目前,海水增养殖的鱼种已接近百种,鲷、鲑、鳟、金枪鱼等20余种基本形成规模产业等四种经济鱼类的海水养殖技术已有重大突破。1988年,世界大西洋鳟养殖产量为11万多吨,太平洋鲑养殖产量近2.5万吨;1989年,大西洋鳟增长到18万吨;太平洋鲑增长到3.8万吨。日本实施“栽培渔业”计划以来建起鲑鳟鱼类孵化场数百个,国营海洋鱼类栽培中心、县级海洋鱼类栽培中心近百所,能孵化海洋鱼类近30种。
海洋增养鱼技术主要包括以下几个方面:一是新养殖海水鱼种的开发技术研究。例如,银鲑、牙鲆都是较为名贵的鱼种,日本的水产养殖技术已发展到2000吨生产水平。二是实现全人工苗种培育技术。海洋增养鱼技术产业化,必须解决人工繁殖,实现全人工苗种培育,以保证养殖生产对苗种的需求。日本栽培渔业协会这项技术日趋完善,被推广到其他国家仿效。三是颗粒饵料系列化技术的研究。四是新的海洋增养鱼设施的开发与研究。它包括陆地工厂化设施和海上网箱养殖设施。现在,大型多边网箱已发展到200~400平方米。沉降型箱体一般在9立方米上下。沉降水深在30~40米处,并配有自动投饵、自动升降等装置。五是将电子计算机、遥感技术、新材料和新能源等技术成果应用到海洋渔业增养殖中。截止到20世纪90年代中期,这项技术已经比较成熟。中国自80年代中期开始,在东南沿海地区广泛推广了这一技术,给当地经济发展带来了动力。但是中国主要推广的是网箱养殖,这与工厂化养殖还有一定的距离。
20世纪80年代以后,世界的对虾养殖业发展迅速。1989年世界养虾面积为109.2万公顷,年产量为56.5万吨。平均每公顷产虾517千克。中国的养虾业发展很快,年产量已达16.5万吨(未包括台湾省),占世界养虾量的29.2%。中国台湾省养虾技术水平较高,平均每公顷产虾5000千克。目前,对虾养殖大多依靠野生对虾孵虾苗的办法,或者是直接捕获虾苗进行人工饲养,或者捕获亲虾,直接孵化虾苗,再进行人工饲养。这是在一些沿海国家和地区经常使用的技术。近10年来,世界大多数对虾养殖区的年产量均逐年上升,由亩产十几千克,上升到200~400千克。养殖水面也多在10亩以下的池塘中。不过目前的技术还很难应用于30亩以上乃至上百亩面积的大池塘进行饲养。现在,还有一些技术问题难以解决。例如,在半精养系统中,逐年提高了放苗密度和投饵量,造成养虾池底老化;由于苗种质量下降,使虾的养成期成活率下降,生长速度变慢;此外,还存在虾病蔓延等问题。同时,由于大面积的养虾,一些近海滩涂的生态环境正在受到破坏。对虾全人工育苗和养成技术的突破,以及新饲料的开发利用,是促进人工养虾业发展的关键技术。这些技术的发展,使人们已经对虾性腺成熟、人工受精、养成新技术、养殖工程、营养生理、虾病防治、养殖环境、虾内分泌及遗传工程等方面的研究取得了重要进展。在不久的将来,世界养虾产业将会有重大的发展。
