CN107426985A - 可持续提高海洋水域中海产品产量的过程和方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于表明在海洋水域中渔业生产力可持续提高的方法和过程。该方法和过程包括(1)选择被认为是高营养低叶绿素(HNLC)的海洋的位置，以及(2)该位置在渔业摄食地或迁徙路线附近或在被认为是鱼类摄食区域的区域内(3)在该位置内，使用卫星s.s.h.数据确定表面海水高度异常区(海洋涡旋)(4)在海洋涡旋内施加含有铁化合物的肥料。
Description
技术领域
本发明涉及海洋水域中海产品的产量和可持续生产、环境科学以及海洋生态系统恢复。
背景技术
世界各地的商业渔业和手工(私人)渔业已经处于衰落状态，并且在某些情况下已经处于完全崩溃状态。造成这种衰落的最常见原因是大型商业规模渔业的过度捕捞和栖息地的丧失。
尽管对于溯河产卵种类在淡水中恢复栖息地并实现捕鱼配额，但渔业衰落仍在继续。
在归结引起渔业衰落的原因时往往忽视的一个因素是大量生存所需的足够食物的可获得性。显然，如果鱼类沿着其迁徙路线或主要摄食地没有足够的食物来源，那么这将对它们的健康和数量产生负面影响。
大多数海洋鱼类吃浮游动物，或者吃其本身以吃浮游动物作为其主要食物来源的其他鱼类和生物体。浮游动物反过来以浮游植物为食，浮游植物主要是形成整个海洋生态系统基础的单细胞光合生命形式。因此，可以看出，鱼类产量与浮游植物丰度是直接且因果相关的(Sheldon,R.W.,Sutcliffe,W.H.Jr.,Paranjape,M.A.(1977))。
遗憾的是，研究已经表明，浮游植物丰度在本世纪期间已经在下降而海洋“沙漠”正在不断增加(http://www.mmab.ca/lib/exe/fetch.php？media＝pubs:irwin-2009-grl-deserts.pdf)。已经测量该下降平均为每年全球中位数的1％。
现有技术的描述
在海产品生产领域中，描述了提高产量的方法，该方法主要集中在营养物质掺入水中的方式。
具有1994年4月28日优先权日的标题为“Method of improvingproduction ofseafood(提高海产品产量的方法)”的专利文献US 5433173A(Markles I)公开了一种提高海产品产量的方法。Markles详述了一种包含漂浮物质的肥料，该漂浮物质结合于在海洋中缓慢溶解的肥料。
具有2002年11月18日优先权日的标题为“Method of increasing the fishcatchin the ocean(增加海洋中捕鱼捕获量的方法)”的专利文献US 6729063B1(Markels II)描述了与作者也是Markels的前述专利(Markels I)相似的方法。Markels II详述了一种或多种营养物质低的海洋状况，并且使用鱼吸引设备(FAD)和包含铁螯合物和其他特定肥料制剂的肥料。
附图说明
图1示出了实验的区域。在这个例示中紫色、蓝色、绿色和黄色代表低叶绿素的区域，而橙色和红色代表高叶绿素的区域。“B”标记在加铁之前实验的位置，“A”标记加铁后的同一位置。可视化图像(visualization)来源：NASA。
图2示出了用于识别海洋涡旋的表面海高度(SSH)的可视化图像。红色圆圈示出了实验中利用的海洋涡旋。数据来源：NASA。
图3示出了1997年至2014年间实验区域中的叶绿素水平图。2008年中期，由火山喷发产生的铁沉积进入实验区域中引起了叶绿素异常，且这与实验无关。2012年中期所显示的异常是由于该实验。可视化图像来源：NASA
图4示出了2013年阿拉斯加渔业提高的实例。数据来源：阿拉斯加渔政渔业部(Department of Game and Fisheries Alaska)。
发明内容
本发明涉及提高开阔的海洋中的鱼类生产力。具体地，本发明描述了一种引起海洋鱼类吃的食物来源的增加，从而降低海洋鱼类的死亡率并改善它们的健康和大小的过程和方法。
具体实施方式
由于许多因素(可能包括过度捕捞)，全球渔业在生产力方面不尽相同。然而，这些因素之一，即对于渔业的海洋食品供应可以通过在特定和很明确的海洋条件下在某些海洋区域使用铁基肥料来提高，这将产生历史浮游植物条件的恢复，这反过来支持浮游动物生物质—海洋鱼类最重要的食物来源—的强劲增长。
