針對性的捕獲,往往造成不分青紅皂白的“濫殺無辜”,成功率低且浪費資源。
2.1.2拖網的改進[4]
由于拖網存在著以上這些缺陷,尤其是對深海生態環境的破壞,使得研究者不得不思考如何改進技術,盡量減小拖網的破壞。改進的理論基礎是使用遙控技術控制拖網上綱、下綱以及海底之間的距離(D1、D2),使其保持在一個合適的距離,盡可能的減小拖網與海底之間的剪切力。
目前加拿大的NTI公司就基于這種理論發明了一種拖網監視系統。這套拖網監視系統NETMIND ™由四部分組成:接收器,水聽器,軟件和傳感器,分別安裝在拖網上進行工作。這種新型拖網技術主要能夠更好地監視和控制拖網過程,不僅提高了效率,更重要的是控制了拖網高度,盡量減少拖網與海床摩擦所產生的破壞。
2.2 深潛器技術
深海深潛器近年來越來越多地運用于人類對深海資源的探索。其中,對深海生物資源的探索也是極為重要的一環。深潛器最直觀的優點在于科學家可以遠程進行操控并且針對性高,也不會對深海環境造成破壞,但造價不菲。主要分為水下機器人和載人深海深潛器兩種。
2.2.1深海深潛機器人
水下機器人又稱無人遙控潛水器,其工作方式是由水面母船上的工作人員通過連接潛水器的臍帶提供動力,操縱或控制潛水器,采用水下電視、聲吶等專用設備進行觀察,并由機械手進行水下作業。在深海生物捕獲中,水下機器人使用機械手把捕獲的生物放入收集倉中帶上水面。
2.2.2深海載人深潛器
深海載人深潛器與水下機器人的不同之處在于可以把人攜帶進深潛器進入深海進行科學工作,類似于潛艇,其科技含量更高。
2.3 其他技術
除了上述兩種方法外,還有一些針對某些特定的深海生物所設計的簡單誘捕設備。比如把深度表綁在浮動的長繩上垂吊到海底下捕捉大型游泳生物;利用深海抓斗捕獲底層底棲生物等等。
3 國內外深海生物捕獲現狀及收獲
3.1拖網技術的現狀與收獲
在利用拖網技術對較大型深海生物捕獲方面,研究者們的收獲頗豐。2008年,來自14個國家的科學家在北大西洋的馬尾藻海(Sargasso sea)表層以下5000米處運用拖網捕獲了一種漂浮的、相貌丑陋的片腳類動物(Amphipod),它是一種小型的、類似對蝦的甲殼類。此外,專家們在這里采集了500多種生物,其中可能包括12個新物種。這也是我們目前了解到的生活在最深海域中的生物之一;在愛爾蘭西北處約400里的大西洋深海處,考察者們通過深海拖拉船捕獲到深海巨型蜘蛛蟹;在深海魚類捕獲方面,科學家們利用底拖網技術捕獲深海貢式巨口魚、深海白袋巨口魚以及寬咽魚等等。
除了大型深海生物,研究者還利用兩種特制的拖網技術對生活于3000~6000m的深海生物幼體進行捕獲。而這兩種拖網新技術在國內外運用的還比較少[5]:
第一種叫作多層矩形中層拖網RMT(Multiple Rectangular
Midwater Trawl),用于采集上升熱液羽流中的熱液生物幼體。該網由甲板上發出不同頻率的聲波來控制網的開閉裝置。不足之處是沒有可視裝置,無法在近底層水平拖曳,因而很難采集到近底層熱液生物幼體。
第二種用拖網和浮游生物泵掛在深潛器的側面采集近底層熱液生物幼體。但考慮到潛器活動范圍、下潛時間以及安全性的多方面因素,拖掛的拖網網口比較小,濾水量不大,采集的幼體也不多。系統中浮游生物泵被安裝在深潛器上,并下放到預定深度后開啟動力泵,使大量海水流過濾網,捕獲的懸浮顆粒物和微生物的濾網連同一定體積的水樣密封于耐壓樣品容器中,但由于深海底大型生物的豐度低且泵過濾的水量有限,幾乎采集不到底棲生物幼體等較大的生物,偶爾采到一些,也都是死的標本,因此這種方法不常使用。
3.2深潛水下機器人的現狀與收獲
當今深潛水下機器人技術比較發達的是美國、日本以及一些歐洲國家,我國近年來在這個方面也取得了突破性的進展。
在利用深海深潛機器人對深海資源進行探測領域上處于領先地位的是美國。美國的伍茲霍爾(Woods Hole)海洋研究所從事研制深海深潛機器人以及深海載人深潛器兩方面的工作,貢獻巨大。他們在2007年研制的訥雷依(Nereus)號水下機器人對大面積洋底進行一般性測量以及收集生物標本,訥雷依(Nereus)號水下機器人能夠在最大深度為6500～11000 m的世界海洋,其中包括北冰洋底[6]。在2009年,來自伍茲霍爾海洋研究所的專家對東南亞的西里伯斯海進行了一次為期4周的“探究深海物種進化”的科學考察,發現了大量以前未見的物種,并且還捕獲了不少深海罕見的生物。所使用的技術就是一臺名為“全球最棒的漂流者”的深潛水下機器人(如圖3),它配備有高清晰度攝像頭,能在深達3000米的水下工作,科學家可遠距離操作,將水中抓獲的生物存放在機器人的收集倉中。
