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南极生物圈的基石——南极磷虾


发表时间:2019-08-24 12:16:33  浏览次数:54         分享:


导读:南极生物圈的基石——南极磷虾关注作者:孙松、杨光 ,中国科学院海洋研究所提到南极的生物,人们首先想到的可能是企鹅、海豹和鲸类,其实还有另一类非常有代表性的生物,那就是这些大型动物的饵料——南极磷虾。无论从哪个角度来衡量,南极磷虾都是我们这颗星球上数量最…

南极生物圈的基石——南极磷虾

作者:孙松、杨光 ,中国科学院海洋研究所

提到南极的生物,人们首先想到的可能是企鹅、海豹和鲸类,其实还有另一类非常有代表性的生物,那就是这些大型动物的饵料——南极磷虾。无论从哪个角度来衡量,南极磷虾都是我们这颗星球上数量最大和繁衍最成功的动物。在南极食物网中,仅南极大磷虾一个种就足以维持以它为饵料的鲸类、海豹和企鹅的生存与繁衍,所以说,南极磷虾是整个南极生态系统的基石。 

磷虾在全球海洋中均有分布,属于甲壳类浮游动物,是很多鱼类和大型海洋动物的饵料,磷虾的英文名“Krill”一词出自于挪威语,意为“鱼的幼苗”。全球海洋中共有 85 种磷虾,生活在南极海域的磷虾有 7 ~ 8 种,通常人们所讲的南极磷虾一般是指南极大磷虾。磷虾在外形上与我们所熟悉的对虾等甲壳动物相似,但个体一般比较小,南极大磷虾的体长仅为 5.5 ~ 6 厘米。但南极磷虾生物量巨大,被认为是地球上数量最大、也是最后一个动物蛋白库,目前每年的渔获量为20 万~ 30 万吨,主要被用来作为海水养殖动物的饵料、垂钓和制作保健品“磷虾油”的原料,在日本、俄罗斯和菲律宾等国,人们直接食用磷虾。 

南极磷虾的生物量到底有多大,这是—个非常重要但却难以回答的问题,因为南大洋实在太大且远离人类居住的大陆,对南大洋开展全面研究的费用是非常高的。1977 ~ 1986 年,由十几个国家参加的庞大的十年计划“南极海洋系统与资源的生物学研究”,曾经在 1980 ~ 1981 年和 1983 ~ 1984 年的南极夏季进行了两次大规模的海上考察与实验。科学家使用声学设备对南大洋八分之一的海域进行过调查,得出的结论是南极磷虾的生物量为 5.6 亿~ 10 亿吨。由于该调查只对八分之一的海域进行了声学调查,考虑到南极磷虾生物量的年际变化很大、磷虾具有块状分布的特点,再加上调查区域的代表性以及声学探测设备目标强度的准确性等各方面的因素,这个数字未必准确。研究磷虾捕食者的科学家认为这一数字偏低,因为它不足以维持南大洋生态系统上层消费者的消耗。之前人们通过食物链进行过推算:一条鲸类动物一天需要消耗多少数量的磷虾、南大洋有多少鲸鱼,除了鲸鱼之外还有很多的其他生物,如企鹅、海豹和乌贼等,推算出来的结果是总数超过 100 亿吨,这个数字也许是偏大了。结合生态学和现场调查等各方面的综合研究,科学家认为南极磷虾的生物量应该在 10亿~ 20 亿吨。2008 年,德国和美国的科学家根据 20 世纪在南大洋对南极磷虾进行拖网调查的数据和南极磷虾声学探测数据,再结合南极磷虾的生长模式等综合分析后认为,南极磷虾的生物量在3.42亿~5.36亿吨。尽管仍然存在不确定性,但是这个数值已经是比较可靠的了,甚至可以说是一个比较高的估计值。南大洋生物资源保护组织专家的态度是:在没有完全弄清楚南极磷虾的资源数量的情况下,我们宁可将南极磷虾的评估量说得少一点,这有利于对南极磷虾资源的保护,因为一旦南极磷虾资源遭到破坏,整个南大洋生态系统将遭遇灭顶之灾。

人类对南极生物资源的破坏是有着惨痛的历史教训:20 世纪 30 年代开始的大规模南极捕鲸,仅仅几十年的时间就使很多鲸类灭绝了,尽管后来人们对南极鲸类进行了严格的保护,但是直到现在鲸类资源也没有得到恢复,因为海洋生态系统一旦遭到破坏,要将其恢复是非常困难的。鲸和海豹是处于海洋生态系统的顶层生物,其资源遭到破坏会对生态系统造成一定的影响,但是还不至于导致整个海洋生态系统的崩溃;而南极磷虾资源一旦遭到破坏,对南大洋生态系统的破坏将是毁灭性的。

南极磷虾的年捕捞量应该控制在多少才不会使其资源遭到破坏?这涉及南极磷虾的种群结构分析和种群补充量的计算,要进行这方面的研究首先要知道南极磷虾的年龄结构。但是与其他的甲壳动物相比,南极磷虾具有一个很重要的生物学特征:在环境不利的情况下,南极磷虾的身体会出现负生长,甚至在秋季已经成为成体磷虾的一些性别特征也会消失,经过漫长的冬季到春天的时候反而变成幼体了。其实这些看起来像是幼体的磷虾不是真正的幼体,仍然是成体。不过并不是所有区域的磷虾在冬季都会发生负生长,即使发生了负生长,不同区域和不同年份的负增长程度也不一样,这一切取决于当年的环境条件。如何鉴定南极磷虾是否出现了负生长、负生长的程度有多大、如何鉴定南极磷虾的年龄等方面的问题牵扯到南极磷虾资源补充的评估,而且很难找到其矫正系数。

