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權威專家與你分享：水產養殖生態學
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作者:pmod6646d
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發布時間: 2017-03-23
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權威專家與你分享：水產養殖生態學
十多年前，世界水產學會前主席、2014年度中國政府友誼獎獲得者、比利時根特大學Patrick Sorgeloos教授來中國海洋大學訪問，當他看到我們實驗室的名稱是“水產養殖生態學實驗室(Laboratory of Aquaculture Ecology)”時，吃驚地問我，“你們已經把水產養殖生態學作為一個學科加以研究了嗎？”我回答“是的。我們多年前就把它作為水產養殖的分支學科或方向加以研究、發展了”。Sorgeloos教授對此給予很高評價。
中國海洋大學水產養殖生態學實驗室由李德尚教授于1988年建立，原名是水產養殖生物學實驗室，1998年更為現名。過去，我們多關注水產養殖生物的生長、產量等問題，而現在則從更寬的視野關注水產養殖與環境相互作用、養殖系統管理等問題。本文將簡要介紹水產養殖生態學的定義、發展歷程、研究方向、特色和未來應聚焦的研究任務。
水產養殖生態學的定義
與生水產養殖生態學是水產養殖學態學相結合的產物，屬應用生態學范疇，又是水產養殖學的分支學科或研究方向，是研究水生經濟生物及其養殖生產活動與環境相互作用關系、養殖系統(模式)構建和管理原理的學問。其目標是為水產養殖業的可持續發展，即保護水域生態環境、合理利用資源和提高經濟效益，奠定生態學理論基礎。
水產養殖生態學的發展
人類開展水產養殖活動已有幾千年的歷史，而如果將1866年德國動物學家Haeckel提出生態學一詞作為生態學科的開始，迄今生態學發展歷史也就是150年。如果將瑞典人Forel在1869年提出Limnology一詞作為湖沼學和水生生物學誕生的時間，則其歷史也不到150年。以前，盡管水生生物學家就某些水生經濟生物的生態學進行了大量研究，但只是到1950年代初才真正出現水產養殖與水生生物學或生態學實質性有意識地交叉研究工作。
在中國，1950年代初人們開始有意識地用生態學原理解釋、總結我國傳統魚類池塘養殖的實踐經驗，并形成了大量研究成果，其代表作首推《中國淡水魚類養殖學》。這一時期總結出了“水、種、餌、密、混、輪、防和管”的八字精養技術，并初步闡述了這些技術所依據的生態學原理。人們已認識了養殖魚類繁殖與營養、溫度、光照、水流等的關系，總結了施肥理論、稻田養魚理論，闡述了池塘水質與病害發生的關系等。與此同時，以生態學原理指導水產養殖科學研究和生產實踐的工作思路盛行起來，使我國的水產養殖理論，特別是水產綜合養殖理論，在國際上處于領先地位。
盡管1960—1970年代由于政治上的原因我國水產養殖產業和水產養殖生態學發展受到明顯影響，我國在水產養殖生態學研究方面還是取得了一些令世人矚目的成果，并為1980年代我國大水域水產養殖的大發展奠定了理論基礎。人們在淡水魚類池塘養殖方面發展了不同生態位魚類合理混養的精養和半精養理論，混養密放和輪捕輪放以提高池塘養殖負載量的理論；總結了江浙地區精養池塘看水經驗，發展了池塘水質調控理論；海藻生理生態學的研究推動了海帶養殖區域南移和紫菜、裙帶菜養殖的開展；工廠化養魚的興起，推動了魚類生理生態學和水質管理理論的發展；大水域養殖生態學開始蓬勃發展，結合湖泊、水庫漁業增產試驗，探討了浮游植物生產量與魚產力間的關系等，并用于指導魚類放養實踐。
