海洋生物技術(shù)與水產(chǎn)養(yǎng)殖病害防治
時(shí)間:2022-02-22 11:08:08
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摘要:中國(guó)是世界上最大的水產(chǎn)養(yǎng)殖國(guó)。在集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖中,大量的飼料投入和魚(yú)類(lèi)代謝產(chǎn)物的積累不僅造成水體資源污染,而且水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的釋放還導(dǎo)致周?chē)w富營(yíng)養(yǎng)化。當(dāng)前,處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的主要方法有物理、化學(xué)和生物處理技術(shù)。生物處理技術(shù)具有成本低,環(huán)保,無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn),是處理養(yǎng)殖廢水的主要方法。
關(guān)鍵詞:海洋生物技術(shù);水產(chǎn)養(yǎng)殖;生物病害防治
自21世紀(jì)初以來(lái),水產(chǎn)養(yǎng)殖生物疾病的發(fā)病率一直處于直線上升階段,尤其是病毒性疾病的爆發(fā)和擴(kuò)散,這一因素對(duì)海水養(yǎng)殖的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的阻礙作用。海洋生物技術(shù)研究在海洋疾病預(yù)防和控制中的應(yīng)用引起了廣泛的關(guān)注。國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家對(duì)此領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的研究,并取得了一定的科學(xué)成果。水產(chǎn)養(yǎng)殖中的海洋生物技術(shù)動(dòng)物疾病預(yù)防和控制的應(yīng)用主要包括用于生態(tài)育種的生物修復(fù)技術(shù),評(píng)估和預(yù)防生物疾病的繁殖。
1海洋生物技術(shù)
1.1對(duì)于生態(tài)環(huán)境的作用。在水產(chǎn)養(yǎng)殖的環(huán)境生物修復(fù)技術(shù)中,過(guò)去已經(jīng)研究并廣泛使用了許多微生物制劑。這些制劑的共同特征是在繁殖環(huán)境中減少氨氮、硫化氫和亞硝酸鹽,增加溶解氧等,并對(duì)繁殖具有確定的固定作用。但是,分解有機(jī)物的速度并不令人滿意,并且受環(huán)境因素的影響很大,農(nóng)藥日益污染海洋環(huán)境。幾乎所有天然微生物都缺乏分解鹵代烴所需的酶。擺脫這些有毒化合物的一種可能方法是使用生物技術(shù)制造新菌株,并使用必要的酶對(duì)其進(jìn)行降解;還可以構(gòu)建轉(zhuǎn)基因細(xì)菌和轉(zhuǎn)基因藻類(lèi),以防止諸如重金屬和有機(jī)污染等污染物,從而恢復(fù)繁殖環(huán)境[1]。1.2生物技術(shù)和方法。海洋生物技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的關(guān)鍵領(lǐng)域是海水養(yǎng)殖,目的是利用生物技術(shù)來(lái)改善育種、生長(zhǎng)等整體狀況。海洋生物活性和生物技術(shù)成分的使用意味著新一代化學(xué)品的開(kāi)發(fā),以及用于制藥、酶、夜苗和診斷試劑的工藝是高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方面。天然產(chǎn)物的開(kāi)發(fā)、酶的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用以及脂肪酸的制備是當(dāng)前引起人們廣泛關(guān)注和快速發(fā)展的主題。海洋酶的來(lái)源和性質(zhì),酶分離的生化和工業(yè)應(yīng)用前景是重要的研究?jī)?nèi)容。環(huán)境生態(tài)生物技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)專(zhuān)注于海洋生物修復(fù)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,開(kāi)發(fā)領(lǐng)域包括使用生物活體或其產(chǎn)品來(lái)降低污染物,降低毒性等。