在对这些问题的研究上,我国科学家做出了在国际上很有显示度的工作,揭示了南极磷虾的秘密。其秘密就隐藏在南极磷虾的复眼中。南极磷虾的复眼由约 8000 个小眼组成,随着年龄的增长,小眼的数目也在发生变化,但是不会随着磷虾负生长而发生变化。进一步的研究发现,南极磷虾的复眼直径也不会随着负生长而发生改变。我们利用南极夏季获取的磷虾复眼中的小眼数目与体长之间的比率做出一个正态曲线,然后用不同季节和区域内的获取比率进行对比,就会推算出磷虾是否产生了负生长以及磷虾的原始大小,利用复眼直径与体长之间的比率也能获取相同的信息。通过对同一区域不同年份的数据对比,可以获取南大洋环境的年际变化信息;在同一年度对不同区域的数据进行分析,还能够获取地区环境变化信息。因此,我们利用这种方法成功地将南极磷虾作为南极环境变化的指示物种。 

自南极磷虾之巨大生物量被人类认识之后 ,科学家就一直在探索如何将南极磷虾作为一个具有商业开发价值的捕捞对象。南极磷虾的捕捞业起始于 20 世纪 70 年代,在 80 ~ 90 年代鼎盛时期每年的捕获量曾经达到 50 万吨,其中 90%被苏联捕获。由于当时苏联实行的不是市场经济,而是作为一种政府行为,所以无法了解其经济效益。在过去的 5 年里,南极海洋生物资源保护委员会(Commission for the Conservation ofAntarctic Marine Living Resources)中的 8 个成员国开展了南极磷虾的捕捞,其中捕捞最多的国家是挪威,占全球磷虾捕捞总量的 58%,其次是韩国(19%)和中国(10%)。而磷虾的年捕捞量也从 2010 年的 20 万吨上升至近两年的 30 万吨。为了更科学和合理开发利用南极磷虾资源,需要基于磷虾种群变动模型设置捕获上限。最大捕获量是通过改变磷虾种群变动模型中一些基础信息参数,如多少磷虾进入种群、磷虾生长率为多少和多少磷虾保持存活,经过上千遍的重复计算得出结果。这个模型可以得出磷虾种群在将来一段时间的种群数量阈值,从而可以指导不同区域的捕捞限度以保证南极磷虾种群的可持续发展。目前,磷虾捕捞集中的大西洋扇区的捕捞上限是每年 560 万吨。

南极磷虾在网中很容易被压碎,同时其体内的消化酶在磷虾死亡后会短时间内将自身组织分解,因此捕捞结束后需要尽快对样品进行加工处理(1 ~ 3 小时)。尽管磷虾产业强调为人类提供高质量蛋白的潜在巨大价值,但南极磷虾将来是否可以作为人类的直接食物取决于能否有效地移除磷虾体内的大量氟化物,目前磷虾渔业产物主要用于水产业(鱼饵)和人类的健康品(磷虾油)。过去人们担心的南极磷虾渔业会出现大发展的局面并没有出现,其中一个重要原因是南极磷虾的利用和捕捞成本上的问题。

南极磷虾油胶囊

从另一方面来说,磷虾的个体并不大,它的肉加工出来就像煮熟的米粒一样,口感也并不是特别好;考虑到捕捞和加工的成本,磷虾的价格不能太低;同时,考虑到近海渔业资源的成本和口感,如与对虾、龙虾和鹰爪虾等相比较,南极磷虾并不具备竞争力。南极磷虾的另一个重要用途是做成虾粉作为鱼类饵料,由于磷虾体内氟的含量比较高,即使作饵料也超标,但是饲养鲑鱼的效果很好。不过,考虑到一般鱼粉的价格和近海磷虾资源的竞争力问题,从价格上其竞争力也不是很大。现在比较有利可图的是南极磷虾油,其市场价格比较高,有较好的经济价值,但是一旦数量增多之后,市场价格必然下滑,而磷虾的捕捞和加工的费用并不会减少,利润空间也就比较小了。 

还有一个重要的因素是在南大洋渔业作业时间相对比较短,只能在南极的夏季作业。因此在过去的几十年中,很多公司兴致勃勃地到南极开展捕捞磷虾的活动,最终都由于无利可图而放弃。对南极磷虾捕捞的另一个限制是渔区的划分,尽管南极磷虾的储藏量很大,人类的捕捞量只是其中一小部分,目前来看还不会对南极磷虾资源造成破坏,但并不是整个南大洋都适合捕捞作业。如果集中在几个磷虾密集区进行捕捞的话,南极磷虾资源照样会受到很大影响,所以南极生物资源保护组织对南极的渔业活动有严格限制规定的。 

确定合理捕捞量关系到南极磷虾资源的保护。目前,人们最担心的事情是一些捕捞者不按照市场规律办事,用政府的补贴而开展大规模的南极磷虾捕捞活动,那样会迫使南极生物资源保护组织出台更严格的管理制度,甚至引起国际纠纷。因此对南极磷虾的综合开发利用进行系统探索,研究获得市场认可的开发模式,是保护南极生物圈的基石——南极磷虾的关键环节。

文章来源:《人与生物圈》2017年第一、二期

配图皆搜集于网络,在此对原作者表示诚挚感谢

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