摘要
人类对自然生态系统的多重影响导致了持续广泛的栖息地丧失，随之而来的是生物多样性和生态系统服务的下降。海洋是生物圈中最大的生物群落，显示出越来越多的退化栖息地。生态恢复是扭转这一趋势、恢复生物多样性以及人类健康和福祉的主要工具。联合国生态系统恢复十年促进全球范围内退化栖息地的恢复，我们可以利用从陆地恢复项目中吸取的经验教训，改进和加快海洋生态系统恢复的科学、实践和政策。尽管如此，陆地和海洋的主要差异限制了陆地方法的直接转让。有限的生态系统基线、更大的随机性和连通性、有效恢复所需的更长时间、获取和干预海洋环境所需的相关高成本和先进技术，以及扩大恢复工作的困难，都阻碍了海洋生态系统恢复的有效性和扩大。欧洲水域约5年的试点行动?在欧盟资助的MERCES联盟的多年中，已经确定并开发了新的、有前景的工具和战略来促进恢复行动，包括资助组织、政府机构、科学家和公民的参与。我们现在能够更好地对各种受保护、脆弱和关键的海洋栖息地实施恢复行动，包括海草草甸、藻类森林、浅岩海岸，甚至一些深海栖息地。MERCES项目的成果通过展示海洋环境的恢复潜力，为未来的恢复举措提供了支持。
介绍
人类通过对环境的多重协同影响，引发了全球生态灭绝——自然生态系统的退化和丧失。借鉴生态恢复学会国际科学和政策工作组提出的既定定义，联合国将生态系统恢复定义为“协助恢复退化、受损和被毁的生态系统，以恢复生态功能，并提供人们重视的商品和服务”。“人们越来越担心生物多样性的丧失以及生态系统商品和服务的质量和数量的下降，这促使国际社会努力应对环境退化，最大限度地恢复退化的生态系统。没有什么地方比在全球海洋更需要真正和持续的国际合作了，因为全球海洋大多位于任何一个国家的主权领土之外。这类科学合作的一个很好的例子是最近结束的欧盟资助的MERCES项目(https://cordis.europa.eu/project/id/689518)本期特刊是众多成果之一。
世界各地的环境管理者将生态恢复作为对生态系统退化和破坏的直接回应，如果有效和可持续地实施，恢复有助于保护本地生物多样性，改善人类健康和福祉，加强粮食和水安全，提供商品、服务和经济繁荣，以及支持减缓、恢复和适应气候变化。政策制定者、发展机构、规划者和进步企业的领导者也加入了进来。在联合国生态系统恢复十年和联合国海洋科学促进可持续发展十年的启动之年，我们在这里提供了一份成功案例调查，展示了在不断变化的海洋环境中恢复的潜力。这些成功取决于有效的政府安排和公众的支持态度，克服了社会对当前海洋修复行动普遍缺乏认识的问题。
本特刊致力于通过欧盟资助的MERCES项目进行的欧洲水域海洋生态系统修复研究，重点关注栖息地形成物种，如海草及其对相关食物网的潜在影响。MERCES还探讨了明确界定的管理目标和投资价值在海洋生态系统恢复中的作用。
陆地生态系统恢复的经验教训
迄今为止，从陆地生态系统恢复中获得的经验和见解表明，所有恢复工作的有效方法都需要社区、科学家、政策制定者和土地管理者的参与，以修复生态破坏，重建人与自然之间更健康的关系。当与强有力的保护努力和向陆地生态系统更可持续的资源利用转变相结合时，生态恢复已被证明能够有效地利用生态、环境和社会条件的深刻改善，从持续退化状态到净积极改善状态。
