[科普中国]-南极磷虾

简介

南大洋磷虾的储存量很难有准确的数据。据1977年～1986年间由南极研究科学委员会和海洋研究科学委员会等国际组织联合的海上调查表明，南大洋的磷虾蕴藏量约为4～6亿吨。据此，生物学家们估计，如果每年磷虾的捕获量不超过5000万吨的话，不会影响南大洋海域的生态平衡，磷虾会正常地生长与发展。2

二十世纪七八十年代，以前苏联为首的一些国家开始对南极磷虾进行大规模商业化捕捞，最高年捕获量约为48万吨。随着前苏联解体，南极磷虾的捕获量骤减。其后，日本、韩国、挪威等国相继加入商业捕捞行列。3

形态特征南极磷虾长成达1-2厘米长，2克重。它的胸甲部份与甲壳相连。由于在甲壳两侧的胸甲短小，南极磷虾的鳃是肉眼可见的。它的足并非形成颚足，与其他的十足目有所不同。

南极磷虾有生物萤光器官，可以产生光。这些器官分布在南极磷虾的不同部位：一对在眼柱、另一对在第二至第七胸足的位置，及一个在腹片。这些发光器官能每隔2～3秒发出黄绿色的光。这些器官是高度发达，可以与电筒相比较：在器官的后面有一个凹反射体及在前方有一个晶体负责引导产生的光线，而整个器官可以用肌肉来旋转。这些光的功能仍是未知，有些假说指这些光是遮掩南极磷虾的影，在捕猎者前“隐形”；另一些猜测指这些光是对交配或夜间聚集有重要作用。南极磷虾的生物萤光器官包含了几种萤光物质。主要成份的最大萤光激发光及发射光分别可达355纳米及510纳米。1

分布范围南极磷虾主要集中于南冰洋。它们围绕着极地分布，最高密度是在大西洋区域1。

南冰洋的北面边界为大西洋、太平洋及印度洋区域，并且是由南极聚合带所划定。南极聚合带是一个绕极的海岸带，当中冰冻的南极海水在较暖的亚南极海水之下。这个聚合带约于南纬55°，由这里量度至南极洲，南冰洋的面积达3千2百万平方公里。这是北海的65倍。在冬天，这个区域的四份之三会由冰所覆盖，而约2千4百万平方公里的海面会在夏天不会结冰。海水温度在−1.3～3℃之间。

南冰洋的海水形成了一个海流系统。无论何时南冰洋都有着南极绕极流，表层海水会围绕着南极洲向东流动。靠近大陆，南极沿岸流却是逆时针方向流动。在两个极流之间，出现了大漩涡，例如威德尔海。南极磷虾聚集在这个海域，形成围绕南极洲的一大群族，并在整个地区进行基因交换。现时对它们的迁徙模式所知甚少，因仍未能追踪个别南极磷虾的运动。

南极磷虾是南极洲生态系统的重点物种，并且为鲸鱼、海豹、豹形海豹、海狗、食蟹海豹、鱿鱼、冰鱼、企鹅、信天翁及其他的鸟类提供了重要的食物来源。食蟹海豹有着特别的牙齿，就像一个完美的隔筛，可以从水中筛出南极磷虾。食蟹海豹是世界上最多的海豹，它的98%食物就是南极磷虾，每年消耗超过6千3百万吨。 豹形海豹亦有着相似的牙齿，南极磷虾是它饮食的45%。所有海豹每年一共消耗6千3百万至1亿3千万吨的南极磷虾，所有鲸鱼就消耗3千4百万至4千3百万吨，鸟类约1千5百万至2千万吨，鱿鱼约3千万至1亿吨，而鱼类则是1千万至2千万吨，总计每年是1亿5千2百万至3亿1千3百万吨。

在食物链中，在南极磷虾与它的猎物之的间涉及3至4步骤。而由南极磷虾至鲸鱼之间的步骤亦很大，这是只有南极生态系统才有的。南极磷虾只生活在南冰洋，在北大西洋及太平洋，主要分别是由北方磷虾及太平洋磷虾所支配的。

生活习性南极磷虾绝大多数生活在50米以浅的表层。4

南极磷虾的食道可以从它那透明的外壳看到是呈现绿色的，由此可知它们主要是以浮游植物为主要食物，尤其是细小的硅藻（约20微米）。硅藻会被它的胃齿臼磨碎，并在肝胰脏消化。南极磷虾亦可以捕食桡足亚纲、端足目及其他细小的浮游动物。它的食道是一直管，而消化效能则不是太高，因而其粪便仍有大量的碳。在水族箱，有发现南极磷虾会互相吃对方。当它们在水族箱内没有被喂食时,它们会脱壳缩小体型，这是其他动物所没有的。这可能是它们对在冬天食物供应限制的适应。1

