水產食品生產簡介

歡迎來到水產食品生產系統的學習筆記！本章節屬於 AQA A Level 環境科學課程中生物資源的部分。

我們通常認為農業是在陸地上進行的，但數千年來，人類一直依賴水域系統進行野生捕獵和人工養殖。在本章中，我們將探討為什麼海洋的某些部分是生物沙漠，而其他部分卻生機盎然；商業捕魚如何運作及其對環境的影響；用於可持續管理野生漁業的方法；以及如何利用水產養殖來培育水生生物。

1. 海洋生產力：為什麼海洋資源分佈不均

就像陸地植物需要陽光和肥料才能生長一樣，海洋生產力（水生系統中產生生物量的速率）取決於兩個主要因素：光照和營養物質。

光照水平：透光層 (Photic Zone)

大多數海洋生物始於微小的光合作用生物，稱為浮游植物 (phytoplankton)。由於它們需要陽光進行光合作用，因此必須留在光線充足的水域：
• 透光層 (Photic Zone)：上層光照充足的水層，該處的光照強度高到足以使光合作用超過呼吸作用。
• 無光層 (Aphotic Zone)：陽光無法穿透的深層區域，這意味著無法進行光合作用。

營養物質的作用

即使有充足的光照，如果缺乏必需的無機營養物質，尤其是硝酸鹽（\( \text{NO}_3^- \)）和磷酸鹽（\( \text{PO}_4^{3-} \)），浮游植物也無法生長。這些營養物質控制著初級生物生產力。

生產力比較

• 公海：這些區域就像「生物沙漠」。儘管透光層有充足的陽光，但死亡的有機物會沉降，將營養物質鎖在缺乏光照的深層黑暗無光層中。
• 沿海地區：這些地區的生產力很高，因為地表徑流和河流將陸地上的礦物營養物質沖刷進淺水區，該處陽光可到達或接近海床。
• 湧升流地區：洋流將深層、寒冷且富含營養的海水向上推入透光層。這些區域支撐著地球上一些生產力最高的漁場（例如秘魯湧升流系統）。

核心原理： 只有當強光和豐富的營養物質在透光層同時存在時，海洋生產力才會達到最高。

2. 捕魚：工業化狩獵

捕魚的獨特之處在於，它是人類最後一次對野生動物進行的大規模、工業化狩獵活動。商業捕撈技術針對不同的水深區域和物種。

常見的商業捕魚方法

中層/表層捕撈方法（中層水域和海面物種，例如鮪魚、鯖魚、鯡魚）：
• 中層拖網 (Pelagic Trawling)：將漁網拖過中層水深，不與海床接觸。
• 圍網捕魚 (Purse Seining)：用垂直的簾狀網具圍住群游的中上層魚群，然後將底部拉緊閉合。
• 流刺網 (Drift Netting)：在海面附近垂直懸掛漁網，魚類游入時鰓部會被網目纏住而被捕獲。
• 中上層延繩釣 (Pelagic Long Lining)：漂浮在海面或中層水域的主線長達數公里，上面連接著數千條帶餌的支線。

底層捕撈方法（棲息於海床的物種，例如鱈魚、黑線鱈、比目魚、貝類/甲殼類）：
• 底層拖網 (Demersal Trawling)：沿著洋底拖曳沉重的加重漁網和網板 (otter boards)。
• 底層延繩釣 (Demersal Long Lining)：將帶餌的長線固定在海床上。
• 貝類/甲殼類誘捕器：放置在海床上用於捕撈甲殼動物（螃蟹、龍蝦）的帶餌籠子或陷阱。

捕魚對環境的影響

• 種群數量下降 / 過度捕撈：捕撈造成的死亡率超過了補充量和生長量，導致繁殖種群枯竭。
• 兼捕 (By-catch)：意外捕獲並丟棄非目標物種（例如未成熟的幼魚、海龜、鯨豚類、信天翁）。
• 幽靈捕魚 (Ghost Fishing)：廢棄或丟失的漁具在水下無限期地持續誘捕並殺死生物。
• 海底破壞：底層漁具沖刷洋底，摧毀底棲生物群落、冷水珊瑚和育苗場。
• 改變年齡結構和體型選擇：選擇性地捕撈體型最大、生長最快的個體，留下的都是繁殖能力較低的小型年輕魚類（大型產卵親魚會不成比例地產出更多且質量更高的魚卵）。

3. 管理魚類資源與可持續漁業

為了維持野生漁業的可持續性，捕撈量絕不能超過魚類資源的再生能力。

最高持續產量 (Maximum Sustainable Yield, MSY)