陆地生态系统的健全和持久恢复结果在很大程度上取决于：恢复过程的持续时间；退化的性质、严重程度和程度；原生生物多样性、栖息地和生态系统的生存恢复力程度；土壤和气候条件；资金的可用性、管理基础设施、自然资源、利益相关者的支持和参与，以及重要的；所用修复技术的有效性。Coppus等人最近对土地恢复项目进行了综合。确定了影响恢复干预结果的另外三个关键因素：选择恢复区域的大小和选址，投资于修复的前期资金数额和为未来认捐的数额，以及相关监测工作的资金可用性。这些为有效的土地恢复实践确定的先决条件可能会转移到海洋系统，尽管我们目前缺乏来自实际海洋生态系统恢复项目和实践的有力证据来支持从推测到结论的令人信服的转变。
联合国生态系统恢复十年
人们越来越意识到有必要尽可能制止、减少和补偿生境和生态系统退化，以及可持续生态恢复和全球相关努力可能取得积极成果，这有助于推动联合国生态系统恢复十年宣言的出台。联合国十年的成功将在很大程度上取决于我们整合六项实际战略的能力：将生态行动与物理和化学指标作为关键的解释变量，并在有效的空间和时间尺度上开展工作；包括相关的当地和传统生态知识，以及西方科学技术，以促进健康的生态文化关系和生态正义，以及更健康的社会生态系统；与具有类似目标的联盟运动和组织合作，改善人类和生态健康；推进和应用土壤和沉积物微生物组科学技术在修复科学和应用中的应用；提供现场培训和能力建设机会，激励和教育社区和从业者；以及确定生态系统健康和人类健康之间的关系，并将其传达给所有人类社会的所有世代和社区。除了这六项战略外，联合国十年的成功还将取决于进一步扩大和完善对海洋环境的恢复行动。至少可以将为陆地生态系统概述的一些策略和战略转移到海洋生态系统中，并将其视为推动全球海洋有效生态恢复的优先事项。鉴于仅靠保护战略无法扭转自然资本的损失，我们还必须扭转目前的趋势，从退化走向保护和生态可持续利用，并在已经发生退化的地方采取恢复行动。
海洋修复行动的必要性
海洋是地球上最大的生命维持系统。它吸收多余的热量和二氧化碳，储存碳，产生氧气，培育生物多样性，并通过食物、矿产和能源资源直接支持人类福祉。海洋还提供许多人享受的文化和娱乐服务。海洋经济的价值说明了其重要性：经济合作与发展组织估计，到2030年，运输、渔业、旅游和能源等海洋部门每年将产生3万亿美元的收入。然而，不可持续的资源开采、污染、气候变化和栖息地破坏的扩大影响着世界海洋的许多地区。人为活动、气候变化和多重压力源有可能改变栖息地，耗尽或危及全球海洋中的所有生命。人类越来越多地通过自上而下和自下而上的影响来改变海洋环境。强有力的证据表明，全球气候变化已经在改变欧洲海洋和全球海洋的气候和生态。对其他人为影响的累积反应将加剧气候变化的影响。
未来几十年，人类对海洋生态系统的直接和间接压力可能会增加，导致海洋栖息地及其生物多样性的严重丧失和持续分裂，并损害生态系统的过程和功能。海洋生物多样性的丧失可以从根本上改变海洋功能、食物和栖息地供应、水质、从扰动中恢复以及生物地球化学循环。
从陆地到海洋生态系统的恢复
尽管对海洋系统的了解远远落后于对陆地系统的了解，但陆地生态系统生态恢复的一些原则和属性可以为恢复海洋栖息地的努力提供信息。退化生态系统的恢复是一个复杂、昂贵和漫长的过程，需要大量的时间、资源和知识。在某些情况下，在旱地和海上，“与‘自然’合作”，即使用简单的生态工程方法，可能有助于提供具有成本效益的解决方案。海洋环境中的恢复行动将需要许多新的方法，这些方法基本上取决于具体的栖息地来恢复
尽管在过去十年中多次尝试在全球范围内恢复海洋生态系统，但该学科仍是生态系统恢复的一个非常年轻的分支。如果成功，沿海海洋系统的恢复可以提供与气候、生物多样性和经济增长以及人类身心健康相关的无数好处。然而，科学家们往往仍然无法准确预测恢复干预是否会成功，即使是在陆地系统中，也可以说比海洋生态系统更容易处理。
