第七章海洋生物资源开发技术

第七章海洋生物资源开发技术海洋生物为海洋中具有生命的物体的总称，包括海洋动物、海洋植物和海洋微生物三大类。按其生物活动方式和栖息环境可分为：底栖生物、浮游生物和游泳生物三大类。地球上约80%的动物生活在海洋中，陆生动物门类和种类大大少于海洋生物。现有的海洋捕捞能力已接近或超过传统渔业资源的再生能力，传统渔业已难以大幅度提高产量。因而，人们研究利用海洋生物资源开发技术和海洋生物工程等手段，开发利用潜力巨大的海洋生物资源，尤其是海洋高新捕捞技术、海洋牧场开发技术、海洋生物药物和工业原料开发技术。第一节海洋生物资源一、海洋生物资源及特点海洋生物资源是有生命的、能自行增值和不断更新的海洋资源。其最大特点在于它能够通过生物个体的繁殖、发育、生长和新老替代，使资源得到更新、补充，具有一定的自我调节能力，保持生态平衡，因而有人称它为“再生性资源”或“可补性资源”。海洋生物资源包括:（一）.水产资源、也称海洋渔业资源，是海洋生物中最重要的种类。包括在海洋中生长的鱼类、贝类、甲壳类、头足类、哺乳类和藻类等动植物。世界上水产品总量的90%左右在海洋水域捕捞，其中海洋鱼类产品占80%-90%。人类每年约从海洋中获取8000万吨水产品，而大部分是在仅占海洋总面积7.6%的大陆架捕捞，因此，海洋渔业资源的开发还有充分的潜力。（二）.浮游生物资源、浮游生物包括浮游植物和浮游动物两大类，大多数没有自泳能力，只能随波逐流。浮游植物为悬浮于水中的微小藻类植物，多分布于水域的上层，个体极小，繁殖特快。浮游植物可利用阳光将二氧化碳和水转化成淀粉和葡萄糖，把无机物经过同化作用转变成植物性有机物，同时释放出氧气。地球上的氧气70%是浮游植物通过光合作用释放出来的。所以浮游植物的多寡影响着其它海洋生物资源的分布，因此，称其为初级生产者。浮游动物游泳能力很弱，只能随波逐流、营漂泊生活。它们多数个体很小，构造最简单，但种类很多。依靠吃浮游植物生活，将植物有机物转化为动物有机物，属于次级生产者。对海洋有机物起到了积累、库藏的作用。（三）.微生物资源、分布：海洋微生物为广泛存在于浅海区域、外海水域及深海海底等。形态及类型：微生物通常是单细胞的，也有简单的多细胞和没有典型细胞形态的类型，一般包括细菌、放线菌、真菌等。作用：海洋微生物中的海洋细菌（包括腐生和寄生种类），能把动植物尸体再分解为无机盐，供植物吸收。（四）.药物资源。海洋生物种有不少种类可作药用。自古以来我国就用海马、海龙、珍珠粉、海粉等作药材。目前，对海洋生物药物的研究，主要着眼于寻找抗肿瘤、防治心血管疾病、止血、抗凝、抗炎、抗真菌、抗细菌和抗病毒等药物，以及具有特异生物活性的化合物。二、海洋食物链海洋食物链概念：为在海洋生物群落中，从植物、细菌或有机物开始，经过植食性动物至各级肉食性动物，依次形成摄食与被食者的营养关系成为海洋食物链。海洋生物的捕食与被捕食的关系：概括起来就是浮游植物→浮游动物→小型鱼类→大型鱼类→更大型凶猛鱼类及海兽这一连串的联系，这最后一部分叫做最高捕食者或最终捕食者。海洋生物的营养阶层：捕食者的个体数一般总是比被捕食者的个体数少。随着营养级向上一级的推移，生物数量按几何级数减少。若把各营养级的生物数从下往上垒起来，就成为金字塔状。多数情况下食物链之间的关系错综复杂。人们把这种复杂的食物联系叫食物网。三、海洋生物资源的经济利用人类所利用的总动物蛋白质（包括饲料用的鱼粉），约有12.5%-20%来源于海洋生物资源。全球海洋生物资源的资源量，粗略估计约为600至700亿吨，目前的年捕捞量仅占0.01%多，约8000万吨左右。不破坏生态平衡的条件下，每年可捕量1.5—2亿吨。海洋生物资源进一步开发利用的途径为开发远洋（如南大洋）和深海的鱼类及大型无脊椎动物。首先是水深200～2000米及更深处的资源。二开发海洋食物链级次较低的种类，如南极磷虾资源。三大力发展大陆架水域的海水养殖和增殖业（如放养鱼、贝类和虾等），实现海洋水产生产农牧化。