我们如何更好地利用海洋进行粮食生产？

大约四十年前，我们餐桌上的几乎所有水产品（包括鱼类、海鲜和淡水物种）都是通过捕捞获得的（图1）。1985年，全球海洋和内陆水域的捕捞产量约为7800万吨。将其除以世界人口（1985年为49亿），则每人每年可获得的鱼类等海产品或水产食品约为16公斤。而水产养殖只为每人每年提供了额外的1.6公斤。因此， 1985年我们的鱼类和海鲜总产量约为18公斤/人/年。

自1985年起，世界水产捕捞量并没有大幅增加，但水产养殖量得到大幅提升。2020年，世界捕捞和水产养殖共生产了1.78亿吨水产品。将这个数字除以世界人口78 亿，可得出水产品（包括鱼类，其他水生和海洋动物）的总产量为23公斤/人/年。因此，在人均水产品产量略有增加的前提下，只有通过大力发展水产养殖，才能跟上日益增长的世界人口对更多水产品的需求量。

三文鱼养殖不是解决办法

基于上图的数据，我们会自然而然的认为水产养殖是更好地利用海洋，生产动物蛋白等人类食物的解决方案。然而，如果我们进一步考虑实际生产情况，就会发现事实并非如此。水产养殖量（不包括海藻）的增加在很大程度上来自于中国鱼塘和水库养殖的鲤鱼和其他淡水鱼种。欧洲和美国对水产养殖的贡献则是在沿海水域中养殖三文鱼。因此，仅从海产品的产量来看，水产养殖并不能阻止过去三十年人均海产品总产量的下降（图2）。此外，所有海水养殖品种的饲料都源于鲱鱼、西鲱，凤尾鱼等野生捕获的小鱼，以及谷物和豆类等农产品。我们目前在超市购买的三文鱼，其饲料的75%为大豆或其它农产品。因此我们难免会产生一个疑问：精养化水产养殖的产品到底是海洋产品，还是农产品？传统的海洋生态生产是基于微小的浮游植物来生产水产品，目前这种生产方式对水产养殖业的兴起贡献很小，且并不是一种最有效的方式。养殖三文鱼所需的鱼类也可以供人类食用。而在从饲料到三文鱼鱼肉的转化过程中，大部分的能量和营养物质都会流失。因此，如要寻找更多以海洋为基础的食物，以目前的形式增加三文鱼产量并不是一种可行的方法。

两种水产养殖模式

因此，在谈论水产养殖时，必须把没有或极少资源投入的粗养海水养殖，和完全依赖投喂饲料的精养水产养殖加以区分。海藻或贝类等低营养层级生物的水产养殖属于第一类。海藻是初级生产者，它们直接从自然生态系统中吸收所需的营养物质，例如氮和磷。同样，贝类仅以天然浮游植物为食。海藻和贝类等生物位于食物链的低端，因此被称为低营养层级生物；相反，在海水中捕获的鱼类则通常是位于高营养层级的食肉动物或顶级食肉动物。精养的海水鱼类需要投喂饲料，然而只有当饲料原料不再依赖陆生食物，而是采用鱼类加工废料或粗养低营养层级的海产品或副产品开发鱼饲料时，养殖的有鳍鱼或虾才能真正算作海洋食品。人们正在研究将海藻用作鱼类饲料来源的可能性。例如三文鱼产业就已经对海藻替代饲料进行了尝试，但人们对其营养价值存在严重担忧。EFARO小组探讨了粗养水产养殖的未来前景，迄今为止西欧在这领域的发展还相对落后。例如，贻贝养殖甚至从1981-2000年的平均每年189,000吨下降到了2001-2020年的162,000吨；而海藻产业仍处于起步阶段。该地区仍有许多问题亟需解决：例如生产方面需要考虑大规模海藻生产的海洋实际承载能力是多少，此外还要考虑到食品安全、经济发展和市场需求等方面的问题。