通過這次深海采樣,科學家捕獲了不少深海生物,比如在2000米深的西里伯斯海捕獲了一種長約3厘米,和普通藥片差不多大小的等足目生物(如圖4);在約2500米海域捕獲了一種粉紅色、透明的好似海參的生物等等。
國內近年來在深潛器技術領域取得了突破,2008年5月在海南,目前我國下潛深度最大、功能最強的無人遙控潛水器(Remotely Operated vehicle,簡稱ROV)“海龍號”,亦稱水下取樣型機器人完成了3277米深誨試驗,這在目前世界上只有極少數國家能夠做到。該機器人將主要用于大洋深海生物基因和極端微生物的研究以及探索人類起源的秘密,同時也將進行各種水下作業。
3.3 深海載人深潛器的現狀與收獲
深海載人潛水器最初更多地應用在軍事方面,近年來隨著深潛器技術的突飛猛進,載人深潛器開始被廣泛運用在深海科學研究中去。相比較水下機器人,深潛器能夠將研究人員送入深海進行實地考察,研究人員可以近距離更直觀的對生物進行研究。由于深海載人潛水器的特殊地位和作用,美、法、日、俄等國早已開展了深海載人潛水器的研制工作,而我國起步相對較晚。
國外方面,美國在無人潛航器中最具代表性的就是美國伍茲霍爾(Woods Hole)海洋研究所研制的阿爾文號(Alvin)深潛器。自建造以來,阿爾文號已下潛4100余次,每年的平均下潛次數保持在百次以上,對地殼構造、海洋化學、生命的起源以及深海物質的組成等基礎研究起到了重要作用[6]。在深海生物方面的最著名的貢獻就是于1977年歷史性地發現了洋中脊上的黑煙囪和熱液生物群落。如圖5所示,科學家(Pilot)可隨著阿爾文號的載人艙潛入海底,利用配備的機械手(Starboard/Port Manipulator)、生物取樣器以及采樣籃(Sample Basket)對深海生物進行采樣和收集。據悉,2004年美國已決定斥資2000多萬美元在6年內建造一艘功能更加完善的新概念ALVIN號潛水器[7]。
其他國家方面,日本海洋科技中心用欽合金做耐壓殼建造了 “深海2000”號和“深海6500”號的潛水器,以及法國研制的“Victor 6000”號、Nautile號和Cyana號載人深潛器,都能在低至6000m的深海完成包括深海生物捕獲考察在內的許多深海探索及捕撈工作。
我國的海洋事業起步較晚。近年來,海洋開發和海洋科研逐步和國際接軌,開始走向深遠洋。我國在載人深潛器領域最大的突破是研制的7000米載人深潛器(如圖6),此載人深潛器需花5小時下潛至7000米深海,整個作業時長可達12小時。潛水器類似美國阿爾文號能容納3個人,一名操作員,兩名科學家。在潛水器的前端,是一個密閉的玻璃,潛水科學家可以通過這里看到外面的世界。潛水器裝有兩只機械手,可以進行抓取等水下工作。潛水器可用于深海生物基因的采樣及研究等多項工作。
3.4 其他誘捕技術的現狀與收獲[8]
此外,科學研究者也會針對所要捕獲的生物的特性設計一些比較簡單的誘捕設備來進行采樣。
比如在針對大型深海游泳生物捕獲方面,2005年,來自日本的兩位科學家在水深900米的海中將攝影機和深度表綁在浮動的長繩上垂吊到海底。他們在攝影機下面掛著小烏賊當誘餌,并且用一袋切碎的蝦來引誘大章魚。當一條長約8米的大烏賊用觸角纏繞住誘餌后,就被隱藏在其中的掛鉤給鉤住了,綁在長繩上的攝影機拍下了前前后后捕獲的過程。
而針對一些小型深海生物,研究人員研制了一種像雙瓣貝殼的“大洋抓斗”,在撞擊到海底時能快速閉合,將樣品全部“抓”到斗內。但它容易擾亂樣品,不利于精細研究。為此又設計了箱式取樣器、重力取樣器和活塞取樣器等,將它們垂直下放到海底,利用特殊裝置迅速將樣品完好地取上來,這樣就能對沉積物逐層加以研究。
4對深海生物捕獲技術的探討
4.1 捕獲技術的展望