第二节渔业资源调查与捕捞技术海洋渔业生存是人类最早的活动之一。20世纪50年代初探鱼仪的广泛应用，结束了单纯凭借经验进行捕鱼生产的历史。探鱼仪的普遍使用视为海洋渔业生产划时代变革的重要标志。60年代初海洋拖网渔业收到普遍重视，对已拖网渔业来说，除了借助声学探测设备来掌握鱼群信息和发现可供捕捞的渔场外，还必须利用声学遥测仪器来测定水下拖网状态及进网鱼量。世界渔船吨位呈增大趋势，船上普遍装备高效率渔具、导航仪及船用传真机。渔船航速快，捕鱼效率高。但是高效率渔具对渔业资源也造成一定的破坏。因此，要能设计出能够保护幼鱼资源，能耗低的渔具，这种渔具对鱼群个体具有选择性，最大限度地减轻对渔业资源的破坏，这样才能最佳利用渔业资源。一、渔业遥感技术装在飞机或卫星上的传感器用来测定与鱼群分布有关的海况，间接地发现鱼群，然后由无线电通讯与渔船联系，告知鱼群集中的海域位置。是一种综合的探鱼技术，其特点是探测范围大、速度快、信息量大。激光探鱼仪，能搜寻大面积海域的鱼况。遥感探鱼都是用电磁波的方式他们能迅速得到整个地球表面的各种参数，包括海洋表层的参数。而要达到海洋深处的鱼群信息，只能用声波。它的传播衰减比电磁波小得多二、海洋鱼类生态遥测对哺乳累海洋鱼类，可将小型无线电信标安放于哺乳类海洋动物的背鳍上，借助于上浮水面呼吸排气之机跟踪哺乳类海洋动物的运动途径，但是水下活动就无法得知了。三、探鱼技术（一）垂直探鱼仪利用超声波沿垂直于海平面方向探测鱼群，多用于鱼群探查和资源的评估。探鱼仪主要由两部分构成，一是声波发射器，一是回声接收及显示器。其基本原理是：声波发射器向水下发射超声脉冲，当声波遇到水中的物体、鱼群或海底时，就会产生发射回波，回声接收及显示器接收这种回波，加以放大、分析，就能显示出有无鱼群。缺点：垂直探鱼仪的作用范围只限于船的下方，对船周围的鱼群就难以发现。（二）水平探鱼仪利用超声波沿水平方向的传播来探测鱼群。其最大的用途是估计鱼群的大小和范围，这是垂直探鱼仪不容易做到的。渔业上采用的水平探鱼仪，可分为单波束的（如搜索水平探鱼仪）和多波束的（如多普勒水平探鱼仪）两种。其中多波束的水平探鱼仪采用相应旋转指向性发射和多波束接收，效率高、探测能力强，回波信号的强弱可用8-16种色彩分别表示。（三）网位仪利用声学方法遥测网情和进网鱼量的水声仪器，网位姿态正确与否直接影响现场捕捞效率。只有掌握网内外鱼群分布以及水下网情，才有可能及时调整网具，对鱼群实施瞄准捕捞。由网上和船上两部分设备所构成的遥测系统。网上部分是一个能承受外压的圆柱形水密装置，它安装于拖网上侧的浮子网中央，其内部相当于装了两台小型探鱼仪。其中一台探鱼仪发射波束朝向水面，用于探测网深以及网外（指渔网上方）鱼群分布；另一台探鱼仪发射束则垂直向下，它用来测量网口张开高度、进网鱼量、渔网离海底高度以及网下方的网外鱼群分布。测得的信息经调制后由网位仪中的遥测发射机向海洋空间辐射出去。船上曳船式换能器接收到得这些信息，由船上接收器解调提取网上遥测数据。图中列举了网位仪的遥测记录。浮子网中央是记录器的起始零点，A是海面回波，B是海底回波，C是网口高度，D是进网鱼群分布，E是网外（上方）鱼群记录。（四）无网捕鱼技术无网捕鱼：在光诱捕鱼、声诱捕鱼以及电气捕鱼技术基础上发展起来的综合性不与方法它用吸鱼泵将鱼直接从海中吸到船上，而不用鱼网。无网捕鱼的具体做法是将渔船驶至渔场，打开探鱼仪，测知鱼群的所在方位、游泳速度，再将船驶近鱼群，然后打开诱鱼设备，如诱鱼灯、声音诱鱼、电场集鱼等设备诱集鱼群，待大量的鱼群被诱集到船边时，启动脉冲电流或调节集鱼灯的光线，把鱼群诱集到一个很小的范围，再启动船上的吸鱼泵，瞬间便会将鱼像抽水一样吸到船上。现在常用的无网捕鱼方法主要有：音响诱鱼；灯光诱鱼；催眠捕鱼；气幕捕鱼；磁性捕鱼。随着科学随着科学技术的发展，无网捕鱼正在进一步完善，声光泵和声电泵等多种技术、用声波或饵料取代电场集鱼、新光源的研制和应用、大功率潜水吸鱼泵和低耗高效的脉冲电流发生器等，这些技术和仪器的研制成功，会极大地提高无网捕鱼的效率。