長海縣筏養蝦夷扇貝大規模死亡原因探討

于佐安，李大成，王笑月，王慶志，李華琳，滕煒鳴，劉項峰，周遵春

(遼寧省海洋水產科學研究院，應用海洋生物技術開放實驗室，水產分子生物學重點實驗室，遼寧 大連 116023 )

我國扇貝養殖始于20世紀60年代，隨著20世紀70年代扇貝半人工采苗技術的不斷完善及養殖技術的日趨成熟，20世紀80年代扇貝養殖業開始快速發展并成為我國海水養殖產業重要組成部分[1]。2012年，我國扇貝養殖產量約為1.42×106t，占世界扇貝養殖總產量的86%，是世界上扇貝養殖產量最大的國家[2]。目前我國最主要的扇貝養殖種類有櫛孔扇貝(Chlamysfarreri)、華貴類櫛孔扇貝(Mimachlamysnobilis)、海灣扇貝(Argopectenirradians)和蝦夷扇貝(Pationopectenyessoensis)等，其中蝦夷扇貝由于個體較大，生長迅速，已成為我國養殖扇貝中經濟價值較高的物種。蝦夷扇貝是冷水性雙殼貝類，原產于日本北部及俄羅斯遠東地區沿海海域[3]。20世紀80年代，遼寧省海洋水產科學研究院連續4次自日本引進蝦夷扇貝親貝[4]，經過多年研究，突破了人工育苗、中間育成和增養殖等關鍵技術，使蝦夷扇貝成為我國黃海北部重要的增養殖貝類。長海縣因其獨特的地理位置和適宜的環境條件，成為我國最大的蝦夷扇貝增養殖基地[5]。

我國扇貝養殖發展過程中，受利益驅使，缺乏對養殖規模的控制，養殖模式單一、結構不合理、種質退化、病害頻發等問題嚴重影響扇貝養殖產業的健康發展，各主要扇貝養殖品種先后發生大規模死亡現象。1988年，廣東、福建地區的華貴類櫛孔扇貝發生大規模死亡，1992—1993年，山東、遼寧地區的海灣扇貝出現大規模死亡[6]；1994年首次報道，山東日照海區的櫛孔扇貝出現死亡，死亡率達到20%～30%[7]。1997—1998年櫛孔扇貝大規模死亡更加嚴重，山東櫛孔扇貝養殖海區受此影響，直接經濟損失超過40億元[8]。遼寧省長海縣櫛孔扇貝死亡情況也非常嚴重，約3×104臺筏式養殖貝類全部死亡[9]。2007年長海縣海區蝦夷扇貝尤其是筏式養殖的2齡蝦夷扇貝也發生大規模死亡現象并持續至今，每年經濟損失約10億元。

國內外學者對貝類死亡原因進行了大量研究和探討，吳信忠[10]綜述了我國貝類病害流行與研究現狀，認為貝類病害已成為制約我國貝類養殖生產發展的重要因素；梁玉波等[9]認為，病原是遼寧黃海沿岸水域增養殖貝類病害發生的最直接原因，氣候異常、養殖環境質量下降、養殖密度過高、遺傳質量下降也和貝類病害密切相關；張國范等[6]同樣認為，生物性病原、養殖環境變化、局部養殖密度過大、養殖模式單一和種質脆弱等因素是我國養殖貝類大規模死亡的主要原因；20世紀90年代山東櫛孔扇貝大規模死亡的主要原因也與病原、養殖密度、高溫變化等密切相關[8,11-12]。蝦夷扇貝死亡現象及原因也有相關報道，除懸浮物、高溫刺激對蝦夷扇貝有致死效應外[13-14]，高密度養殖、種質退化、環境變化、病原侵襲等也是我國蝦夷扇貝死亡的主要原因[15-16]。綜上所述，貝類大規模死亡的原因是綜合性的，種質、環境脅迫、養殖密度、病原感染等是導致貝類死亡的共同原因，但針對筏式養殖蝦夷扇貝近十年來連續大規模死亡的綜合原因分析鮮有報道。因此，筆者根據在長海縣海區多年調查研究和相關分析，結合國內外學者的研究成果，從種質、環境脅迫、養殖規模和病害等角度探討筏式養殖蝦夷扇貝大規模死亡原因，為產業發展提供借鑒。

