在地球南极附近的水域,生活着一种资源量极为丰富的物种,它就是南极磷虾:一种小型甲壳类动物,常见体长只有6cm,体重仅有2g。由于种群密度高、栖息范围广,南极磷虾的生物量高达数亿吨,被称为“地球上最大的动物蛋白库”。
作为蓝色星球上数量最多的单物种生物之一,南极磷虾长期与世隔绝,直到20世纪70年代被人类发现、捕捞,其神秘面纱才被揭开。这种小虾的资源价值不可估量,每年的生物学可捕量高达1亿吨,而当前全球每年的渔获量只有20~40万吨,巅峰产量也不过52万吨。
因此,南极磷虾的开发水平很低,具有成为战略储备资源的潜质。在全球的“磷虾竞赛”中,中国渔船成了最大的“黑马”,技术与装备在西方的封锁中强势崛起,预示着新时代即将到来。
南极磷虾:实际的储量可能高达60亿吨
南极大陆是气候高寒的独立大陆,总面积1424万平方千米,四周被广阔冰冷的南大洋包围,环南极的海域面积达3200万平方公里。可以说,整个南大洋几乎都是南极磷虾的自然分布区。陆缘的威德尔海、阿蒙森海、罗斯海及南印度洋都是著名的天然渔场,蕴含着丰富的磷虾资源。
在南极水域,已知的磷虾物种共有8种,分别是:大磷虾、晶磷虾、冷磷虾、三刺磷虾、瓦式磷虾、近樱磷虾、长额樱磷虾、长额磷虾。八种虾中,数量占绝对优势的是南极大磷虾,这种虾富含高蛋白质,营养丰富,虾肉无污染,素有“海上人参”的美誉。
南极磷虾的首要特点是数量惊人,在2009年,科学家就对其生物量展开了评估,估计值为0.05Gt C,和人类的总生物量相当。南极磷虾能建立如此大的规模,离不开优越的自然条件:南大洋拥有世界最大的浮游生物群落,初级生产量为全球之最,而磷虾作为生态链中的初级消费者,直接以浮游生物为食,其生物量位居第二,接着是以磷虾为食的鱼类和鱿鱼,最后才是海豹、企鹅、鲸鱼等高等生物。
另一个特点则是聚群习性,聚群密度可达10000~30000尾/m³,这也为渔业捕捞提供了有利条件。据观察,成年磷虾喜欢在从海面至100m水层中觅食,时常会形成粉红色的螺旋状“虾团”,团聚形态变化莫测。科学家发现,磷虾群的规模大小不一,平均长度从100m到数千米不等,常见厚度在15~100m左右。最壮观的虾群能将大片海水染红,其轮廓在太空中肉眼可见,还能通过监测卫星追踪、定位。
根据2009年的《动物迁徙》记载,一群南极磷虾的覆盖面积曾达到450平方公里,深度约有200m,科学家估计,这批磷虾的重量可能超过200万吨。按照单尾磷虾体重2g计算,这群磷虾的数量就多达10000亿只!
这一数量和磷虾的总量相比还只是九牛一毛。根据1977~1986年国际组织的联合调查,南大洋中的磷虾蕴藏量估计为6.5亿~10亿吨!新的研究还发现,水下2000~3000m深的海域也有着丰富的磷虾资源,算上深层的磷虾群,实际的储量可能高达60亿吨,这也是南极海洋生物资源委员会给出的最大估计值!