最高持續產量 (MSY) 是指在不耗盡長期魚類種群的前提下，所能持續獲取的最大捕撈量。計算 MSY 依賴於評估：
• 生物量 (Biomass)：魚類種群的現存總質量。
• 補充量 (Recruitment)：通過繁殖和成長成熟進入可捕撈種群的新個體數量。
• 生長速率：單個個體隨時間推移在體型和質量上的增長。
• 死亡率：自然死亡（捕食、疾病、衰老）與捕撈死亡的比較。

減少捕魚影響的方法

• 捕撈配額：根據 MSY 的科學估算設定總可捕量 (TACs)。
• 捕撈努力量限制：通過限制船隻大小、發動機功率、漁具尺寸以及允許出海的天數來規範捕撈能力。
• 網具設計改進：使用更大的網目尺寸、方目網片（在受拉力時仍保持張開）以及逃生網片 / 兼捕減少裝置 (BRDs)。
• 聲學驅逐裝置：在網具上使用聲學「發聲器 (pingers)」以驅趕海洋哺乳動物。
• 幽靈漁具控制：在誘捕器逃生口採用可生物降解材料，並使用無線電追蹤浮標打撈丟失的漁具。
• 尺寸法規：設定最低捕撈尺寸以確保個體至少繁殖一次，並設定最高捕撈尺寸以保護高繁殖力的大型產卵親魚。
• 空間和時間限制：實施禁捕區（海洋保護區）以及在產卵高峰期實行禁漁期。
• 人工繁育與放流：資源增殖計劃，在孵化場培育幼體或幼魚並放流至天然水域。

4. 水產養殖：水域耕作

水產養殖 (Aquaculture) 包括在受控條件下培育水生生物（魚類、軟體動物、甲殼動物、藻類）。養殖模式涵蓋從低投入的粗放式系統（例如沿海牡蠣床、鯉魚池）到高投入的集約式系統（例如鮭魚網箱）。

水產養殖原則與生產力控制

• 物種選擇：選擇適應當地非生物條件、生長速度快且市場價值高的物種。
• 種群選擇與基因控制：針對抗病性、快速生長、飼料轉化率和溫順度進行選擇性育種（或培育三倍體以防止繁殖消耗能量）。
• 非生物因素控制：調節水溫、溶解氧水平、光照水平（控制光週期以調控成熟期），並保持足夠的水流以供應氧氣並沖走代謝廢物。
• 生物相互作用與競爭控制：管理種內競爭（通過按體型分選魚類並維持適當的養殖密度）和種間競爭/捕食（使用防護網隔離）。
• 疾病控制：利用疫苗接種、生物防治（例如用清潔瀨魚防治海蝨）、降低養殖密度，以及合理且最低限度地使用獸藥（抗生素/抗真菌藥物）。

水產養殖的環境影響

• 有機廢物與富營養化：未食用的飼料和排泄物會富集營養物質（氮和磷），帶來局部缺氧的風險。
• 逃逸與基因污染：逃逸的養殖魚類會與野生種群競爭食物/產卵場，並通過雜交稀釋野生基因庫。
• 農藥和化學品釋放：合成抗寄生蟲藥（用於治療海蝨等體外寄生蟲）可能對非目標的野生甲殼動物產生毒性。
• 營養級效率（投入產出比）：養殖食肉物種（如鮭魚、海鱸）需要捕撈野生中上層魚類（如秘魯鯷、玉筋魚）加工成魚粉和魚油，這代表著生態轉化效率較低。

可持續水產養殖方法

• 降低養殖密度：減少壓力、寄生蟲傳播以及對藥物的需求。
• 混養與綜合多營養級水產養殖 (IMTA)：將來自不同營養級的物種養殖在一起（例如，魚類與濾食性雙殼類一同養殖以消耗有機顆粒物，並搭配大型藻類/海藻以吸收溶解的無機營養物質），實現營養循環閉合。

總結與記憶小撇步

• 生產力： 需要光照 + 營養物質。在沿海和湧升流區域最高；在公海最低。
• 漁具類型： 中層/表層 (Pelagic) = 開放水體（拖網、流刺網、圍網、中上層延繩釣）；底層 (Demersal) = 海床（網板拖網、底層延繩釣、誘捕籠）。
• 管理工具： 配額、努力量限制、網目/逃生網片、聲學發聲器、尺寸限制（最小和最大）、禁捕區以及可生物降解/可追蹤的漁具。
• 水產養殖可持續性： IMTA、低養殖密度、草食性/低營養級物種以及防止逃逸。