進入1980年代，我國全面開展了以水體供餌能力指導放養數量和放養種類的“魚產力”研究，有力地促進了我國湖泊、水庫魚類放養業的蓬勃發展。同時，伴隨水庫綜合養殖理論的發展和網箱投餌養殖和圍欄養殖在湖泊、水庫的應用、推廣，我國湖泊、水庫的魚產量遙遙領先于世界其它國家。這一時期我國淺水湖泊漁業生態學、湖泊富營養化對水產養殖的影響等研究也為世人所矚目。
1990年代，我國在一些湖泊和水庫片面追求漁業高產而過度放養、過量投飼、大量施肥、湖區濫圍濫圈的負面效應逐漸顯現，海水池塘對蝦養殖高投飼率、大排大灌的養殖方式也開始引起人們的關注。人們開始認真研究漁業發展與水域環境保護問題，并著手研究無公害漁業的原理與技術，如開展了水庫對網箱養魚的負荷力、灘涂池塘和近海養殖容量、大水面高效漁業模式、對蝦封閉式綜合養殖等研究。這一階段，人們也開始使用中型人工模擬生態系統—圍隔來研究水產養殖生態學問題，使得水產養殖生態學的野外現場研究步入了受控實驗研究階段。
上世紀末，特別是進入21世紀后，人們開始高度關注水產養殖業可持續發展問題，反思湖泊和水庫的漁業模式，在海水池塘養殖中倡導封閉式綜合養殖。零排污、無公害、生態養殖、可持續發展等概念已成為水產養殖生態學論文中出現頻率很高的詞匯。
盡管國際上有關水產養殖生態學研究起步較我國晚一些，但發展很快，且一些基礎性研究工作做得扎實、深入，特別是在水產養殖系統的結構與功能、養殖活動與近海的相互作用、水質管理、經濟生態學等方面的研究頗有建樹。
近些年，國內外一些學者對海水養殖業的發展模式提出質疑，我國也開始探討該產業可持續發展的模式，如碳匯漁業、生態集約化養殖模式，水產養殖生態學正迎來新的發展時期。
如果將我國科技工作者開始用生態學原理解釋、總結我國傳統魚類養殖的實踐經驗作為水產養殖生態學誕生的標志，水產養殖生態學已走過了半個多世紀的發展歷程，其作為應用生態學的一個分支，已逐步形成了具有鮮明特色的知識體系。
水產養殖生態學的研究方向
水產養殖生態學即是應用生態學的分支學科又是水產養殖學的分支學科，其研究內容和重點是隨著產業發展、科技進步而不斷變化、轉移，具有顯著的因產業發展需求牽引而發展特色的學科。在該學科發展的前期，人們關注的重點是養殖生物的生長、養殖系統的產量、飼料轉化效率等。隨著養殖規模的不斷擴大、養殖技術的不斷提高，制約水產養殖業發展的主要因素也在發生變化，因而水產養殖生態學的研究重點也隨之改變。近些年來，隨著綠色發展、生態優先等理念日益深入人心，人們開始將水產養殖系統作為一個經濟生態學系統加以研究，從更廣的視角審視水產養殖生產活動的功能，協調經濟發展與生態環境的關系。
現階段，水產養殖生態學研究內容主要有養殖生物個體生態學、養殖水體環境管理、水產養殖系統生態學、水產養殖生產活動與養殖環境的相互作用、水產養殖生態經濟學、生態防病等。
養殖生物個體生態學：主要研究水產養殖動物、植物各發育階段最適的環境條件和養殖生物對環境變化的適應性。該內容主要是查明養殖生物生長需要的最佳條件，闡釋提高養殖生物生長速度和食物利用效率的原理，為養殖管理技術的提高提供理論依據。該領域涉及內容廣泛、學科交叉內容較多，養殖動物生理生態學、經濟水生植物的營養吸收動力學等都屬此研究范疇。
養殖水體環境管理：主要研究養殖水體水質變化規律和水質調控原理，其目標是為養殖生物提供滿足最適生長的條件，提高養殖生物的生長率、成活率和餌料利用率等。
水產養殖系統生態學：主要研究養殖水域生態系統的結構和功能，如養殖系統結構的優化、綜合養殖系統中養殖生物間的互利機制，養殖系統功能參數(如生態學效率、生產力、負載力等)變化規律和調控原理等，以構建分解、生產、消費功能相平衡的穩定、高效的養殖生態系統。這是水產養殖學與系統生態學的交叉內容，其目標是構建和維持高效健康的養殖生態系統，提高養殖系統物質在循環過程中的有效積累。