在大力开发海洋药物的今天,“海洋综合疗法”在世界各地蓬勃兴起。德国、日本、西班牙等国,都在沿海岸开设“海洋综合医疗”,吸引了世界各地的旅游者。中国广西北部湾、海南三亚等不少风景秀丽的海岸也相继开设了海洋医疗的特色服务。所谓海洋疗法,就是充分利用天然的海水、松软的海沙、海泥和海滨明媚的光、清新湿润的海洋空气等条件,在医生指导下作综合治疗。天然海水中含有的矿物质比淡水中要丰富得多,除钠、溴、硼、砷等多种化学元素外,还含有不少抗菌物质。海洋中微小的浮游生物,含有许多生物活性物质。有些病人的创伤经久不愈,经受了海水的洗礼后,伤口竟奇迹般地愈合了。原来,海水中有着含量很高的卤化物,对人体皮肤细胞的酶活性有很大的抑制作用。
海滨的泥沙也具有神奇的疗效。因为海泥、海沙中所含的各种物质远比陆地上的泥沙要丰富得多。目前我国沿海旅游点开设了不少“沙疗医院”,病人不用吃药、打针,只需把身体埋在舒适的海沙里,尽情沐浴海滨的日光就能促进血液循环和新陈代谢。
海洋综合疗法可治疗痛风、慢性风湿症、神经痛、静脉瘤、多发性硬化症、神经衰弱等多种疾病;海底火山泥治疗秃发胜过许多特效生发剂。日本最近在三重县建立起全国第一个正规的“海洋疗法设施”基地,内有喷射气泡的海水浴槽的“泡疗”,有用海藻等涂在面孔等部位用紫外线照浴的“海藻、海泥包疗”,有用喷射力强大的温水淋浴进行按摩的“喷射淋浴”等17种疗法。鱼类是人类最喜爱的食物之一。鱼肉中蛋白质的含量超过了牛奶和鸡蛋,接近鸡肉、牛肉和猪肉等肉类中蛋白质的含量,而且鱼类中的蛋白质更容易为人体所消化和吸收。著名的鱼翅就是鳖鱼鳍,它不仅是上等佳肴,而且有益气、开胃、补虚、消食积的功效。鱼身上除可食用部分外,占鱼体30%~50%的头,尾和内脏经过加工,还可以作为工业原料、医药原料、饲料等。从鱼体中提取的鱼油(包括体油、肚油、脑油等),是制作肥皂和皮革的极佳原料;从鱼脑部和下颚中提取出的鱼脑油,其粘度和熔点都较低,可以用来做许多精密仪器和钟表的润滑油。黄鱼体内的鳔,可以制成工业和食用的鱼胶;鱼鳞也可制成高级工业胶,其中以草鱼、青鱼、鲤鱼等淡水鱼的鳞质量最好。从鱼的各种鳍中,可以提取工业用胶。鱼鳞中还可以提取一种鸟粪素,它是制造人造珍珠和发光物质的原料。另外,鳖鱼及其他大型鱼类的皮可以制革。鱼肝可以提取鱼肝油。一些鱼类如蟹鱼、鲍鱼、鲨鱼腺体中的胰岛素含量要超过陆生动物,提取出的胰岛素是治疗糖尿病和神经痛的重要药物。经加工制取的有毒鱼类的毒素,临床上已用于治疗神经痛、痉挛、关节炎等疾病。用鱼类的头、尾、内脏等作原料,可生产鱼粉,喂养雏禽及其他幼小动物,其增肉率较一般饲料要高出120%以上。鱼粉还是培养霉菌的重要营养物,可用来制造蛋白胨。海蛇主要分布在南亚及南太平洋沿岸海域中。我国的南海、东海、黄海海域有着丰富的海蛇资源,形形色色的海蛇有23种,它们全是毒蛇,毒性比剧毒的氰化钠还要强几十倍。我国广西海洋研究所已成功提取海蛇毒制成抗毒血清,可治疗毒蛇咬伤、坐骨神经痛、风湿病,还可缓解癌症带来的剧疼痛。海蛇肉具有祛风除湿、活血通络、滋补强壮等多种疗效。海蛇胆可治疗小儿气管炎、百日咳、支气管炎等多种族病。海蛇鲜血冲酒服用,可治疗气血虚损、腰腕力。