2我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖的隱患
2.1種類(lèi)質(zhì)量。中國(guó)的水產(chǎn)養(yǎng)殖生物種類(lèi)大多數(shù)是野生型的,除了對(duì)環(huán)境溫度等變化具有強(qiáng)適應(yīng)性的優(yōu)勢(shì)外,其對(duì)于環(huán)境變化的不適應(yīng)表現(xiàn)得更加明顯,如水環(huán)境的破壞和病原體的入侵等。由于養(yǎng)殖的野生水域微生物難以適應(yīng)不斷惡化的環(huán)境,因此長(zhǎng)期集約化養(yǎng)殖很容易造成大量死亡[2]。此外,在野生型種群中進(jìn)行了多代繁殖后,會(huì)產(chǎn)生一定比例的子孫性狀分離,有些生物可能對(duì)某些環(huán)境敏感導(dǎo)致其死亡。2.2病害危機(jī)。目前,在我國(guó)海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中存在一些不合理現(xiàn)象,在生態(tài)不同的海洋地區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖種類(lèi)中十分常見(jiàn)。如果特定海洋區(qū)域適合某種類(lèi)型的生物水產(chǎn)養(yǎng)殖,則水生生物量將嚴(yán)重超過(guò)環(huán)境負(fù)荷,長(zhǎng)期密集的養(yǎng)殖在當(dāng)?shù)匮睾5貐^(qū)具有單一結(jié)構(gòu),很容易造成生態(tài)系統(tǒng)的能量和物質(zhì)枯竭,導(dǎo)致生態(tài)失衡,導(dǎo)致赤潮和病原生物的發(fā)生。并且,由于食物鏈短和能量轉(zhuǎn)化率高,但生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差,很容易引起疾病和流行病暴發(fā)[3]。2.3環(huán)境因素。我國(guó)每年直接入海的廢水量非常高,此外,污水和廢水中含有大量的有機(jī)物、無(wú)機(jī)氮、磷和有機(jī)農(nóng)藥,這些進(jìn)入內(nèi)陸水和近海后,會(huì)導(dǎo)致水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)下降,嚴(yán)重影響了魚(yú)的生存和生長(zhǎng)。除了引入外部污染物外,養(yǎng)殖業(yè)對(duì)養(yǎng)殖水域生態(tài)環(huán)境的影響也不容忽視。大量新增加的水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施改變了水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)及其附近水域的流量。由于水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施的約束性影響,流速降低了,影響了養(yǎng)分的輸入和污水的輸出,使土壤污染物不能及時(shí)排出,得到稀釋和擴(kuò)散,會(huì)嚴(yán)重污染水域。隨著生產(chǎn)過(guò)程中大量廢物的積累和礦化,水下和海底地面的升高,水深將變淺,使用水域的相關(guān)功能就會(huì)減少,這將成為二次污染的污染源。此外,植物物種中有機(jī)物的腐爛,動(dòng)物物種繁殖期間釋放的人工餌料和代謝物等都會(huì)對(duì)水環(huán)境造成破壞。在現(xiàn)今社會(huì)中,中國(guó)的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)將向生態(tài)和工程水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展。其理論基礎(chǔ)是利用現(xiàn)代生物學(xué)理論和技術(shù)工程來(lái)調(diào)整文化和環(huán)境因素之間的關(guān)系,以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性的發(fā)展。