修复的前期费用巨大，需要有效利用有限的资金，以便在实践中发挥潜力并获得预期结果。与对陆地系统中的作用有着相对先进的理解相反，缺乏关于海岸和海洋系统有效恢复的知识一直是干预措施的制约因素。缺乏基线信息，也缺乏大多数海洋生态系统的方便参考模型，这给理解损失和如何修复造成了挑战。海洋生态系统恢复也面临着内在困难的挑战，包括需要在水下工作、对船只的要求、缺乏对大多数物种生物学和生态学的基本知识，以及海洋环境中恢复工作的成本上升，尤其是在深海等偏远栖息地。尽管有水肺潜水、遥控潜水器和其他进入海洋栖息地的手段等技术，但我们必须克服利用这些资产在海洋环境中开发有效恢复实践的重大挑战。因此，方法和科学知识方面的根本差距继续限制海洋领域的生态恢复实验。
恢复海洋生态系统的挑战
对从正在进行的修复项目中收集的文献和经验的审查表明，需要考虑四个因素，以最大限度地提高海洋修复的成功机会：选择适当的捐赠地点，其物理条件和生物特征尽可能与修复地点相似或者，发展培养和生长方法，以发展关键分类群的供体种群；确定恢复目标物种/栖息地的最佳恢复方案；积极的物种相互作用的影响，这可能会加快恢复，而且从长远来看；对驱动因素、反馈效应和临界阈值的理解，包括物种和局部/全球压力源之间的积极和消极相互作用。
海洋生态系统生态恢复的发展需要历史基线数据以及任何恢复尝试之前的目标、指导方针和规则。管理人员和科学家应根据生态系统功能和服务损失的严重程度和程度以及成功的可能性等因素，确定并推进最迫切关注的生态系统的恢复工作。经所有利益攸关方同意，仔细选择与目标恢复环境相关的参考生态系统，可以极大地促进恢复目标的选择以及监测和评估协议的制定。
阻碍海洋生态系统恢复的三大后勤制约因素：实现恢复目标所需的时间很长；所需的大量资金和高科技设备，特别是在深海；以及难以将任何恢复干预扩大到足够的空间尺度以实现显著影响。海洋生态系统恢复的前期成本是一个特别关键的问题。我们非常缺乏对海洋生态系统环境恢复经济的成本效益比和其他方面的仔细研究。海洋空间“所有权”的复杂性，其多个利益攸关方及其各种管辖权考虑，增加了在一个相对庞大和开放的系统中工作的后勤挑战，在这个系统中，包括初级生产者在内的许多主要组成部分都在不断移动。我们还必须认识到与有意的栖息地退化相关的保护和恢复挑战，例如新兴的深海采矿业可能会预见到的挑战，如果允许的话，将影响巨大的海底区域，允许工业规模的多金属结核开采，破坏海山上长寿的珊瑚和海绵花园或退化热液喷口栖息地。
从挑战到解决方案
在多个群体/利益相关者的支持下组织恢复行动可以提高效率，促进旨在恢复生态系统健康和人类健康的恢复文化。海洋修复项目的实施阶段迫切需要关键利益攸关方的参与，包括在沿海、近海和海洋行业具有专业知识的公司。管理措施应考虑并确保长期监测，这可能超过由公共资金支持的修复举措的典型寿命。短期监测无法提供恢复轨迹或成功的明确指示，尤其是对于恢复缓慢的栖息地。许多例子表明，我们对支持恢复成功或可以提高恢复力的关键特征的了解有限，增加了海洋恢复的额外挑战。
对试点恢复行动的相对成功和失败进行审查，可以确定一些最佳做法/方法，并有助于根据健全的生态、道德和经济标准制定恢复战略。例如，MERCES的成功案例揭示了基于可生物降解容器和支架的海草移植新技术的效力和效率，以及用于冷水珊瑚移植的珊瑚副渔获物的创新部署。
此外，由于恢复活动的结果在很大程度上取决于环境条件、过去人类活动/影响的水平和持续时间，恢复的成功与否关键取决于消除或至少主要改变人类介导的压力源，这些压力源在一些浅水栖息地、深水渔场和，在未来，社会允许深海采矿。试点修复行动提供了经验教训，为稳步完善未来的大规模修复行动铺平了道路。