世界上4大海洋渔场。一是堪察加半岛、阿留申群岛附近的北太平洋渔场,盛产大马哈鱼、鳟鱼、鲽鱼、鳕鱼等。二是东北大西洋渔场,盛产大西洋鲱鱼、蟹鱼、鲐鱼、毛鳞鱼等。三是西北大西洋渔场,从美国北部与加拿大相接近的纽芬兰岛附近,直到格陵兰岛西岸。主要鱼类与东北大西洋渔场相同。四是秘鲁沿岸渔场。
海洋细菌发光,是氧在起作用;蛤等海洋动物的发光,是荧光素和荧光酶这两种化学物质在起作用。科学家还发现,发光生物利用一种叫做三磷酸腺昔的高能化合物质作为能源,以补充每次发光后被大量消耗掉的荧光素。生物发光的效率特别高,因为它不产生热量,全部化学能都能转化为光能,而人工白炽灯90%的电能都以红外线的方式转变为热能消耗掉了。生物的发光被称为“冷光”。
海洋生物的发光启发人们创造出许多特异的新光源。比如,日光灯就是一种。人们模仿生物发光的物质结构,合成荧光材料,涂在玻璃管内壁,管内充满水银蒸气和员气之类的惰性气体。通电后,管子两端的物质发射电子,电子撞击水银蒸气和员气粒子,从而使它们发射紫外线。紫外线猛烈激发荧光物质,于是便发出“冷光”来。在此基础上,各种荧光物质相继合成,五颜六色的冷光源灯,如霓虹灯、水银灯、荧光灯也相继诞生。科技研究人员正设想开发生物高能化合物质,以使人类能够得到更方便、更廉价的能源。
蓝色聚宝盆
海洋是地球的大“洗涤槽”,很多东西都要流到那里去,水又是“万能溶剂”,它能溶解的物质比任何别的液体都多。
海水中已发现80多种元素,其中70多种可供提取。除了钠、镁、氯、钾、溴、碘、铀、氘等元素外,还有许多别的元素,其中有些是陆地上储量较少的稀有金属和贵金属。例如硼、锶、金等。此外,海水中还有微量元素千余种,总储量也很大。
海洋可真称得上是“蓝色聚宝盆”!但是,这些金属元素在海水中的浓度毕竟太稀,分离提取困难,成本太高。一般采用从苦卤水里提取化学元素的方法,这是开发利用矿藏的一条重要途径。人们又发现,许多海洋生物能把海水中的某些元素富集起来,例如每立方米海水中含有的锌、铜、镍,最多也不过几十毫克,而牡蛎体内含锌量要比海水高35000多倍,含铜量高1000倍;每100克蛏子肉里含有133毫克铜和22.7毫克镁!有些大海虾、海蟹和章鱼也是积存铜和镍的“活仓库”。海鞘能从海水中吸收钒,在体内浓缩,含钒量比周围海水高出十万到几十万倍;海参血液里的含钒量比海鞘还高;扇贝是海洋里的“集镉健将”,合镉浓度是海水的225万倍!
