《SCIENCE ADVANCES》：The Global Deep Sea Exploration Goals: A representative approach to visually observing the deep seafloor
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为解决深海观测数据严重偏差、全球海底视觉探索代表性不足的问题，研究人员开展了一项名为“全球深海勘探目标”的概率性抽样设计研究。该研究整合了海底地形、地貌、沉积物组成和颗粒有机碳通量四个关键特征，制定了10000个目标观测点位的全球采样计划。该计划旨在纠正历史观测偏差，将已观测的独特海底位置数量几乎翻倍，建立一个地理和环境上更具代表性的数据集。这为制定基于证据的深海保护与资源管理政策提供了关键的科学基础。
深海，这片覆盖地球表面约66%的广袤区域，其深度在200米以深，长期以来如同另一个星球，对人类而言充满了未知。尽管其面积广阔，但我们对它的了解却极其有限。一个令人震惊的估计指出，在过去70年里，仅有约0.001%的深海海底被人类用眼睛“看到”过。这种了解的匮乏并非偶然，而是源于深海探索的固有挑战：其遥远性需要尖端技术和昂贵装备，导致探索活动往往集中在少数拥有资源和技术的国家与地区附近。这种不均衡的探索留下了深刻的“偏见”——历史观测高度集中在特定深度带（如1000-2000米和6000米以深）、特定海底地貌（如悬崖、峡谷）、靠近高收入国家海岸线的近海区域，以及国家管辖范围内的专属经济区，而广袤的深海平原、公海区域则鲜有问津。
与此同时，深海生态系统正面临着日益增长的威胁，从针对深海鱼类的商业捕捞到各种形式的深海采矿，再到气候变化的影响。然而，制定保护和管理这些脆弱生态系统的政策，却不得不基于一个极其片面和不完整的数据集。这就好比试图仅凭几个街区的照片来规划一座大城市的未来，其结果必然是低效甚至有害的。为了填补巨大的知识空白，纠正系统性观测偏差，从而为全球深海科学、保护和可持续管理奠定一个更具代表性、更公正的数据基础，一项名为“全球深海勘探目标”的研究应运而生，其成果发表在《SCIENCE ADVANCES》期刊上。
为了开展这项研究，团队采用了一种基于概率的空间平衡采样设计方法。该方法的核心是构建一个包含四个关键、具有全球覆盖性且相对稳定的海底特征图层（海底地形、地貌、沉积物组成、颗粒有机碳通量）的“采样空间”，并赋予每个海底位置一个与其特征全球普遍性相关的“入选概率”。研究还整合了1958年至2024年间记录的43,681次深潜部署数据，确保新目标点不与历史观测点重复。通过地理信息系统软件，研究人员从该采样空间中生成了10,000个空间分布均衡的目标观测点位，并特别调整了面积广阔的深渊平原和丘陵的采样率，以确保能充分代表其他多样化的海底环境。
一个用于全球深海海底代表性视觉观测的采样设计
研究人员利用概率采样方法，创建了一个包含10,000个目标视觉观测点位的全球深海海底高效采样设计。该设计整合了四个海底特征变量，并考虑了历史深潜记录，旨在从多个关键地理和环境维度上提供更具代表性的海底视觉特征样本。
视觉观测点数量翻倍与解决近岸偏差
历史记录显示，过去的深潜共观测了11,267个独特的海底位置。新增的10,000个目标点位将使已观测的独特海底位置数量增加189%，几乎翻倍。更重要的是，新设计极大地纠正了历史观测高度集中在海岸线200海里以内的“近岸偏差”，使未来观测点的距离分布更接近于全球海底区域的自然分布。
创建具有代表性的海洋区域样本
研究所用的四个海底特征变量共同决定了目标点的空间分布，旨在使样本特征的比例更贴近全球海底的实际情况。