可以说,南极磷虾是南极地区最成功的物种之一,它们不仅数量庞大,而且喜欢聚集到一起,形成一个庞大的虾群,远远看去就像蓝蓝的海水中,投射一朵粉红色的云朵,被称为“虾云”,这朵吓云密度最高的时候,1立方米的海水中就有3万只磷虾。
南极磷虾主要是海上的浮游植物为食,由于其天性喜欢寒冷的水温,所以南极海域丰富的浮游生物和冰冷的海水,成为南极磷虾理想的栖息地。
由于众多的海洋生物都以磷虾为食,在捕食者与被捕食者之间斗智斗勇下,南极磷虾练就了一项奇特的本领,那就是可以垂直迁徙。它们白天可以下潜到较深的海水中,躲避那些捕食者,而到晚上,它们又上升到浅层的海水中,去食用那些浮游生物。
科学家完成南极磷虾基因组图谱破译
今年3月份中国水产科学研究院黄海水产研究所海水养殖生物育种与可持续产出全国重点实验室联合青岛华大基因研究院等机构,在南极磷虾超大基因组组装、极端环境适应和群体历史演化研究方面取得突破性进展。相关研究成果已于北京时间2日被国际知名学术刊物《细胞》正式在线发表。
种群规模庞大的南极磷虾,是人类重要的蛋白质储存库和战略资源,在南极生态系统的物质和营养运输过程中发挥着关键作用,也是南大洋生态系统生物和功能多样性的关键物种。但由于其超大且复杂的基因组结构特征,南极磷虾的繁衍与生存之谜,一直未有明确答案。
此次来自中国、德国、澳大利亚、意大利等国的科研人员,在中国水产科学研究院黄海水产研究所、青岛华大基因研究院主导下,利用新一代测序技术对南极磷虾开展了高深度的基因组测序、组装和分析,最终得到了48Gb的超大动物基因组。这一数量约为人类基因组的16倍。
科研人员还发现在南极磷虾进化过程中经历了两次基因组爆发式扩张。相较其他甲壳类生物,其基因组重复序列含量达92.45%,也远超科学界进行过类似研究的物种。
在进一步研究中,科研人员完善了南极磷虾生物钟的双反馈回路,发现南极磷虾已进化出由昼夜节律系统控制的身体适应和行为模式,相关基因也已为适应极地生存特殊环境奠定遗传基础。
采集自不同区域的南极磷虾样本,具有较高的遗传连通性,地理群体之间没有实质性差异。在群体历史演化的研究上,科研团队发现南极磷虾的有效种群大小先在1000万年前急剧减少、又在10万年前出现反弹扩张。前者与当时气候的剧烈波动和南大洋温度的整体下降相吻合,后者或因较冷的温度拓展了海冰面积、扩大了磷虾栖息地,进而推动种群的扩张。
“这些成果通过基因组学和群体遗传学的深入分析,为海洋生物极端环境适应机制及其群体演化的深入解析提供了新的理论参考, 为生物多样性保护及后续海洋生物群体遗传学研究提供了实质性借鉴。”中国科学院海洋研究所研究员张琳琳说。
中国远洋渔船突破封锁
南极磷虾是诱人的资源宝藏,远洋渔船到了南极渔场,就相当于拾荒者发现了金山银山。在过去的60年,世界渔业国家纷纷将南极磷虾定为战略资源,各国竞相争夺,中国是当中起步较晚但发展迅速的后起之秀。
1、中国为何要走向远洋渔业?