1988年，海洋学家约翰·马丁(John Martin)和史蒂夫·菲茨沃特(SteveFitzwater)提供了令人信服的证据，证明在某些海洋区域中，海水中铁不足限制了浮游植物的生长(Martin,J.,Fitzwater,S.(1988))。诸如Gerider&LaRoche(Geider,R.LaRoche,J.(1994))的进一步研究证实了铁限制概念是浮游植物丰度的主要因素。
当铁被引入海洋时，浮游植物的丰度恢复很快。2008年8月，位于亚北极区的北太平洋的卡萨托奇火山的喷发将富铁火山灰输送进入东北太平洋大部分区域，这迅速引发了一次曾经观察到的最大的浮游植物水华(Hamme,R.C.et al.(2010))。此次浮游生物水华完全在已知的大马哈鱼(鲑鱼)迁徙路线之内。对这一事件的进一步研究将红大马哈鱼(红鲑鱼)的前所未有的增加与此浮游生物的丰度联系起来Parsons T,Whitney F,(2012)。
因此，人造铁沉积进入海洋模拟天然铁转运，可表明大规模浮游生物水华反过来为鱼类提供了丰富的食物来源。如果可以通过在摄食区域或鱼类迁徙途径中的铁施肥产生浮游生物水华，则鱼类将接触到更丰富的食物来源，这反过来将降低鱼类的死亡率并增加鱼类的大小和重量。
必须注意的是，为了使此过程有效，必须在符合一系列重要标准的海洋特定部位进行铁施肥。海洋的化学性质也必须符合选择标准，且施肥化合物必须具体确定。
在海洋鱼类的摄食区域或迁徙路线中的浮游生物生产力的提高可显示海洋鱼类的死亡率下降，并增加鱼类的大小，这提供了商业渔业和手工渔业的可持续提高。
本发明方法要求在被认为是高营养低叶绿素(HNLC)的区域中，将铁的水溶性的和生物可利用的制剂分散到海洋中。HNLC海洋条件描述了尽管存在高的大量营养素浓度诸如磷酸盐、硝酸盐和硅酸，但浮游植物数量较少且相当恒定的海洋区域。这些地区由于生物可利用的铁的浓度低而在浮游植物生长中受到限制，因此被定义为铁限制的。
HNLC海洋条件下生物可利用的铁浓度的增加将导致浮游植物相应增加，然后是浮游动物，浮游植物和浮游动物是渔业的主要食物来源。
然而，将铁加入海洋的地区也必须符合其他标准。所选择的加铁地区必须在已知的渔业摄食区域内，或在渔业迁徙路线内。这是因为水产只能对增加的食物来源作出反应，如果它们能够前往已经显示出其生存和生长条件已改善的地带，则。
另一标准是加铁地带在被称为海洋涡旋的表面海水高度异常区之内。这是因为海洋涡旋具有大量营养素上涌的特点，以及含有增加的铁浓度的能力。海洋涡旋提供减少的铁扩散，并因此能够比放入开阔的海洋中的铁更长时间地保持浓度。这种减少的铁扩散将允许铁加入的效果持续更久，并将作为鱼类的引诱剂。
如果定期重复这一过程，则可显现出渔业生产力长期可持续的提高。因此，本发明可以被定义为可持续的渔业实践。
本发明的一些优点是：
·铁化合物不需要任何漂浮的肥料化合物或设备，或者补充肥料化合物或设备，并因此对于生产如由提高海产品生产力的方法所需的所述肥料是较便宜的。
·本发明不规定也不需要缓慢溶解肥料，允许所述肥料更快速地起作用。
·海洋涡旋提供减少的铁扩散，并因此能够比放入开阔的海洋中的铁更长时间地保持浓度。
·减少的铁扩散将允许铁加入持续更久，并将作为鱼类的引诱剂。
本发明规定所需的海洋条件是高营养低叶绿素(HNLC)，不仅是确定的营养素低，而且海洋也必须是低叶绿素的。这种重要的区别允许本发明在表现海产品生产的提高方面更具成本效益。海洋学界已经确定了HNLC区。将铁化合物放入称为海洋涡旋的表面海水高度异常区中，提高了该方法的效率和渔业生产力。根据本发明提高海水中渔业生产力的过程包括以下步骤：
a)根据海洋生态定义，选择定义为高营养低叶绿素(HNLC)的海洋区；
b)将对海洋区的选择缩小到在已知的鱼类迁徙区域内或离已知的鱼类迁徙区域很近，或者被认为是鱼类摄食区域的区域内；
c)将可代谢且水溶性的铁化合物加入限定的海洋区；以增加浮游植物的生长；确定海产品群体的增加；以及
d)获得由施肥产生的增加的海产品产量。
在本发明的实施方式中，铁化合物可以选自由硫酸铁、高度雾化形式的氧化铁、碳酸铁、硫化铁、铁矾(Iron Vitriol)、腐殖酸铁、多糖-铁络合物、铁盐制剂等组成的组。
将铁化合物放入海水的表面中，优选地使用计量投放装置，其中这些计量投放装置选自由飞行器、水面船舶、驳船或任何漂浮运载工具(floatingvehicle)或设备组成的组。