實(shí)現(xiàn)良好的水產(chǎn)養(yǎng)殖生物繁育,高質(zhì)量和高價(jià)值的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品以及干凈的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境,并最終實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的科技自動(dòng)化和可持續(xù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)策略[4]。
3水產(chǎn)養(yǎng)殖
3.1保持水中氧氣來(lái)源。水中的氧氣來(lái)源主要取決于2個(gè)方面:空氣中的氧氣溶解在水中,水中的浮游植物在白天光的作用下產(chǎn)生氧氣。水產(chǎn)養(yǎng)殖戶對(duì)水中氧氣來(lái)源要重視,氧氣是許多動(dòng)植物的生命之氣,沒(méi)有氧氣,或者氧氣不夠,水產(chǎn)養(yǎng)殖生物會(huì)發(fā)生大面積的死亡。大多數(shù)生物一直在呼吸,呼吸的主要有用氣體是氧氣。水上動(dòng)植物,實(shí)際上和陸地上的動(dòng)植物一樣,需要呼吸氧氣。必須記住這個(gè)問(wèn)題。水中的氧氣含量低于空氣,因此水產(chǎn)養(yǎng)殖水生動(dòng)物會(huì)隨時(shí)面對(duì)缺氧的問(wèn)題,水產(chǎn)養(yǎng)殖者一定要重視氧氣的重要性。3.2藻類(lèi)耗氧問(wèn)題。藻類(lèi)一直都在耗氧,雖然其白天進(jìn)行光合作用會(huì)產(chǎn)生氧氣,但其同時(shí)也在進(jìn)行呼吸作用,消耗氧氣,只是白天產(chǎn)生氧氣的速度要高于消耗的速度。水草晚上耗氧,沉水植物是有生命的,會(huì)呼吸消耗氧氣,所以大面積種植沉水植物,尤其是高溫的晚上會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的缺氧現(xiàn)象。由缺氧引起的水產(chǎn)生物死亡的情況屢見(jiàn)不鮮。3.3注意酸堿值。pH值用于檢測(cè)水的酸堿度,數(shù)字越低則酸性越強(qiáng),數(shù)字越高則堿性越強(qiáng)。許多水產(chǎn)養(yǎng)殖戶逐漸學(xué)會(huì)測(cè)試pH值,但應(yīng)注意測(cè)試水的pH值的時(shí)間,因?yàn)樗膒H值在一天內(nèi)會(huì)發(fā)生變化。在清晨pH最低,在下午pH最高,是由光的變化引起的,直接原因是水中的藻類(lèi)呼吸作用和光合作用。3.4有害物質(zhì)含量。水產(chǎn)養(yǎng)殖戶對(duì)于水中的有害物質(zhì)殘留,需要有定期檢查清除的意識(shí)。氨氮和亞硝酸鹽是水中的2個(gè)成分,并且是有害的。其源自腐爛的草根,魚(yú)蝦等未吃完的飼料,其中以草根腐爛為重點(diǎn)。氨氮和亞硝酸鹽對(duì)活體動(dòng)物十分有害,因此預(yù)防這2種物質(zhì)的產(chǎn)生是重中之重。值得水產(chǎn)養(yǎng)殖戶注意的是,這2種有害物質(zhì)過(guò)量出現(xiàn)是由于水中處于缺氧狀態(tài)。如果水中氧氣充足,這2種物質(zhì)將轉(zhuǎn)化為藻類(lèi)肥料,最終將刺激藻類(lèi)的生長(zhǎng);如果水中氧氣始終很低,則這2種物質(zhì)將積聚在水中并繼續(xù)消耗氧氣,導(dǎo)致水變得更加脫氧,并且水的顏色變得越來(lái)越差[5]。
4水產(chǎn)養(yǎng)殖的相關(guān)生物疾病
4.1生物疾病的診斷。檢測(cè)生物是否感染是診斷病毒性疾病的最直接的方法。魚(yú)、蝦和貝類(lèi)病毒的檢測(cè)方法通常包括組織病理學(xué)、血清免疫學(xué)、分子生物學(xué)和其它相關(guān)學(xué)科的方法。其中,分子生物學(xué)技術(shù)在檢測(cè)病毒中的應(yīng)用具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),并且正在迅速發(fā)展。4.2生物疾病的預(yù)防和治療。4.2.1直接防止病毒傳播。這意味著該病毒存在于親本的卵巢組織和胚胎組織中,因此后代終生攜帶該病毒。