水產養殖生產活動與養殖環境的相互作用：主要研究養殖活動對水體生態環境及生物多樣性的影響、水體環境因子及人類其它活動對養殖生產的影響和養殖水體綜合管理原理等。這是養殖生態學與環境科學和管理科學的交叉領域，其目標是為水域綜合管理、合理利用和維護國家生態安全提供理論依據。
水產養殖生態經濟學：是將水產養殖系統作為一個生態經濟系統，運用經濟學與生態學的綜合手段，如能值分析理論和方法，定量分析經濟發展與環境的關系。
水產生物生態防病原理：主要研究病原體的傳播途徑，病原體致病力或養殖生物的抗病力與環境的關系，特定疾病的生態防病原理等。其目標是通過阻斷病原傳播途徑、環境條件控制、提高養殖生物抗病力等方法來預防和控制水產養殖生物疾病的發生。
水產養殖生態學的特色
水產養殖生態學的特色是相對于普通生態學或其他應用生態學而言的特點。概括起來講，其特色主要有以下三方面：研究對象的多樣性和復雜性、養殖水體的多功能性、服務于產業發展的應用性和學科交叉性。
? 研究對象的復雜性和多樣性
水產養殖是在水體開展的生產活動，由于水域生態系統的復雜性和養殖種類的多樣性決定了水產養殖系統的復雜性和多樣性。
? 研究對象的復雜性和多樣性
水產養殖是在水體開展的生產活動，由于水域生態系統的復雜性和養殖種類的多樣性決定了水產養殖系統的復雜性和多樣性。
養殖水體類型多種多樣，如池塘、水庫、湖泊、灘涂、近海甚至遠海。水域生態系統不僅包含一般生態系統所具有的生產者、消費者、分解者，而且這些生物生活于多變的水環境中，水的物理環境(溫、光、流等)和化學環境(溶解氧、pH、氨等)也時刻都在變化。
目前流行的水產養殖系統多數是人工干預程度較高的半自然生態系統，系統中天然生產、消費、分解等自然生態系統的重要功能仍然在起作用，甚至起著主導作用，但由于養殖水體中放養動物的生物量如此之大，以致于必須進行人工干預來維持養殖生態系統結構和功能的穩定，如投飼以彌補初級生產量的不足，增氧以滿足強列的呼吸需要。因此，多數水產養殖系統的能源來自陽光和飼料，屬于陽光和飼料能源雙驅動系統。
與其他養殖業有所不同，水產養殖既有直接養殖(栽培)植物的生產方式(如海藻栽培)，也有將植物蛋白轉化為動物蛋白的養殖方式(如投草喂草魚)，還有將低值動物蛋白轉化為高值動物蛋白的養殖方式(如投餌料魚養鱖魚)。另外，受水產品市場價格驅動，我國很多養殖水體的養殖種類會經常調整。養殖種類的變化會帶來養殖方式的變化，因此，我國一些養殖水域生態系統的結構和功能除受自然演替影響外更多地是受人為影響而變化。
? 服務于產業發展的應用性和學科交叉性
水產養殖系統具有三大基本功能，即食物生產、價值增殖和環境維持。這三大功能是一個對立統一的有機整體，各種功能的協調平衡是水產養殖業可持續發展的保障。
回顧歷史，3100多年前我國開始的小規模池塘養魚和歐洲11世紀末出現的池塘養魚都應是為食用而進行的生產活動。盡管羅馬的僧侶有時也會將多余的養殖魚類施舍給周邊的貧民，但其主要目的還應是自我供給。那時的水產養殖系統僅是為生產食物而建立的簡單生產系統。
后來，隨著池塘養魚規模的擴大，所生產的水產品除供自己享用外還有了一定的剩余，水產品進行以物易物的交換和買賣就成了自然而然的行為。自那時起，水產養殖就不僅僅再是一種單純的食物生產活動，其又具有了經濟活動(價值增殖)的功能。
在過去幾千年的絕大多數時間內，水產養殖規模并不大，就整體而言，那時粗放的水產養殖活動對養殖水體的水質或周邊環境并沒有產生明顯的影響。自1970年代起，由于水產科技的進步，一些集約化養殖方式大規模發展起來，養殖產量空前提高，超水體環境負荷養殖的案例時常出現，水產養殖的水質安全和對環境的負面影響也開始引起關注。人們逐漸認識到，水產養殖系統具有維持養殖生物生活環境并保障其安全的功能，同時，其又是大生態系統的一部分，與其周邊環境有著復雜的相互作用關系。