1 筏養蝦夷扇貝大規模死亡規律

蝦夷扇貝的養殖主要包括浮筏養殖和底播增殖兩種方式，2007年以前，筏養2齡貝在夏季高溫期較少發生大規模死亡，2齡貝養成期(4—11月)成活率一般在50%以上。而2008—2017年筏養蝦夷扇貝大規模死亡流行病學調查結果表明(表1)[17-18]：(1)2齡蝦夷扇貝是筏養蝦夷扇貝大規模死亡的主要群體；(2)涉及范圍廣，筏養蝦夷扇貝主要海區均出現大規模死亡現象；(3)死亡率高，2齡蝦夷扇貝死亡率達80%～90%，死亡率較低的年份亦達40%～60%；(4)具有相同典型死亡癥狀，閉殼肌有膿胞，貝殼內側出現褐色沉積；(5)當水溫約17 ℃時，扇貝開始死亡，7—9月是扇貝死亡的高峰期，9月以后水溫下降，死亡率開始下降，11—12月，2齡蝦夷扇貝死亡現象基本結束；(6)部分年度4—6月或者10—12月，蝦夷扇貝當年苗種或1齡貝也會出現死亡。

表1 2008—2017年筏養2齡蝦夷扇貝5—10月累計死亡率

注：累計死亡率調查方法及調查區域見參考文獻[17-18].

2 筏養蝦夷扇貝大規模死亡原因分析

2.1 蝦夷扇貝種質退化

近交衰退現象普遍存在于各種生物中，無論是在行遠交為主還是行近交為主的物種中，幾乎都能發現近交衰退的證據[19]。扇貝這一物種受繁育方式、人工育苗及養殖模式的影響，也普遍存在近交衰退現象，并與扇貝大規模死亡有一定聯系。有學者指出，我國貝類后期人工育苗基本屬于自繁自育的范疇，隨著人工繁育代數的增加，頻繁的近交會引發養殖扇貝種質的遺傳衰退，是造成后代個體抗逆能力下降的原因之一[5,20-21]。20世紀90年代初，我國海灣扇貝的大批死亡以及北方海區養殖櫛孔扇貝的大量死亡與頻繁近交引發種質衰退密切相關[5,22]。蝦夷扇貝由于引進群體單一且個體數量少，在人工繁育的過程中親本的有效群體大小受生產條件制約，作為繁殖親本的個體數量很少；經過連續多代的人工繁育，蝦夷扇貝養殖群體出現一定的近交現象，導致蝦夷扇貝種質退化明顯，近交衰退現象明顯[23-24]。

國內外許多學者對海洋雙殼貝類的近交衰退進行了相關研究，發現近交對長牡蠣(Crassostreagigas)、美洲牡蠣(C.virginica)的生長速度及存活率造成一定影響[25-26]；近交也會使歐洲大扇貝(Pectenmaximus)幼蟲的生長速度顯著降低，但并不影響幼蟲的死亡率[27]。但在對長牡蠣的近交研究中并未發現稚貝在存活率方面的衰退[28]；在雌雄同體的智利扇貝(Argopectenpurpuratus)中也未發生近交幼蟲衰退的現象[29]。這暗示了在不同貝類之間，由于遺傳背景和繁殖方式等差異，近交效應的表現可能不同[30]。

由于近交衰退普遍存在于海洋雙殼貝類動物中，從遺傳學角度看，近交衰退帶來的選擇壓力甚至很可能是維持高雜合度的一種主要驅動力[30]。雖然近交衰退對蝦夷扇貝幼苗、成體的生長速度或存活率造成一定影響，但不會直接導致范圍廣、死亡率高且具有周期性的典型流行病學規律的大規模死亡。

