全球氣候變化深刻影響着全球的生态系統及農業生産，由氣候變化引起的生态災難更是嚴重影響着全人類的正常生活，比如南極冰川消融、永凍土層融化、珊瑚礁死亡、厄爾尼諾現象、南極臭氧層空洞等等。

相對于陸地，氣候變化對海洋的影響更為明顯。一方面，二氧化碳等溫室氣體會導緻全球氣溫升高，南極冰川消融，海平面上升；另一方面，二氧化碳溶解進入海水還會導緻海洋酸化，在海水中養殖的各種水産經濟動物都會受到直接或間接的影響。

南極冰川消融

然而，全球氣候的變化規律非常複雜，根本無法被量化，那麼水産科技工作者們到底該如何預測氣候變化對海水養殖的影響呢？海水養殖又該如何應對水溫升高、海水酸化帶來的威脅呢？

這正是今天要讨論的話題。

水産養殖可以分為海水養殖與陸地上的淡水養殖，這兩種養殖都有各自鮮明的特點。

• 陸地淡水養殖

陸地淡水養殖通常是以工廠或者露天池塘的模式進行養殖，對環境條件如水溫、溶解氧、pH以及其他環境參數都有較強的控制能力，特别是封閉性的工廠化養殖車間，可以将各種水質指标都控制在理想的範圍内。因此陸地淡水養殖受全球氣候變化的影響并不是很大，相比之下，養殖戶或管理者對水質條件的幹預強度才是起主導作用的因素。

▲▲陸地淡水養殖的兩種常見模式

• 開放式海水養殖

再看看開放式的海水養殖。雖然海水網箱已經可以升級為深遠海抗風浪網箱，有的還配備了水下智能機器人進行清污操作。但是網箱、魚排、筏架等養殖設施對洋流、水溫、溶解氧、pH等指标幾乎沒有控制能力。因此，海水養殖者對環境的控制作用極少，“靠天吃飯”的特點比較突出。

▲▲開放式海水養殖的常見模式

除了洋流，一些異常的氣候現象也會直接影響海水養殖，比如厄爾尼諾現象與台風。

厄爾尼諾現象會極大地改變太平洋西側與東側海岸的溫度曲線，太平洋兩岸的的海水養殖業也因此深受其害。當厄爾尼諾現象發生時，局部海水溫度會比往常高3-6℃，大量的冷水魚會因水溫驟升而死亡，造成漁業減産。以秘魯為例，在厄爾尼諾的影響下，2014年秘魯海水漁業總産量僅為350萬噸，比2013年下降了41%。

此外，溫室效應還會催生出更多、更強的台風。早在1988年，國際著名期刊Science就模拟了兩者之間的關系，後來Nature雜志上又進一步指出:在過去的30年裡，熱帶洋面溫度上升了0.5℃，這使得台風的發生頻率升高，每年都保持在90次左右，北大西洋飓風的破壞力增加了95%，而太平洋西北部台風的潛在破壞力增加了75%。

• 水溫升高對海水養殖的影響

溫度與養殖魚類體細胞生長之間的關系通常稱為生長的熱性能曲線(TPC)，很多養殖魚類的生長會随着溫度的升高呈現出“先升高後降低”的規律:也就是說，當水溫高于某一特定的溫度T1(發育阈溫度)時，魚類才開始生長發育，之後随着水溫的繼續升高，在中間某一溫度區間(最适生長溫度)達到最快的生長速度，之後如果溫度再進一步升高，魚類的生長就會變得緩慢甚至停止（如下圖中的T2）。

▲▲海水魚類的生長率與溫度之間的關系，陰影部分的面積即為該發育過程中積累的總熱量，稱為發育積溫。

國家海洋局預測，未來幾十年内全球海面水溫将會升高2-5℃，溫度升高對海水魚類的生長主要有以下4個方面的影響：

1.溫度升高會加速水體的富營養化。

海水富營養化會引發大規模的赤潮，其中57%的有害赤潮會造成近海魚蝦的大量死亡。

2.溫度上升會導緻魚類的生殖力下降。

相關研究表明，珊瑚魚在随着水溫的升高會減少生育行為，而且精子的産量會維持在低水平狀态。很多魚類性别也是由溫度來決定的，隻要溫度上升1-2℃，性别比就會由原來的1:1上升到3:1，性别比例失衡無疑會降低魚類的繁殖力。

3.溫度升高會導緻魚類病害頻發。

溫度上升的水體為病原菌提供了繁殖的溫床，變化的環境溫度可導緻病原體的毒力增強，還會催生出新型病原體，這些都會增加海水養殖中病害的發生頻率。

4.溫度升高還會導緻水體中的溶解氧濃度下降。

特别是冷水魚，對溶解氧的需求量很高，要求在24小時之内有2/3的時間要超過6mg/L，其餘任何時間都不能低于5mg/L。而溫度升高，水中的溶解氧會逃逸到大氣中，冷水魚就會因為缺氧而窒息。