20世纪80年代,我国近海渔业资源由盛转衰,舟山渔场、渤海渔场、南海渔场均出现疲态,主要渔获物种大幅减少。以舟山渔场为例,在50~60年代,舟山渔场正值黄金时期,捕捞量占全国海产的10%~20%,其中:1957年,小黄鱼捕捞量达到2.9万吨的最高水平;1967年,大黄鱼产量创下10.16万吨的历史新高;1974年,东海带鱼产量达到21.44万吨,同样刷新纪录。
但到了80年代,舟山渔场的四大海产一蹶不振,大小黄鱼依赖养殖,带鱼产量亦呈下滑趋势,这客观上加快了我国的远洋渔业战略。1985年,中国水产总公司派出由13艘拖网渔船、223名船员组成的第一支远洋船队远赴西非海域,揭开了我国远洋渔业的序幕。
相比于日本、挪威等国,我国远洋渔船的装备相对落后,再加上欧美国家不断打压、限制我国远洋渔业的发展,国内企业的生产成本日益增加,渔船装备迟迟难以完成现代化升级。在南极磷虾的开发上,中国渔船同样面临着技术封锁。
2、中国南极磷虾捕捞-加工船的困境
我国捕虾船的优势主要体现在数量上。在2017~2021年,我国每年获得作业许可的船只有2~4艘,和韩国的3~5艘、挪威的3~4艘相当,高于智利和乌克兰的1~2艘。但在渔船的质量上,我国的捕虾船专业化程度不高,现役船只大多是改造的二手进口拖网渔船,船龄普遍在20年以上,福荣海、龙腾、龙发等渔船都属于这种类型。在作业方式上,我国老一代捕虾船以艉滑道拖网作业为主,效率低、劳动量大、损失量多,竞争力逐渐落后于时代。
老旧的设备也制约着我国磷虾产量的提升,以2020年的数据为例子,该年全球南极磷虾迎来“大爆发”,总产量达到45万吨。这一年,挪威和中国都投入了四艘渔船,船只数量并列第一,但挪威的总产量高达24.5万吨,中国只有11.8万吨,相差了两倍多,问题的关键就出在渔船的捕捞效率上。
挪威的捕虾船是世界最先进的专业型远洋渔船,主机功率3960~6000kW不等,主要作业方式为桁杆泵吸。这种方式充分利用了南极磷虾喜集群、绵延范围大的特点,只需利用吸泵和囊网中的柔性管道,就能将水下鲜活的磷虾直接输送至船上,实现虾水分离,单船日产可达500吨以上。优点是避免了传统拖网渔船起网、放网时的繁琐作业,最大程度保留了磷虾的新鲜度,既减少了损失,又提高了效能。
更重要的是,磷虾体内含有高活性的消化酶,虾肉带有自溶的特征,容易腐败变质。此外,传统拖网在收网时,网内容积收缩,会导致磷虾相互挤压,虾壳及虾头中高含量的氟元素便会渗入虾体,影响食用功能。一般而言,只有在出水后1~3小时内加工完毕,磷虾才可加工成人类食品,若在3-10小时内加工完毕,则只能作为动物饲料,经济价值大打折扣。从这一角度看,连续泵吸的捕捞方式显然有利于保持磷虾的完整度,提高产品化率,创造出最高的经济效益。
为抹平差距,我国企业很早就开始谋求新型的专业捕虾船,但受限于造船技术,我国企业的早期策略是积极参与专业化南极磷虾船的竞购与合资,也就是引入发达国家的先进渔船和技术经验。但欧洲国家却强强联合,对我国磷虾产业实施技术封锁,试图阻止我国企业参与竞购与合作,导致我国在捕虾装备方面长期受制于人。直到“深蓝号”横空出世,西方的封锁才化为泡沫。
3、突破技术封锁:“深蓝号”横空出世
“深蓝号”是我国第一艘自主研制、建造的综合性捕捞加工一体船,船身总长114.45m,垂线间长105.3m,型宽22m,主机由两台4000kw的发动机组成,设计航速达16kn。
“深蓝号”最大的特点就是全面升级了捕捞技术,既能满足单拖网和传统艉滑道拖网作业,也能使用舷臂支架实施连续泵吸捕捞作业。船内还配有完整的虾肉、虾粉加工线和虾油处理系统,每天可轻松处理300吨鲜虾,100吨冻虾和4吨的虾肉,最大日产能达到600吨,极大提高了加工效率。
根据设计性能,“深蓝号”的年产量理论可达7~10万吨,与挪威的专业捕虾船不分伯仲。相比之下,我国老一代的福荣海渔船最多年产5~6万吨,新旧渔船差距明显,可见“深蓝号”的产能提升相当显著。
近年来,我国单季捕捞渔船已经跻身第一梯队,总产量位列第二,作业时长由2个月延长至9个月,基本覆盖了主要渔场(48区)和主要渔季(夏季)。当“深蓝号”全面参与南极磷虾的捕捞时,中国或可成为最大的赢家。
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