2.2 養殖環境脅迫

海洋雙殼貝類屬于無脊椎動物，其生長和死亡與水環境的變化密切相關。水溫、鹽度、溶解氧、重金屬等環境因子變化以及赤潮等因素均會對海洋雙殼貝類產生脅迫，甚至導致死亡。高溫可能導致機體分解代謝增強，合成代謝下降，引發生長停滯，免疫力下降，死亡率上升[31-34]。而夏季海區持續的高溫可導致海洋雙殼貝類的血細胞含量、吸附能力以及吞噬活性顯著降低，影響存活細胞清除廢物及死亡細胞的能力，誘發海洋雙殼貝類患病甚至死亡[35-39]。研究顯示，在其他環境因子良好的情況下，海水溫度過高可直接導致櫛孔扇貝死亡，且扇貝死亡率隨著高溫刺激時間的延長呈上升趨勢[40-41]。日本蝦夷扇貝在20世紀70年代曾發生過大規模死亡，夏季的高水溫使已經出現生理障礙的扇貝對環境變化的抵抗力減弱，同樣被認為是大規模死亡的主要原因之一[16]。降水量豐富的季節，陸地大量淡水短時期內大量匯入海中，造成海水鹽度下降也會導致扇貝生理狀態不良，導致死亡；工業排出的重金屬離子可以導致牡蠣的鰓組織和肝胰腺組織溶酶體不穩定[42]，當重金屬污染達到一定程度時就會導致貝類的死亡[43]；有害赤潮浮游生物大量繁殖，也會影響養殖貝類的健康生長及存活[44]，河北省秦皇島市的海灣扇貝連續多年受褐潮影響出現滯長，產業遭受重創[45]。

2008—2017年間，對長海縣海區的水溫、鹽度、溶解氧、營養鹽、石油烴、重金屬、赤潮、降水量等17項指標進行監測和調查，同時對沉積物中的石油烴、硫化氫、重金屬等12項指標進行監測。結合每年蝦夷扇貝死亡情況進行相關性分析發現，調查海區的赤潮和蝦夷扇貝大規模死亡無相關性，赤潮出現年度和未出現年度均有蝦夷扇貝大規模死亡；除個別站位個別月份，海水水質和表層沉積物中各項指標符合國家二類水質標準[46]和海洋沉積物一類標準[47]。依據葉綠素a和營養鹽等水質指標對長海縣海區富營養化進行綜合評價[48]，發現該海域屬于貧營養鹽海域，這與其他學者對長海縣海域營養狀況的分析與評價一致[49]，因此海水富營養化、環境污染等并不是造成蝦夷扇貝大規模死亡的直接原因，但水溫、降水量和蝦夷扇貝大規模死亡具有一定關系。

2.2.1 水溫

蝦夷扇貝是冷水性貝類，最適溫度為5～20 ℃，耐高溫極限為23 ℃[8]，當水溫超過23 ℃時，鰓小片上的纖毛運動不整齊，小片的匍匐速度減低為0～0.2%[7]。因此高溫對扇貝的攝食、呼吸代謝和生理等產生嚴重影響[50]。 2012—2017年，利用SBE56溫度儀對蝦夷扇貝海區水溫變化持續監測，統計分析蝦夷扇貝死亡率，發現平均水溫超過23 ℃的日期、24 ℃以上極值水溫出現的次數和蝦夷扇貝死亡率成正相關(表2)，因此持續性的高水溫和極值溫度出現的次數會導致蝦夷扇貝死亡[17]。但蝦夷扇貝大規模死亡并不是在高水溫時開始的，通過室內溫度梯度模擬試驗和多年流行病學調查發現，當水溫高于17 ℃，蝦夷扇貝月平均死亡率開始大幅提高[18]，因此17 ℃左右的水溫可能是蝦夷扇貝開始死亡的起始溫度。當水溫達到某一點時誘導貝類大量死亡的現象，國外學者也有相關研究，Harvell等指出[51]，溫度是影響疾病時空分布的主要因素；Jean-Francois[52]指出，當海水溫度達到19 ℃時，牡蠣開始出現大規模死亡。由于17 ℃水溫條件仍然是蝦夷扇貝適宜生長水溫，表明蝦夷扇貝大規模死亡更可能是條件致病性死亡，而持續性高溫和極值溫度出現的次數加劇了扇貝的大規模死亡，水溫脅迫對蝦夷扇貝大規模死亡的影響具有誘導和加重的雙重效果。