捕鱼网具捕鱼的网具多种多样，视捕捞对象和区域的不同而异。围网：是一个长带状的网，其上缘加浮子，下缘加沉子，网的中部稍宽，两端稍窄。主要捕捞中上层鱼类。全世界的围网渔业生产量占总渔获量的三分之一左右。拖网：是海上主要的捕鱼网具。其基本结构式把一个袋形的网放在水底拖曳捕鱼。网的两端有长的袖网，再各连接一条长的拖绳，就像一个巨大的口袋。主要捕捞各种中下层或底层鱼类。优点：它具有作业范围广、捕捞效率高等特性，发展很快。缺点：但这种网具在海底拖来拖去，大量伤害幼鱼，对资源破坏较大。流刺网：简称流网。渔船在水中将网放成一条直线，截断鱼群通路。当鱼游向网具时，头钻进网眼内，网线恰好卡在鳃盖后缘鳃裂处，使其进退两难而被捕获。作业时网在水里，有风顺风，无风顺流，任凭网具和渔船飘动。这种方法主要用于捕鲐、鳓等鱼类。优点：不伤害幼鱼。延绳钓：是一种传统的重要捕鱼工具，基本结构是在一条很长的钓绳干线上，等距离地结上若干条与海面垂直的支线，其上挂着钓钩，钓捕觅饵上钩的鱼。主要用于捕捞体型较大又较分散的鱼类，如金枪鱼、鲨鱼等。优点：渔具简单，捕获的鱼个体一般都较大，且多是人们喜爱的重要经济鱼类。还可以在拖网不能作业的海区捕鱼，可以利用小吨位渔船，并能维护鱼类栖息的生态环境，捕捞效果稳定。海水养殖是利用浅海、滩涂、港湾等国土水域资源进行饲养和繁殖海产经济动植物的生产，是人类定向利用海洋生物资源、发展海洋水产业的重要途径之一。海水增殖是指用人工方法改善和促进养殖水生生物的繁殖和育苗的条件，使之达到稳定和恢复其种群资源的目的。海水鱼类增养殖技术:网箱养鱼--利用合成纤维网片或金属网片，经剪裁、缝合、装配成一定性状的箱体；将其设置在较大的水域中的养鱼方式。网箱养鱼原理:1.网箱内外水体交换，养殖鱼类处于活水环境。2.养殖鱼类摄食效率高。3.养殖鱼类代谢产物对自身影响小。4.活动代谢消耗能量小，有利于生长。网箱养鱼发达国家如挪威，海上网箱最大的1.2万立方米；材料轻，抗风浪能力大，抗老化，安装方便，在波高12米的巨浪下，网箱不变形，不影响网箱内鱼类的行为。（三）放养时间和规格：2cm就可网箱饲养。（四）放养密度：并随鱼体的长大，及时换箱和调整密度。全长3-5cm，1000尾/m2左右。5-8cm；300-400尾/m2。10cm左右，100尾/m2。50g鱼种，放养15-20kg/m2，超过25kg。网箱的结构及材料基本结构：箱体（网衣）、框架、浮子、沉子（固定装置）。常用材料：（1）箱体网衣：镀锌铁丝网、聚乙烯网片和聚酰胺（尼龙）网片。（2）框架：毛竹、木料、钢管、聚乙烯管、碳纤维管。（3）浮子：泡沫塑料、塑料桶、铁桶、聚乙烯管等。（4）沉子（固定装置）：铅块、铁管底框、铁锚、水泥坨子等。网箱的类型（一）固定式网箱优点：结构简单、坚固，管理方便；缺点：不能移动，有效体积受水位影响；水交换差，饵料和粪便积累，对水质污染相对较重。适应范围：水位稳定的浅水区，湖泊中多采用。（二）沉水式网箱优点：有效体积不受水位影响，网衣附着物少，受风浪影响小；缺点：结构复杂，投饵管理操作不便，不利于观察鱼类活动情况。（三）浮动式网箱适用范围：风浪大的水域，海水鱼类养殖常采用，也可用于温水性鱼类的越冬和冷水性鱼类渡夏。（三）浮动式网箱借助于浮子或框架的浮力使网箱漂浮于水上（网身沉于水下，网口浮于水面）。浮动式网箱结构简单，网箱的有效体积不因水位波动而变化；抗风力较强，移动方便，可随水位、风向、水流而浮动，水交换状况好，应用广泛。（四）现代抗风浪（深水）网箱现代网箱的优点：1.框架材料抗拉力强、柔韧性好；设计结构合理，抗风浪性能高；网衣涂防紫外线、防污损生物膜；寿命15年。2.扩大养殖水域，减轻环境压力。3.水体大，环境稳定，养鱼鱼类生长快，品质好。4.适宜集约化管理，自动化程度高。形状和规格：圆形，直径多为25～30m，深度可达40m，可养鱼200t，日投饵6t。框架材料：高密