南大洋的水温终年是低温，盐度也无大变化，没有江河流人等其他因素干扰，这样稳定的环境造成使磷虾变得娇嫩起来，应变能力差，环境略有变动就不能适应。磷虾的成体适宜在较高温和低盐的水域中生活。它的适温范围仅在0.64摄氏度～1.32摄氏度，如果温度大于1.80摄氏度就可能给它带来致命的危险。所以，南极磷虾只适宜生活在南极周围比较寒冷的海域，远离南极的海中是找不到南极磷虾的踪迹的。5

南极磷虾主要的产卵季节是由1月至3月，在大陆棚之上及深海海洋的上区域产卵。就所有磷虾目而言，雄性会将精子包附在雌性的生殖孔。为此，雄性的第一腹肢会作为交配工具。雌性每一次会产6,000～10,000个卵。这些卵在经生殖孔排出时，会被附于此的精囊所排出的精子受精。根据由英国RSS发现号而得的资料所作出的经典假说，南极磷虾的卵会按以下成长：0.6毫米的卵在下沉至大陆棚底部或海洋区域2,000～3,000米深时会开始进行原肠胚形成（卵发育成胚胎的过程）。当卵孵化时，第一无节幼体在它的三对脚的协助下开始向海面上升。其后两个的幼体阶段，称为第二无节幼体及后无节幼体同样是由卵黄所哺育。三星期后，幼小的磷虾会完成上浮。它们的数量在60米深水域会达至每升2只。当长大些时，额外的幼体阶段，称为第二及第三节胸幼体与第一至第六带叉幼体。这些阶段的特征是增加发展更多的脚、复眼及刚毛。当长约15毫米，南极磷虾开始有长成的习性。它们在二至三年后会达到成熟阶段。就像其他的甲壳亚门，南极磷虾必须脱壳成长。约每13～20日，南极磷虾会脱去它的几丁质外骨骼。1

磷虾卵的孵化却是在下沉(一二千米还可能更深—些)过程中进行的。具体地说，磷虾产卵后，其卵就开始往下沉，边下沉边孵化。磷虾卵下沉的速度很快，每天下沉约140～320米。三五天后可下沉到一二千米的深度，这时孵化也就结束了。孵化后的磷虾边变态发育，向上缓慢移动，当到达100米水层时，已成为能够直接主动摄食的幼虾了。下沉到上升的全部时间为三四周。4

营养成分南极磷虾具有典型的高蛋白、低脂肪的特点，含量分别为16.31% 和1.3%。并且磷虾矿物质含量丰富，为2.76%，高于日本对虾(1.6%)、蛤蜊(2.2%)等多种海产品。且其蛋白水解产物中氨基酸种类丰富，含有18 种氨基酸，其中包含人体所需的8 种必需氨基酸。其中，谷氨酸含量最高，赖氨酸次之。磷虾脂类中，以极性脂含量最高，甘油三酯次之，分别为总脂肪的56%～81% 和12%～38%。甾醇在南极磷虾中较少(约占4%～7%)，其中80%～100% 甾醇为胆固醇。南极磷虾不但营养物质丰富，还含有多种活性物质，如蛋白消化酶、类胞菌素氨基酸等6。

医用价值磷虾甲壳中含有大量的甲壳素。并且磷虾个体小、虾壳薄，易于从中提取出甲壳素。甲壳素又称为甲壳质、几丁质，主要存在于甲壳类动物中。它具有多种医药功能，如强化免疫功能、抑制癌细胞、降低胆固醇、降血压及降血糖等作用6。

磷虾体内含有一定量的虾青素，主要在甲壳中，约3～4mg/100g[8]。它在磷虾中主要以虾青素，虾青素单酯，虾青素双酯的形式存在。虾青素（学名3,3′- 二羟基-4,4′- 二酮基- β,β′- 胡萝卜素），是类胡萝卜素的一种，易酯化。虾青素具有抗氧化活性，其清除自由基的能力是β- 胡萝卜素的10倍以上。此外，虾青素还可预防糖尿病、肾病、增强免疫力、促进生长繁殖6。

南极磷虾中含有磷虾油，而在南极磷虾油中，含有EPA 和DHA，研究发现，磷虾油能有效降低大鼠血清总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平，从而达到降低血脂，预防冠心病、动脉粥样硬化等疾病的作用。并且在人体中具有很好的吸收性6。