现在人们正在想方设法研究如何通过人工控制,促进海洋生物更有效地富集溶解在海水里的各种微量矿物,更好地开发“水中矿藏”。
可以推测,未来的大海之滨将矗立起一座座巨大的生物化学冶炼厂,将海水吸入厂房,让人工繁殖的各种海洋生物富集海水中宝贵的矿物元素。再将这些“活矿石”送进电炉去冶炼各种稀有金属,让蓝色的“聚宝盆”为人类作出更多的贡献。
1.海水淡化工程
水是生命之源。在日常生活中,人不能离开水,水占人体重量的70%,一个人维持正常生活,每年约需要1500~1800吨水。地球上所有的生物也都需要水,没有水也就没有生命。
工业生产也少不了水,溶解、洗涤、冷却、运送材料等等需要大量用水;如炼制1千克钢就需水700升;制造1辆汽车需水40万升;生产1吨纸需水70万升。
农业的用水量就更大了,如收获1吨大米需水1000吨,收获1吨小麦需水1500吨,对畜牧业来说,大约30吨水才能换回1千克牛肉。农业用水要占人类一切活动中用水量的80%,而且随着人口日益增加,工农业不断发展,对水的需求量也在不断增加。
可是,在全球的水量中,淡水仅占3.47%;淡水中又有68.9%是固态的冰川水;真正可利用的淡水资源,仅占地球总储水量的10万分之一。而且,地球上的淡水分布又是极不均匀,人们在用水方面也有很大的浪费,许多江河湖泊又正受到严重的污染。事实上,世界性“水荒”正在不断加深,威胁着人类的生存。
因此,寻求新的水源和合理利用淡水资源已成为人类越来越紧迫的课题。
那么,到哪儿去找水呢?海洋是地球的“水库”,那里有的是水。可是海水的平均盐度达35‰,而人们日常饮用的水含盐是不能超过0.5‰的。如何使海水变为淡水,人们想出了许多办法。
一种是蒸馏的方法:早在15世纪,航海部门就以蒸馏装置来解决船在长期航行中的淡水供应问题。第二次世界大战期间,由于战争的需要,用蒸馏法淡化海水的技术有了较大的发展,已用于供应战舰和岛屿的淡水。蒸馏法淡化海水需要消耗大量的热量、燃料,于是人们研究更经济的办法。
有一种太阳能淡化设备,如同农村中栽培蔬菜用的暖房。房顶是玻璃式无色透明的塑料薄膜。海水盛放在“暖房”内的水池里,太阳光透过玻璃或塑料薄膜照到海水上,海水受热蒸发,水汽上升,遇到冷的玻璃或塑料薄膜,就凝结成淡水;顾着房顶流入淡水槽,再由淡水槽出口处流出去,这样海水不断蒸发,淡水则不断流出。太阳能本身不需要花钱,但是太阳能不集中,易受气候季节的变化而发生波动,且设备庞大,使用不便。
相比之下原子能反应堆发生的巨大能量,一方面可推动发电机发电,另一方面又可以用来把海水变成淡水。专家估计,如把原子能发电和原子能淡化海水结合在一起,可以使海水淡化的成本降低到现在的1/5。
另一种淡化海水的方法是冷冻法。同蒸馏法正好相反。冷冻法就是降低海水温度,使海水结成冰块而留下其他的盐分,再把冰化解,就可以得到淡水。这种方法似乎比蒸馏法要麻烦,但是,海水冷冻淡化所需要的能量比用蒸馏法淡化海水所消耗的能量要少得多,所以冷冻法在某种意义上比蒸馏法更有前途。
海水蒸馏淡化在自然界中表现为降水过程,冷冻法使南北极海区含有淡水组成的冰块。有些缺水国家,如波斯湾沿岸的沙漠国家科威特、沙特阿拉伯等,甚至已拟出了到南极取冰化水的计划。南极是一个巨大的冰库,如果这些冰能化成水,则可供全世界人口饮用400年!
还有一类海水淡化的方法叫电渗析法和反渗透法。电渗析法使用阴离子交换膜和阳离子交换膜,通电以后,海水中的盐类分解成阴阳离子,分别通过两种薄膜跑到一边,剩下的就是没有盐分的淡水。
反渗透法用的是一种特殊结构的渗透膜,它只让淡水通过而不让盐类溜走,这样一来,水和盐分也就分开了。反渗透法的分离效果好,设备简单小巧,消耗能量少,受到普遍欢迎。
不过,就目前实际情况来说,大规模的海水淡化还是使用蒸馏法。现在,世界上已有400多座海水淡化装置在运转,一座大型海水淡化厂,每天能够生产几万以至几十万立方米淡水。我国于1981年在西沙群岛建立了电渗析海水淡化装置,是我国第一座海水淡化厂。