表2 2012—2017年夏季水溫與蝦夷扇貝死亡的相關性

2.2.2 降水量

海流由潮流和余流兩部分組成。潮流是在天體引潮力作用下，海水產生的大規模周期性流動；余流是由風應力、海水密度分布不均勻或海水堆積等因素，引起的水平壓強梯度力所產生的海水非周期性流動。相對于潮流，余流一般較小，但它是海洋中細微顆粒物質的凈輸送者[53]。遼南沿岸流指北黃海遼東半島南部沿海自鴨綠江口向西南流動的海流，有包括鴨綠江在內的許多大型河流的匯入，對于蝦夷扇貝筏式養殖規模愈來愈大的長海縣海區而言，是營養鹽和餌料的重要來源。除了營養鹽隨沿岸流輸入養殖海區，雨水自身也是海水中無機營養鹽的重要來源。因此降水量對海區營養鹽的輸入也有重要影響，進一步影響海區浮游植物豐度，和蝦夷扇貝生長及死亡有密切聯系。根據遼寧省和大連市2010—2015年統計年鑒數據分析長海縣4—7月降水量和鴨綠江全年徑流量(表3)，發現在長海縣降水量少、鴨綠江徑流量也低(流域降水量少)的年份，蝦夷扇貝當年累計死亡率相對較高。

但降水量和蝦夷扇貝死亡率的關系并非呈顯著正相關，受養殖區蝦夷扇貝和其他雙殼貝類的養殖規模年度變化影響，養殖規模相對較低的年份，低降水量不一定會導致高死亡率。海區貝類的養殖規模對于海區浮游植物豐度變化起更重要的作用。

2.3 養殖規模過大導致餌料不足

濾食性貝類以生態系統提供的懸浮顆粒物(包括浮游植物、微生物和有機碎屑等)為食，可以導致養殖區懸浮顆粒物的減少，影響淺海生態系統物質及能量流動[54]。當養殖密度過高時，海區可攝食餌料缺乏，導致貝類營養不足。研究表明，部分或不完全的食物匱乏能夠削弱貝類的防御能力[55]。在饑餓狀態下，細胞的自噬作用參與營養的儲存，并運送細胞質中的組分進入空泡中降解大量蛋白質[56]，同時造成細胞的程序性死亡和染色質的損傷[57]，從而導致血細胞功能退化，免疫功能受到影響。Fuji[58]研究發現，1齡蝦夷扇貝獲得能量后，20%～30%用于排泄，其余能量的50%用于呼吸，50%用于生長，性腺發育所消耗的能量約占吸收能量的2%；張繼紅等[59]通過建立蝦夷扇貝個體生長數值模型認為，分配到蝦夷扇貝結構物質中的能量占絕對優勢，為70%～85%，并推斷長海海域蝦夷扇貝的養殖密度過大，已經超出海域的養殖容量；而養殖密度過高，則可能會發生食物供應不足，養殖貝類能量收支失衡，導致養殖貝類抗逆性降低。貝類因得不到其生長繁殖所需的正常營養物質而長期處于體弱狀態，遇到環境條件變化較大時，特別是遇到病原侵襲時，缺乏足夠的能量及時進行體內調節以適應外部環境的變化和抵抗病原侵害而導致死亡[60-66]。我國傳統養殖的櫛孔扇貝、紫貽貝(Mytilusgalloprovincialis)、海灣扇貝、牡蠣等品種均因養殖規模過大，先后出現貝類規格小、軟體部消瘦和死亡等問題。