公民科学与公众参与海洋生态系统恢复
实施海洋生态系统恢复的不同途径将受益于与缓解和更有效的保护相关的协同行动，另一方面也受益于利益攸关方的参与。恢复行动产生的生物多样性和生态系统健康恢复需要耐心和适当的监测和评估计划，并在必要时进行善后处理和微调。这一需要再次表明，在专家的支持下，让特定的利益攸关方参与进来至关重要。此外，通过利益相关者的直接参与，可以提高对恢复干预措施的认识和进一步参与。研究人员、决策者和管理者对生态系统服务和恢复的社会经济效益的评估越来越感兴趣，因为陆地生态系统类型越来越广泛。生态系统服务伙伴关系为这一趋势提供了巨大的推动力
从经济学的角度来看，生态系统服务的流动可以被视为社会从保存完好或恢复良好的自然资本中获得的“红利”。可持续地提供未来的生态系统商品服务流，从而确保持久的人类福祉，关键取决于通过恢复性行动维持和增加地球上有限和受威胁的自然资本存量。虽然避免退化总是比支付生态恢复费用便宜，但许多例子表明，恢复退化生态系统的好处远远超过成本。认识到公民参与海洋生态系统恢复以及生态健康和人类健康协调恢复的相互重要性，可以激励教育工具和有效管理政策的发展。
大多数公民不熟悉非市场生态系统服务价值如何与一系列海洋生态系统联系起来，以及如何估计这些价值与生态系统类型相关的利益。专门的公民科学运动可以提高人们对海洋修复必要性的认识，这反过来又可以增加公众的支持。此类活动可能会突出恢复成功的故事、海洋恢复的益处和生活质量的改善。热液喷口栖息地。
当今和未来的海洋生态系统恢复
生态系统恢复工作在多种海洋环境中迅速扩大。在世界各地，这些努力主要集中在特定的浅水栖息地。监测恢复行动的新技术的可用性，如用于海岸和海洋观测网络的卫星和无人机为评估恢复轨迹创造了机会，但有效的海洋恢复科学和实践涵盖了从沿海栖息地到深海、，需要现有的新方法和合作。
这期特刊汇集了对海洋生态系统恢复科学和技术的多种多学科方法和观点，正如我们今天所看到的，以及我们预测它们将在未来十年发展的那样。分享创新研究和试点研究的成果，如欧盟MERCES项目中的成果，表明我们有潜力将目前的恢复工作扩大到从浅水系统到深海的广泛海洋栖息地。推进这一努力可以提高海洋修复的包容性、吸引力和持久性，但需要了解如何展示文化和社会经济回报，以及如何共同创建和驾驭现有的治理和政策框架。
本期重点介绍了海草草甸恢复行动的结果，特别关注效率、有效性和生态影响。该问题还包括使用食物网模型方法对海草恢复对生态系统服务的影响方面的生态系统影响进行广泛分析。这种方法为预测海草等栖息地形成物种生物量变化对生态系统的影响提供了合适的基础，并为海洋生态系统恢复潜力提供了新的视角。另一篇论文介绍了与沿海海带林相关的深海生态系统在气候变化人为活动下的未来情景，以及对深海生态系统的累积影响对于在恢复和全球变化背景下进行高效生态系统管理的重要性。此外，在本期中，vanTatenhove等人强调了政府安排在海洋生态系统恢复中的重要性，O'Connor等人调查了社会对海洋生态系统恢复的态度，并找到了广泛社会支持的证据，尽管对已经开展的海洋恢复行动缺乏明确的认识和理解。
尽管与陆地恢复相比起步较晚，但海洋恢复作为社会变革的重要工具箱和催化剂，以及政府和企业政策的制定，具有巨大的潜力，以确保全球海洋继续提供货币和非货币的商品和服务，这是地球上生命的健康和福祉所依赖的。
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