备选方案

除了(1)粗放水产养殖外，EFARO小组还研究了其他备选方案：(2)更好地管理和利用已经开发的鱼类种群，(3)恢复贫瘠的沿海生态系统或通过生态工程人为提高海洋生产力，以及(4)捕捞尚未开发的鱼类种群，例如来自海洋暮光地带的各种鱼类或来自极地地区较大的浮游动物。

第二种方案是在现有基础上，对所有已开发种群进行适当管理，这样可能会提高全球水产品的产量。这种管理将包括降低许多种群的捕捞死亡率，以及通过更有选择性地捕捞或者避免捕捞过程中不必要的副产物来减少丢弃物的数量。世界银行的一份报告曾估计，通过适当管理捕鱼量，年收成可增加13%；其他研究人员预测，在所有的鱼类种群都得到更好管理的前提下，年收成将增加18%。因此，通过渔业管理会有一些收获，但并不是很多。目前全球约五分之一的渔获物用于生产鱼粉和鱼油，并仅仅是作为水产养殖和畜牧业的动物饲料。我们需要更加关注如何更有效地利用渔业产量。

第三个方案是增加海洋粮食生产力，该方案可以利用各类生态工程，提高海洋生态系统的承载能力。这个方案基于对沿海城市化和其他人类活动导致了生产性海洋栖息地丧失的这样一种认知。这种受自然启发的工程解决方案涵盖面很广，包括恢复敏感的、多产的栖息地，如潮下带巨石、贝类、珊瑚礁、海草和海藻地等。在这些地方可以部署专门设计的人工礁石，来创造新的栖息地和人工海山，使富含营养的深水层提升到初级生产力低下、营养物质有限的地表水域。我们称之为“绿化灰色硬件基础设施”，这是一种将生态解决方案纳入海洋基础设施（例如码头、防波堤、管道、风电场）的设计，以便更好地适应生物体的附着，并为幼鱼提供逃避捕食者的避难所。

最后一种方案是捕捞尚未开发的物种，其中主要的候选物种包括中层远洋鱼类和较大的浮游动物。中层鱼类，如灯笼鱼，主要生活在外海中。它们白天游弋在深度200米以下的暮光地带，在夜间则会移动到较浅的水层。以前人们认为中远洋种群不是很丰富，再则考虑到物流成本高昂，开发利用它们不会有利可图。然而，在过去十年中，随着更高的中远洋鱼类生物量的估计值被公布，这重新引发了人们对尝试捕捞这些海洋鱼类的兴趣。另一种方案是增加对较大的浮游动物的开发，例如出现在极地地区的南极磷虾（Euphasia superba）和各种水蚤类（Calanus）物种。最近的研究也表明，它们的高生物存储量对加大开采的力度有正向影响。

不确定性仍在

EFARO小组的研究仍在进行中，但我们已经可以明确，对所有增加海洋食物产量方案的选择都存在很大的不确定性。对于海藻和低营养层级的动物而言，我们对其在近海区域大规模海水养殖的潜力与环境承载能力的关系在很大程度上仍然未知。例如，已有的实验可以小规模测量海藻的潜在增长率，但要预测扩大规模后的结果，则需要结合使用数学生态系统模型来跟踪营养、质量和能量的守恒转化。然而，我们对这些模型是否已经能够做出可靠的预测值还心存怀疑。该小组同时提出了以下几点关于新资源开发实际知识的普遍不确定性和不足：（a）对潜在资源的生物量的估计，（b）种群特性、种群动态参数和生命率，（c）基于最大可持续产量来评估单种群、可维持生物量可持续发展的捕捞量，（d）生物食物网相互作用以及生态系统功能的重要性，包括生物多样性、生态系统稳定性和评估海洋生态系统对潜在开发量的复原力，以及（e）生物种群在封存温室气体方面的作用。因此，这些潜在资源能否填补未来所需的全球粮食供应缺口仍是一个很大的问题。考虑到当地具体情况，生态工程似乎是一条有希望的道路。然而生态工程对全球粮食生产的潜在贡献仍然未知，且亟需量化。本文主要的初步结论是，我们不应该因为海洋是未被充分利用的人类食物来源，而过分地依赖它。