表3 2010—2015年長海縣降水量及鴨綠江全年徑流量和蝦夷扇貝死亡的相關性

2000年以前，長海縣蝦夷扇貝筏式養殖規模低于667 hm2，由于經濟效益良好，養殖企業及個體戶大幅度增加臺筏數量、養殖籠數和每層扇貝數量，2007年筏式養殖規模達到26 667 hm2，筏養蝦夷扇貝大規模死亡也由此暴發，導致產業遭受重大沖擊，養殖規模急劇縮小。但養殖規模的縮小并未降低筏養蝦夷扇貝的死亡率，主要原因是養殖規模并沒有真正的變小，筏間距由原來的8～10 m減小為4～6 m；每臺養殖筏由養殖60～80吊扇貝變為養殖100～150吊扇貝，甚至達到200吊扇貝；養殖品種從蝦夷扇貝變更為濾食能力更強的牡蠣，且牡蠣養殖規模也呈現急劇擴大的趨勢。整個海區以濾食性雙殼貝類為主要養殖品種的產業結構沒有任何改變，對海區環境壓力仍然很大。通過近幾年對養殖海區浮游植物豐度變化的調查結果發現[17,67](圖1～圖3)，海區浮游植物豐度最高的月份一般在水溫較低、扇貝濾食能力較弱的2—3月，而在蝦夷扇貝快速生長、攝食能力大幅提高的月份(4—7月)，海區浮游植物豐度則呈現顯著的下降趨勢。這表明，在濾食性雙殼貝類為主的養殖生態系統內，貝類養殖規模和濾食能力的變化對浮游植物豐度變化的影響是決定性的，當養殖規模過大時，極易導致餌料不足。值得注意的是，蝦夷扇貝性腺排卵也在這一時期，扇貝排卵后體質較弱，當餌料供應不足，無法滿足自身能量需求，對環境和病害的適應能力和免疫力就會下降。研究表明，當蝦夷扇貝處于饑餓狀態超過20 d，免疫系統會受到較為嚴重的破壞[68]。因此，蝦夷扇貝養殖規模過大導致餌料不足，造成扇貝對環境變化和病害侵襲的抵抗力變差，可能是筏養蝦夷扇貝大規模死亡的根本原因。

圖1 長海縣2010年浮游植物豐度變化

圖2 長海縣2015年浮游植物豐度變化

圖3 長海縣2017年浮游植物豐度變化

2.4 病害

貝類病害研究最早見于1919年，Danglade[69]在牡蠣體內發現一種寄生性蠕蟲。20世紀40年代，墨西哥灣養殖區的牡蠣大規模死亡，其后蔓延至德克薩斯州北部沿海、佛羅里達州西南沿海等區域，通過對牡蠣進行病理學分析，研究者認為引起牡蠣大規模死亡的原因是一種派金蟲——海洋鞭孢簇蟲(Perkinsusmarnius)，促使美國、法國等相繼開展了廣泛的海洋貝類病害學研究[70]。1987年法國首次報道了蛤弧菌(Vibriotapetis)引起養殖的菲律賓蛤仔(Ruditapesphilippinarum)親貝發生大規模死亡現象。我國貝類病害研究雖然相對較晚，但隨著貝類養殖規模的迅速擴大，病害頻發導致貝類大規模死亡的問題也日益嚴重。20世紀90年代，櫛孔扇貝暴發大規模死亡，一種球形病毒粒子被認為是導致櫛孔扇貝大規模死亡的直接原因[71]；海灣扇貝和雜色鮑(Haliotisdiversicolor)等都暴發過大規模病害，弧菌、球形病毒等是其感染病原[2]，河流弧菌(V.fluvialis)可以引起皺紋盤鮑(H.discushannai)的膿胞病[72]，副溶血弧菌(V.parahemolyticus)可以引起九孔鮑(H.diversicolorsupertexta)幼鮑患萎縮癥和鮑苗的脫板癥[73-75]；漂浮弧菌(V.natritgen)可導致海灣扇貝腸道及腎腫脹、生殖腺及外套膜萎縮、殼內面變黑，最終引起扇貝死亡[76]。黑美人弧菌(V.nigripulchritudo)不僅可導致海灣扇貝外套膜脫落，鰓糜爛，腸管空并伴有不同程度腎腫脹，也是海灣扇貝幼體面盤解體流行病病原菌[77-78]。