本发明的优选实施方式，将铁化合物放入被称为海洋涡旋的海洋表面海水高度异常区中。
例证
以下实施例例证所要求保护的过程和方法。例证来自用于测试本发明实用性的实验。
所公开的信息是说明性的，且存在其他实施方式并在本发明的范围内。
选择一个海洋区进行实验。该海洋区满足以下条件之一：其是高营养低叶绿素(HNLC)，并且位置在太平洋细磷大马哈鱼(粉红鲑鱼，PinkSalmon)的迁徙路径之内。
实验区域为如图1中所示的1100千米见方的区域。在这个例证中，紫色、蓝色、绿色和黄色是低叶绿素的区域，而橙色和红色是高叶绿素的区域。“B”标记在加铁之前实验的位置，而“A”标记加铁后的同一位置。“A”示出了硫酸铁和氧化铁放置的区域内叶绿素水平的后续增加。叶绿素水平是浮游植物生长和生产力增加，以及由此增加的渔业的食物来源的指标。
本发明的第二个条件是将铁化合物置于海洋涡旋中。图2的红色圆圈示出了实验中利用的海洋涡旋。
在图2中所标记的大致区域内，使用船舶作为计量投放装置，放置100吨的硫酸铁(FeSO4)和20吨氧化铁(Fe2O3)。这些化合物不与漂浮材料组合，并且以其本来的样子使用而不进行改变。
从1997年到2014年，在实验区域中测量了叶绿素水平。
图3示出了叶绿素水平图，在2008年中期，由于火山喷发产生的铁沉积进入实验区域中引起了叶绿素异常；该异常与实验无关。
然而，翌年的大马哈鱼回报显著提高。2012年中期的异常是由于实验。请注意，由于实验，叶绿素水平是自1997年以来记录最高的。
在2013年，加拿大渔业和海洋司预计，弗雷泽河细磷大马哈鱼洄游为890万只鱼。实际洄游超过千一百万只鱼。表1示出了根据此实例的加拿大卑诗省渔业的改善。数据显示渔业改善超出预计洄游的466％。
表1：2013年从9月1日至9月7日的一周内，弗雷泽红大马哈鱼和细磷大马哈鱼的洄游情况。加拿大卑诗省渔业生产改善。资料来源：太平洋大马哈鱼委员会。
1对于细磷大马哈鱼，迄今为止已计算的洄游是基于复原估计的。
2直到洄游高峰已经穿过胡安·德福卡和约翰斯通海峡的海洋测试渔业区域后通常才采用洄游规模。
最后，图4示出了在2013年阿拉斯加渔业改善的实例。这个图表示出了超出预计洄游大约100％的改善。
非专利文献
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Claims (13)
1.一种提高高营养低叶绿素海洋水域中渔业生产力的方法，包括以下步骤：
a)根据海洋生态定义，选择被定义为高营养低叶绿素(HNLC)的海洋区；
b)将对海洋区的选择缩小到在已知的鱼类迁徙区域内或在紧靠已知的鱼类迁徙区域处或者在被认为是鱼类摄食区域的区域内；
c)将前述选择缩小为被称为海洋涡旋的海洋表面海水高度异常区；
d)将生物可利用的且水溶性的铁化合物加入到限定的海洋区以增加浮游植物的生长；
e)确定海产品群体的增加；以及
f)获得由施肥产生的增加的海产品产量。
2.根据权利要求1所述的提高海产品产量的方法，其中，所述铁化合物是硫酸铁。
3.根据权利要求1所述的提高海产品产量的方法，其中，所述铁化合物是高度雾化形式的氧化铁。
4.根据权利要求1所述的提高海产品产量的方法，其中，所述铁化合物是碳酸铁。
5.根据权利要求1所述的提高海产品产量的方法，其中，所述铁化合物是硫化铁。
6.根据权利要求1所述的提高海产品产量的方法，其中，所述铁化合物是铁矾。
7.根据权利要求1所述的提高海产品产量的方法，其中，所述铁化合物是腐殖酸铁。
8.根据权利要求1所述的提高海产品产量的方法，其中，所述铁化合物是多糖-铁络合物。
9.根据权利要求1所述的提高海产品产量的方法，其中，所述铁化合物是铁盐制剂。
10.根据权利要求1所述的提高海产品产量的方法，其中，将所述铁化合物放入到海水的表面中。
11.根据权利要求10所述的提高海产品产量的方法，其中，使用计量投放装置将所述铁化合物放置于所述表面。
12.根据权利要求11所述的提高海产品产量的方法，其中，所述计量投放装置选自由飞行器、水面船舶、驳船或任何漂浮运载工具或设备组成的组。
13.根据权利要求1所述的提高海产品产量的方法，其中，将所述铁化合物放入被称为海洋涡旋的海洋表面海水高度异常区中。
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