如果生活環(huán)境惡化,使用生物檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)親代魚(yú)、蝦等親代中病毒的存在,并選擇健康的親代來(lái)繁殖是防止其傳播的重要步驟。4.2.2防止病毒水平傳播。防止病毒傳播到水產(chǎn)養(yǎng)殖生物的主要方法是病毒性疾病傳播,是指成熟的病毒顆?;騼?nèi)含物進(jìn)入水環(huán)境,感染水中的微生物或食物,養(yǎng)殖的水生生物通過(guò)進(jìn)食感染病毒。利用海洋生物技術(shù)檢測(cè)養(yǎng)殖生物的誘餌可以有效地預(yù)防病毒性疾病的傳播。同時(shí),定期對(duì)魚(yú)塘和蝦塘中水質(zhì)、沉積物和小型甲殼類(lèi)等養(yǎng)殖生物的生活環(huán)境進(jìn)行病原微生物檢測(cè),按時(shí)進(jìn)行治療,并采取如隔離等措施,以防止環(huán)境污染引起水平傳播和疾病傳播[6]。生物技術(shù)在生產(chǎn)魚(yú)病疫苗中的應(yīng)用已受到廣泛關(guān)注。重組疫苗可用于浸泡魚(yú)、蝦卵和魚(yú)苗,也可用于成年魚(yú)注射液的疫苗接種。其特點(diǎn)是具有良好生存穩(wěn)定性,并且可以輕松擴(kuò)展。另外,存在便宜的疫苗,例如疫苗亞基。動(dòng)物產(chǎn)生抗原性病毒成分,可以防止它們避免抗原之間的競(jìng)爭(zhēng)并改善免疫效果。4.3利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)向水產(chǎn)養(yǎng)殖生物引入一定的抗病基因,增強(qiáng)其抗病能力,這將是解決水產(chǎn)養(yǎng)殖疾病問(wèn)題的一種新方法。如,在魚(yú)和蝦中引入帶有適當(dāng)啟動(dòng)子的外源DNA可以確保反義病毒RNA序列的表達(dá),防止由于病毒復(fù)制受阻而引起的病毒感染。此外,病毒外殼蛋白還可以轉(zhuǎn)移到魚(yú)蝦體內(nèi)抵抗病毒。隨著對(duì)魚(yú)、蝦及其病毒的深入研究,預(yù)計(jì)在不久的將來(lái),將培育出新的抗病種。除了繁殖抗病毒的轉(zhuǎn)基因魚(yú)和蝦外,轉(zhuǎn)基因技術(shù)還可用于開(kāi)發(fā)工程菌以預(yù)防和控制水產(chǎn)養(yǎng)殖生物的疾病。利用抗病毒基因工程菌作為水產(chǎn)養(yǎng)殖的添加劑,有可能會(huì)成為防治疾病的一種新的手段。4.4生物工程技術(shù)應(yīng)用。生物工程技術(shù)包括生物濾池、生物膜反應(yīng)器等。高濃度氨氮和硝態(tài)氮不僅對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物有害,也是水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因之一。因此,去除養(yǎng)殖系統(tǒng)中的氨氮和硝態(tài)氮是污水處理的主要目的。同時(shí)硝化、反硝化、好氧反硝化技術(shù)是目前生物工程技術(shù)中主要的反硝化技術(shù)。
5結(jié)束語(yǔ)
在水產(chǎn)養(yǎng)殖中引入環(huán)境容量的概念,并根據(jù)繁殖水域的最大環(huán)境容量確定品種的大小。各種水生生物、水生植物以及其他互補(bǔ)性和互惠性的綜合利用被用于建立水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)。通過(guò)多營(yíng)養(yǎng)學(xué)科體系中的能源和材料的循環(huán)利用,最大程度地減少了大型水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)水環(huán)境的負(fù)面影響,優(yōu)化了水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的非排放方式,傳統(tǒng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)排水量巨大造成污染。
參考文獻(xiàn)
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作者:曹洪松 單位:煙臺(tái)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展局