深度带
历史观测过度集中在1000-2000米的上部半深海带和6000米以深的超深渊带，而占全球深海面积48.2%的4000-6000米深渊带观测密度最低。新采样设计显著调整了这一偏差，使深渊带的观测点数量增加了455%，而上部半深海带仅增加28%。
地貌
历史上，悬崖、峡谷、海山/平顶海山等地貌被过度观测，而通常位于远洋的深渊区域、大陆架和陆隆则代表性不足。新设计调整了这一分布，例如使深渊山脉的观测率增加380%，而对悬崖和峡谷的观测率仅分别增加44%和37%。
海底组成
研究综合了沉积物类型、地壳、渗漏区和热液喷口等特征。历史上渗漏区被观测得最多。新设计大幅增加了对历史上代表性不足的海底类型的观测，如放射虫软泥（增加214%）和硅藻软泥（增加143%），而渗漏区的观测仅增加28%。
海底颗粒有机碳通量
颗粒有机碳通量是海底生产力的一个替代指标。历史视觉采样偏好了高生产力区域（约为低生产力区域的两倍）。新方案增加了对低生产力区域的视觉采样，其中通量在0.0至0.1 mmol C/m2/天区域的观测将增加120%，而最高通量区域（>1.1 mmol C/m2/天）的观测仅增加39%。
调整地理偏差
除了上述环境特征，采样设计还自动调整了历史观测在海洋盆地、海洋管辖权和近岸集群方面的地理偏差。
海洋盆地
历史观测高度偏向北大西洋和北大平洋。新设计降低了这些过度代表性盆地的未来探索率，同时大幅提高了在历史代表性不足的印度洋、南大洋和北冰洋的观测率，其中北冰洋的观测密度将增加327%。
海洋管辖权
从管辖权看，历史上80.0%的深海海底观测位于国家管辖范围内的专属经济区内，仅有20.0%位于公海。然而，公海面积占全球深海海底的65%。新设计的10,000个目标点中，有5,684个（56.8%）位于公海，4,316个（43.2%）位于专属经济区内，更接近面积比例。在次区域尺度上，新设计也倾向于增加在历史上观测不足的区域的观测密度。
近岸集群
如前所述，新设计通过空间平衡采样，显著减少了观测点对近岸区域的聚集依赖，使目标点位的分布更广泛地覆盖远海。
研究结论与讨论
“全球深海勘探目标”研究提出了一个基于概率统计的、可操作的全球采样计划，旨在系统性纠正深海视觉观测中长期存在的多种偏差。该计划选择的10,000个目标点位，不仅将使人类视觉探索过的独特海底位置数量几乎翻倍，更重要的是，它将产生一个在地理、水深、地貌、沉积物组成和生产力梯度上都更具代表性的数据集。这标志着从过去“有机会才探索”的便利性采样，向“有目的地代表全球”的科学性采样的根本性转变。
这项工作的意义是深远的。首先，在科学上，它将为构建一个经过验证的、具有生态意义的深海海底生物地理学图谱奠定基础，从而更准确地理解全球范围内的生物多样性模式、生态系统功能和环境变化。其次，在政策与管理上，一个更具代表性的数据基础对于在深海采矿、公海保护区划定、气候变化影响评估等关键议题上做出知情决策至关重要，可以避免因数据偏见而导致的管理失误。最后，在社会与公平层面，该策略通过识别全球数据缺口，指明了能力建设和新勘探部署最急需的地区，为促进深海科学领域的全球合作、公平参与和包容性发展提供了框架。它不仅可以集成并放大“2030海床”、“海洋普查”、“挑战者150”等现有全球倡议的努力，也呼应了《〈生物多样性公约〉关于国家管辖范围以外区域海洋生物多样性的养护和可持续利用协定》等国际协议对基线数据和科学合作的需求。最终，实现这一目标有望转变深海研究的方式，通过全球合作、公平的能力建设和开放的数据共享，推动建立一个更具包容性和协作性的科学共同体，共同承担起理解和保护这片广阔蓝色疆域的责任。