2007年至今，大連市筏養蝦夷扇貝也發生連續多年大規模死亡。滕煒鳴等[79]在蝦夷扇貝閉殼肌膿胞中分離出一株具有致病性的細菌，經鑒定為查氏弧菌(V.chagasii)；劉瑞等[80]自蝦夷扇貝閉殼肌膿胞中分離出燦爛弧菌(V.splendidus),并認為其有一定致病性。雖然致病病原尚未有明確結論，但通過多年調查發現：(1)我國蝦夷扇貝主產區大連長海縣海區均發生筏養2齡蝦夷扇貝大規模死亡，影響范圍較廣；(2)瀕死扇貝除具有外套膜萎縮，收縮無力等普遍死亡癥狀外，還有閉殼肌橘紅色膿胞、貝殼內側褐色沉積等典型病灶；(3)扇貝開始死亡時間并非發生在高溫期，而是在適宜生長的約17 ℃水溫條件下出現死亡，具有條件致病性。因此筏養蝦夷扇貝的死亡有發病范圍廣、具有特殊病灶和條件致病等典型流行病學特征。20世紀80、90年代及2015年，加拿大地區養殖蝦夷扇貝也發生大規模死亡，其癥狀和我國蝦夷扇貝死亡癥狀相同，研究發現殺鮑魚弗朗西斯菌(Francisellahalioticida)可能是致病病原[81]。因此病害可能是導致筏養蝦夷扇貝大規模死亡的直接原因[17]。

3 小 結

扇貝養殖一般為開放式淺海養殖，依靠濾食自然界的顆粒有機物(浮游植物、有機碎屑、細菌等)生存，與池塘養殖等模式相比，能人為控制的因素較少，海洋環境、扇貝自身生理狀態及養殖規模等多種因素均可對養殖能否成功造成影響。因此扇貝一旦發生大規模死亡，原因往往是多方面且比較復雜，但正因如此，更需要科研工作者抽絲剝繭認真研究探索，為產業發展提供技術支撐。長海縣筏養蝦夷扇貝大規模死亡已經持續近10年，造成了嚴重的經濟損失，產業正經歷低谷。需要持續的調查研究、試驗驗證和綜合分析，以探明筏養蝦夷扇貝大規模死亡的原因。

根據近十年對養殖海區水環境、流行病學、病原學的調查和研究結果，以及對產業的跟蹤調研，綜合分析引起筏養蝦夷扇貝死亡的各種因素發現，筏養蝦夷扇貝連續多年大規模死亡的原因是多種因素綜合所致，但每種因素在其中的作用并不相同。種質退化、養殖規模過大、餌料不足等因素導致了扇貝自身抗逆性下降，對環境變化和病原侵襲的抵抗力下降，其中養殖規模過大、餌料不足是主要原因，而某些年份降水量偏小導致營養鹽含量輸入降低會使餌料不足的問題更加嚴重。當扇貝抗逆性下降，在適宜水溫條件下，病原感染扇貝，導致蝦夷扇貝發生大規模死亡，持續性高水溫則加劇了扇貝死亡。因此，養殖規模過大和病害是蝦夷扇貝大規模死亡的重要原因和直接原因。

與底播增殖蝦夷扇貝不同，從事筏養蝦夷扇貝產業的主要為中小型企業和個體戶，數量眾多但尚未形成合力，尚無真正的產業協會。企業在調整養殖規模時往往存在“誰減誰吃虧”和“我一家縮減規模沒有用處”的攀比心理，在經濟利益驅動下，養殖規模愈來愈大，養殖品種愈發單一，最終導致產業遭受重創。因此如何控制養殖規模是當前筏養蝦夷扇貝產業迫切需要面對的問題。地方政府應該嚴格控制海域使用，根據養殖規劃逐步收回海域，給予養殖協會政策上的支持并出讓部分權利，促進企業轉型和協會真正的形成；企業應該成立合作社，逐步發展成規模較大，科學發展意識較強的淺海浮筏大型養殖企業，便于統一規劃，統一管理，控制養殖規模；科研工作者在種質改良、養殖容量研究、綠色生態養殖模式開發、病害預警等方面加大研究力度，為政府和企業提供科學依據；三方面共同努力控制養殖規模，進行科學養殖，保證蝦夷扇貝產業可持續發展。