▲▲常見的冷水魚：①-④分别是斑點鲑、虹鳟、大馬哈魚、大西洋鲑。

• 海水酸化對海水養殖的影響

海洋酸化(OA)降低了海水的pH值，海水的碳酸鹽系統也會發生變化，這些變化會直接影響海洋生物的生理功能，比如光合作用、呼吸代謝速率、生物恢複速率、鈣化速率等。在酸化的海洋環境中，大多數魚類的呼吸代謝酶活性下降，從水體中獲得氧氣的能力也會下降，而為了能最大限度的維持正常代謝，海洋生物不得不增大呼吸容量來應對，有些魚類，例如海灣豹蟾魚 (Opsanus beta)還會出現呼吸性酸中毒的現象。

除此之外，碳酸鈣是很多海洋生物骨骼的重要組成成分，比如部分軟體動物、海星、海膽、珊瑚、石球藻等，而碳酸鈣在酸性條件下是不穩定的，會分解産生鈣離子和二氧化碳，因此海水酸化會嚴重影響海洋生物骨骼結構的完整性。而扇貝、牡蛎、贻貝、文蛤、缢蛏等雙殼貝類也會受到直接影響，有可能因為鈣代謝功能的失調而産生生存危機。

“模型”這個詞彙雖然聽起來比較陌生，但是在我們的生活中卻有非常廣泛的應用。舉個例子，GPS全球定位系統就是一種模型，它解決了“如何确定某個物體在地球上的空間位置”這樣一個問題。天氣預報也是一種模型，通過收集大氣中的溫度、濕度、風向、風速、氣壓等數據來預測未來天氣的變化趨勢。

為了解決“全球氣候變化對海水養殖的影響”這一難題，同樣也可以用建立模型的方法來解決。該模型數據來源于地球物理流體動力學實驗室的地球系統模型CM2.6，将這些數據與大西洋鲑、金頭鲷、軍曹魚三種名貴海水魚的生長的熱性能曲線相結合（這三種魚分别是冷水魚、溫水魚、暖水魚的代表），進而估算得出對漁業生産的影響。

▲▲上圖是大西洋鲑、金頭鲷、軍曹魚生長的熱性能曲線，橫坐标為溫度，縱坐标為生長率。其中黑色圓點表示該物種在最低、最佳和最高溫度下的增長率，黑色方形表示該物種的平均增長率。從上表可以看出，随着水溫的升高，三種魚的生長速率都呈現出先升高後降低的趨勢，但是三種魚生存的溫度區間有明顯差别。大西洋鲑的生存水溫低于20℃，軍曹魚的生存水溫高于22℃，金頭鲷對水溫的适應性介于兩者之間。

海水溫度升高對魚類生長的影響存在很大差異。比如美國西海岸的海水溫度升高，降低了鲑魚的潛在生長量，促進了金頭鲷的生長，但是同樣的水溫對軍曹魚來說卻顯得太冷了。在東南亞的熱帶海域中，升高的水溫對鲑魚來說太熱，而且超過了鲷魚的最佳生長溫度而抑制了其生長，然而同樣的溫度卻促進了軍曹魚的生長。

▲▲上圖是2016-2020年之間三種海水魚的平均增長率，從上到下依次對應大西洋鲑、金頭鲷、軍曹魚。其中左邊三幅圖為月增長率，右邊三幅圖為年增長率。從上圖可以看出，大西洋鲑的最佳生長水域位于水溫較低的高緯度地區；鲷魚的最佳生長區域位于中緯度的暖水海域，在赤道附近生長效果反而不佳；而軍曹魚的最佳生長區位于赤道附近的低緯度海域，年均水溫較高。全球氣候升溫會導緻三種魚的自然分布帶向南北方向偏移，這可能會引發潛在的物種入侵事件。

受水溫變化的影響，即便是同一種海水魚，也可能在同一個國家的專屬海區内出現生長差異，澳大利亞就是一個典型的例子。在澳大利亞的塔斯馬尼亞北部，鲑魚的生長速度顯著下降，但是在塔斯馬尼亞南部的海域中，鲑魚的生長速度卻在增加（澳大利亞位于南半球，越往南水溫越低，因此南方的鲑魚長勢比北方的要好），鲷魚的生長呈現出相似的特征。

▲▲上圖中從上到下依次是(a)大西洋鲑、(b)金頭鲷、(c)軍曹魚的特定生長限制區域，當生活範圍超過了紫色區域，這三種魚的生長就會受到限制。全球水溫升高有可能會使魚類沖破原有的地域限制，造成魚類種群的生态沖突。

自然條件下，溫度不理想會造成海水養殖減産。而通過人為選育新品種可以讓水産養殖動物更快地适應水溫的變化。

育種的目的就在于培育出抗逆性強、生長速度快、養殖周期短、經濟效益好的品種。比如歐洲育種計劃的研究項目發現，選育作用使三文魚的生長速度增長了12%，而每一代鲷魚的收獲重量增加了10%-15%。選育新品種給海水養殖産量帶來的增長作用已經超過了氣候變化對海水養殖的抑制作用，并且在此基礎上帶來了25%-41%的增長率。

這也表明，我們有可能通過選育來抵消未來35年氣候變化帶來的漁業潛在損失。雖然目前全球隻有10%的水産養殖是以選擇性育種為基礎，但可以确定的是，面對全球氣候變化，水産養殖新品種必然會發揮越來越重要的作用。

虹鳟

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