经济价值南极磷虾的蕴藏量丰富的十分惊人，据1981～1990年，有多个国家参加的两次《南大洋生物资源储量调查》统计，南大洋磷虾资源的蕴藏量保守的估算也有6～10 亿吨，也有人估计有50亿吨之多。就以6～10亿吨的保守储量为基础，除了南大洋中各种鱼类、鲸、海豹、企鹅、海鸟每年的消耗以及磷虾自身的代谢死亡数量外，人类每年还可在南大洋捕捞0.6～1.0亿吨的南极磷虾资源量，而不会影响南大洋生物链的平衡，这一年度捕获量相当于全世界海洋水产品年捕获量的两倍。一位澳大利亚生物学家从一头蓝鲸的胃中发现，南极磷虾的重量竟达到1000公斤。由此可见，南极磷虾在南大洋中蕴藏量之巨大，它是南极最先提供给人类开发利用的资源。当前，已有俄罗斯、日本、波兰、挪威等国率先在南大洋进行南极磷虾的初级商业性捕捞。所以，南极磷虾资源被喻为人类未来的蛋白资源仓库。

国内的南极磷虾产业龙头企业暂时主要集中在 山东、辽宁、上海等地。辽宁远航渔业以加工虾丸、虾肉肠等食用产品为主，技术也在迅速提高中。上海南极磷虾企业以出口贸易为主。中国的南极磷虾产业发展势头良好，将成为世界主要南极磷虾产业发展地之一。

生存威胁南极地区有大量的渔业资源，磷虾资源尤为丰富。全世界有磷虾80多种，其中以南极磷虾为主。它们成群地生活在南冰洋中。据有关科考测算，南冰洋有磷虾数十亿吨，是蓝鲸、长须鲸、企鹅、海豹和很多鱼类的重要食物来源，也是人类渔业的捕捞对象。以挪威为主的许多国家每年从南极海域捕捞磷虾50多万吨。如今各国对南极磷虾的需求量都在逐年上升，有人把南冰洋誉为“人类的食品库”。7

鉴于此，对南极磷虾资源的保护，维护生态平衡和实现可持续发展越发显得重要。在冰冷的海水中，南极磷虾的生命长达5～7年，生长缓慢，2年左右才能长成6～6.5厘米长的成虾。气候变化对南极磷虾繁衍和生存的影响巨大。在海水温度上升的情况下，南冰洋环绕南极大陆的寒流遇到来自太平洋、大西洋和印度洋的暖流时所产生的上升流可能发生变化，从而影响南极磷虾的繁衍和生存。另外，人类对南极磷虾的需求逐年增加，越来越多的国家开始或扩大对南极磷虾的捕捞。如果南极磷虾捕捞业无序发展，势必造成南极磷虾资源匮乏，危及南极鲸类、鱼类、帝王企鹅等动物的生存，并给南极脆弱的生态系统带来灾难性的后果。7

随着世界人口的增加，人类对蛋白质的需求也在增加。水产品是蛋白质的一个重要来源，但是由于过度捕捞，传统的鱼类资源正在衰退，传统渔场在消失，渔汛不明显，湖泊等自然水域所能提供的水产品已呈饱和状态。在此情况下，南极磷虾便成为人类捕捉的对象。8

研究方向虽然对整个南极洲生态系统仍然缺乏认识，但有关南极磷虾的大型实验研究亦已进行，目的是提高碳截存。南冰洋的大部份地区都有充足的营养物，但浮游植物却不怎么增加。这个现象称为“南极悖论”，并会在缺乏铁的情况下出现。 在研究船上注入相对小的铁，可以引发很大的生长率，并且达至几浬。这些研究期望可以减低因燃烧化石燃料所产生的二氧化碳。 南极磷虾在这个过程上是重要的角色，负责收集细小及固有二氧化碳的浮游植物细胞及将之转化为快速下沉的碳物质。将来可能会围绕南冰洋注入铁，而这些细小的生物可以帮助车辆或冷气机继续的运行。

2013年11月7日至9日，中国水产科学研究院东海水产研究所作为牵头单位，组织中国水科院黄海水产研究所、渔业机械仪器研究所，上海海洋大学、上海开创远洋渔业有限公司、辽宁省大连海洋渔业集团公司等5家单位的负责人与技术骨干召开了国家支撑计划课题“南极磷虾资源开发利用关键技术集成与应用”2013年度工作交流会。与会人员听取了主持单位和参与单位的执行情况汇报，并围绕项目总体执行进度、经费使用、管理要求、存在问题、节点衔接等内容进行了认真讨论。会上，各单位代表一致认为，经过共同努力，课题整体研究进展工作顺利，已基本完成年度任务目标，部分单位超额完成考核指标。随后，与会人员讨论并确定了2014年度实施方案，并强调要做好阶段性成果亮点总结提炼工作，及时上报和宣传，要严格按预算要求合理使用经费，并及时落实科技部对课题经费使用的要求，确保经费执行符合预算要求。此次交流会着重强调各单位的团结合作，根据相应研究任务与指标积极相互协调配合。会议进一步明确了相关单位合作方案，重点是科研单位与渔业企业间的年度计划统筹和工作节点衔接等。