就目前的技術而言,水下機器人以及載人深潛器無論制造還是使用都需耗費極大的人力財力,遠遠超過了普通研究機構的承擔能力。拖網技術雖然使用較為廣泛,但是除了存在會破壞深海生態環境的弊端以外,捕獲的針對性和成功率都比較低。最為關鍵的是,無論拖網或深潛器都不是專門針對捕獲設計的,其捕獲功能的經濟實用性太低。因此,越來越多的研究人員正在開發一種既經濟又實用、專門針對深海生物捕獲的簡單設備,比如一些深海生物誘捕設備。
所謂的“誘捕”,即是轉“主動捕獲”為“被動誘捕”。研究者根據深潛器的耐壓構造原理[9-10],設計建造一個耐壓的籠體,籠內放有誘餌,籠體上帶有類似蟹籠的誘捕口,籠體外裝有蓄電池、重錨、浮標、無線通信設備以及水下聲學通信設備。把此誘捕籠放入海底,一段時間后,通過水下聲學釋放器等設備控制其上浮并通過無線通信設備定位回收。此設計可通過改變誘餌來更換捕獲的對象,針對性較拖網技術有很大提高,而且不會破壞深海環境,也不需要深潛器那般龐大的經費支持。
4.2 深海生物捕獲待解決的難點
目前對深海生物捕獲存在著一個難題,就是所捕獲生物的存活率。也就是說,當今的采樣技術在捕獲稍微大型的生物的時候,很難克服保壓的問題,往往把深海生物從海底撈上來的過程中生物已經死亡,在采集深海生物幼體方面也具有同樣的難題,沒有保壓裝置所采集的幼體出水面時已幾乎全部死亡(除了極個別的蟹類大眼幼體能在1個大氣壓下經歷變態發育過程外)。
為此,各國的研究者開始對保壓轉置進行了研究。目前對深海微生物的活體采樣已經可以實現,使用的方法是多網分段/分層生物幼體保壓取樣器,可以保持高壓取樣筒體的壓力,即6h的壓力變化不超過10%[3]。接下來,針對中大型深海生物捕獲裝置的保壓問題也急需得到解決。
5結語
21世紀是屬于海洋的世紀,海洋中有著巨大的資源等著人類去探索和發掘。深海作為海洋最神秘之處,是地球表面生物多樣性最為豐富的地區,因此,對深海的生物進行捕獲研究以及發現深海新的物種,進而對深海極端海洋生態系統中的生物資源、生物多樣性進行系統的比較研究,對人類揭示生命的起源以及研究生物對特殊環境的適應能力有著極為重要的科學意義。目前,國際上對深海生物資源的探索愈來愈熱,各國科學家都爭先恐后地探索著這片人類知之甚少的寶地,深海生物資源也已成為世界各國的戰略發展資源,許多發達國家在制定針對本土生物資源保護和可持續發展規劃的同時,更是把目光轉向國際公共深海區域的競爭和開發。因此,我國要在今后日趨激烈的國際深海公共資源的競爭中取得領先地位的話,就必須盡快發展海洋事業,發掘深海生物資源。
參考文獻:
[1] 游隆信.深海生物及其生存環境[J].生物學教學,2004,29(1):54-55.
[2] 王麗玲,等.深海熱液噴口生物群落研究進展[J].地球科學進展,2008,23(6):604-612.
[3] 劉少軍,等.深海保真取樣器研究及其虛擬樣機實現[J].機械工程與自動化, 2005,(2):1.
[4] Charles W.West. Development and Application of Bottom Trawl Instrumentation Systems in Fisheries ResourceAssessment[J].OCEANS,1984, Jan 6th,2003.
[5] 葛朝平.深海近底層多網分段/分層生物幼體保壓取樣器研究[D].杭州:浙江大學碩士學位論文,2008.
[6] Andrew D.Bowen.The Nereus hybrid underwater robotic vehicle for global ocean science operations to 11,000m depth[J].OCEANS, 2008, Sept,1-10.
[7] 顧繼紅,等.(美)伍茲?霍爾海洋研究中心載人深潛器計劃探究暨(美)新概念ALVIN號載人深潛器關鍵技術淺析[J].船舶,2008,(2):8-12.
[8] Jonathan Byron.Designing a Vertical / Horizontal AUV for Deep Ocean Sampling[J].OCEANS,2007,Sept.29 -2007,Oct. 4 2007, 1-10.