水產養殖業可持續發展就是平衡發揮水產養殖系統的上述三大基本功能，在維持良好環境的前提下，實現食物生產和價值增殖綜合效益的最大化。
展 望
當前，我國水產養殖業的發展同時面臨著增產、減排、節能任務，其復雜性和艱巨性在古今中外絕無僅有。就目前的發展方式而言，集約化發展可以解決增產問題，全封閉循環水養殖可以解決排污問題，但隨著集約化程度的提高，生產單位產品的能耗即CO2排放量也會急劇增加。在我國人口還在繼續增加和全球氣候急劇變化的大背景下，我們既需要應對食物安全也不能忽視環境保護，既要認真對待短期急需又要考慮長遠發展，時代在呼喚水產養殖業發展模式的創新。
眾多國家實施農業集約化發展的實踐表明，集約化農業在增加糧食產量和生產效率的同時也付出了昂貴的環境代價。為此，國際一些知名學者也提出了農業可持續集約化理念，目標是在消除饑餓、貧困的同時仍給人類保留著良好的生存環境。
水產養殖生態學的核心任務是為創建產業發展急需的養殖模式奠定理論基礎。我們實驗室應國家急需研發過基于增產目的的大水面(湖泊、水庫)放養、鹽堿地漁—農綜合利用的模式與原理，研發過基于經濟和環境雙贏的池塘綜合養殖模式與原理，等等，現在國家急需水產養殖生態集約化養殖模式與原理。生態集約化養殖是指在保護環境、促進經濟社會發展的前提下，高效地生產安全的水產品，其追求的是增產、節能、減排三者綜合效益的最大化。
養殖模式的創新需要以思想方法進步為基礎。在解決極其復雜系統問題上我國有很好的傳統文化和方法可以借鑒。我國一千多年前就有稻田養草魚的記載。這一綜合養殖模式是中華先輩們的偉大創舉，是我國傳統哲學思維在水產養殖生產中的實踐。在西方，人們習慣于非此即彼的零和思維，比較典型的是18世紀人們對大規模生產活動的2種完全相反的態度：一種是以18世紀英國牧師、自然博物學者懷特(Gilbert White，1720～1793)為代表的田園主義的觀點，倡導一種簡單、和諧的生活，目的是恢復到一種與其它有機體和平共存的狀態；另一種則是以林奈(Carolus Linnaeus，1707～1778)為代表的“帝國式的態度”，即通過理性的實踐和艱苦的勞動實現對自然的征服。類似的極端對立的思想在現代經濟活動中仍有反映，如經濟樂觀論與環境悲觀論。稻田養草魚這一綜合水產養殖模式很好地實現了草魚(吃禾苗)與水稻的對立統一。其技術關鍵是，待禾苗長到一定規格時再放養稍小規格的草魚。在這一條件下它們間的對立關系發生了轉化，剩下的僅是互利關系。
其實，現在我國水產養殖業面臨的問題也是一個辯證的對立統一體。粗放的水產養殖系統可以做到低碳，但滿足不了人們對高產的需求；工廠化循環水養殖系統可以滿足人們對高產的需求，但它很可能會是一個高碳的生產系統。長遠地看，水產養殖業的發展既應考慮國民對食物的需求也應關注環境保護，也就是既要“集約”又要“生態”地發展。解決海水魚類養殖污染的根本出路在于離岸深遠海養殖。在近岸開展投飼養殖無疑會造成污染，而在“貧瘠”的深遠海開展適度分散的投飼養殖活動則可能是有益的“施肥”。
水產養殖系統是典型的生態經濟系統，簡單地用生態學或經濟學方法都會有失偏頗。粗放的養殖方式通常具有較高的生態效益，而單種類高密度精養方式具有較高的表觀經濟效益，生態集約化養殖模式應該是能夠兼顧生態效益和經濟利益的養殖方式。該模式的創建需要用生態經濟學方法進行研究和評判。
我國正在實現漁業大國向強國的轉變，水產養殖業也面臨生產方式調整的挑戰與機遇，內陸和近海水域發展不投飼的無公害養殖和海洋牧場已是大勢所趨,投飼養殖除向陸基工業化、深藍漁業發展外也是別無選擇。水產養殖生態學任重道遠！