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水族館科學:水產養殖珊瑚的興起

珊瑚在生態修復、觀賞水族貿易、海洋藥妝、展示教育、生醫材料等產業的用途與需求日益增加,促使珊瑚養殖及繁殖的研究與技術開發快速進步,規模持續擴大,成為新興的水產養殖物種。
 
 
 

珊瑚很早就被人類用作裝飾品和珠寶,或養殖珊瑚用以觀賞,原本都採集自野外的天然珊瑚礁。但近五十餘年來,由於人類的不當行為與過度活動,造成海洋生態的破壞和汙染,加上氣候變遷的衝擊,尤其是海洋異常暖化,導致珊瑚大量白化,甚至死亡,全球珊瑚礁快速衰退和減少。因此,從野外取得活珊瑚愈益困難,相關管制也日趨嚴格。

 

另一方面,珊瑚在受損珊瑚礁的生態修復、觀賞水族貿易、海洋藥物與保養化妝品、展示教育、生物醫學材料等產業的需求日益增加,促使公私水族館、研究機構、大學、水族愛好者和玩家積極投入珊瑚繁養殖的研究與技術開發,近二十餘年來愈益受到國際廣泛重視,規模快速成長,成為新興的水產養殖物種,人工培育珊瑚替代野外採集的比率也逐漸增加。

 

原地和異地養殖

 

珊瑚的養殖可依地點分為原地和異地養殖。原地養殖通常是在鄰近天然珊瑚礁的礁區、潟湖、淺海養殖池或港口內直接進行,利用天然的海水、海流、生物和陽光,因此成本低,維護容易。然而,如果周邊環境沒有良好的管理,就容易受到人為的汙染和破壞影響,或因疾病與天敵爆發造成損失。此外,近年氣候變遷造成海水異常暖化,珊瑚大量白化死亡,以及颱風引發強勁風浪,造成沿海礁區摧毀破壞的事件頻繁發生。因此,必須慎重評估和選擇可能發生意外風險低的地點,並有緊急應變計畫。

 

異地養殖則是在陸地的養殖場、水族館或水族缸中進行,必須藉由許多人為設施與器材建立適當圈養環境,以提供合適的條件,如海水水質、水流、溫度、光照等,其成本高,維護需花費人力與時間,但能夠穩定生產較高品質的珊瑚。如果養殖地點容易取得品質良好的海水,通常使用流水式或半封閉式養殖,否則可選擇封閉式或再循環式的養殖,才能夠完全控制環境與水質狀況。

 

水質

 

過去珊瑚養殖主要是使用天然海水,近年合成海水品質提高,配製方便,價格降低。許多生醫藥妝、科學研究和高價觀賞水族對培育珊瑚的水質要求高,如無毒、無汙染、無病原、特定元素的成分或比例等。加上天然海水品質不易掌控,水源或運送過程易受汙染,位居內陸購買不便,且一次須購買和儲存很多水量,因此使用合成海水的情況逐漸提高。調配合成海水必須使用逆滲透水或去離子水,以免受自來水中含量較高的營養鹽影響。

 

海水水質的控制和維持是養殖珊瑚的關鍵。維持調控水質的方法和器材相當多,如作為生物反應器的活岩石或活沙,利用其菌相分解營養鹽,並提供多樣的棲地和生物多樣性;蛋白除沫器以泡沫吸附有機物並帶出水體,因而降低營養鹽累積;鈣反應器以二氧化碳溶解碳酸鈣而補充鈣;部分更換海水以補充和提升原來元素的成分與濃度;添加逆滲透水或去離子水以補充蒸發的淡水,維持適當鹽度;利用冷卻機和加熱棒控制水溫等,可依養殖環境、珊瑚種類特性與缸體設計主題而組合。

 

光照

 

光照包括光譜與光強度,是決定珊瑚健康、生長速度和顏色的主要因素,因為許多種珊瑚依賴其體內共生藻的光合作用產物獲得所需要的大部分能量。由於不同光照影響共生藻密度、光合作用效率、珊瑚螢光蛋白和色素蛋白的濃度,並隨種類不同而變化,因此需依所養殖珊瑚的類別,如有無共生藻、石珊瑚、軟珊瑚或柳珊瑚而調整。

 

在器材方面,具有節能、光譜可調控等優點的LED燈逐漸替代傳統的金屬鹵素燈和T5螢光燈。須注意燈光強度因燈管老化而逐漸減弱,導致光度不足,珊瑚逐漸衰弱,是養殖珊瑚容易忽略而常發生的狀況,應定期測量或更新燈管。

 

水流

 

水流為珊瑚帶來食物和營養顆粒,帶走分泌與排泄的廢物,清除累積在珊瑚體表的沉積物,以及促進水體交換使物質均勻分布,是決定養殖珊瑚好壞的另一項重要物理因素。水流速率也影響軟珊瑚產生代謝產物的濃度,對養殖藥妝用軟珊瑚相當重要,新式幫浦和馬達已可模擬製造各種海流和波浪的運動模式。

 

養殖新趨勢

 

在養殖珊瑚的新發展趨勢方面,過去強調環境狀況的穩定,但隨著對珊瑚礁自然生態的了解日益完整深入,科技快速進步使器材設備功能強大,近年開始注重模擬許多環境因子的周期性變化,如太陽和月亮的光照、酸鹼值、溶氧度的日夜周期變化。這些環境因子的正常日夜變化對珊瑚的生存、生長和生理功能都有益處。

 

另一個趨勢是注重餵食的好處。雖然珊瑚可經由共生藻獲得大部分的能量,然而許多必需的胺基酸和營養仍仰賴食物取得,且餵食豐年蝦或輪蟲等能夠促進珊瑚體質強化、生長快速。在環境不適宜時,珊瑚也會有較佳的抵抗力和恢復力。不過,餵食過多造成餌料殘餘易使水質惡化、藻類爆發,或可把珊瑚的養殖與餵食分開在不同水缸中進行,是一較安全又提升餵食效率的方式。

 

珊瑚養得健康與生長快速,便能夠利用其旺盛的無性生殖能力繁殖,這已廣泛發展與應用,成效良好。一般是把珊瑚以剪刀剪成小分支或片段,以水族用的黏著劑固定在基座上,或直接以尼龍釣魚線綁住;軟珊瑚則用橡皮筋或線材束縛在基座上,等待其自行固著;把珊瑚懸掛在水體中或置放於底部。珊瑚在體型較小時通常生長較快,長大後可再次分株繁殖,或合併成較大體型的珊瑚以提高價值。

 

近年來,利用珊瑚的有性生殖進行繁殖也快速進步。例如,針對把精卵排放於水體進行體外受精的排放配子型石珊瑚,如軸孔珊瑚,是在其一年生殖一次的月分收集所排放的精卵團,經由人工授精再把受精卵培養成浮游幼生,並測試最佳的胚胎和幼生養殖濃度,誘發幼生變態成著苗幼體的殼狀珊瑚藻的種類和劑量,接種優良品系的共生藻,以建立從收集精卵到穩定生產大量珊瑚幼體的操作流程。

 

在利用體內受精和釋放幼生的孵育幼生型石珊瑚方面,如細枝鹿角珊瑚,在台灣南部海域全年12個月都進行穩定的有性生殖,每個月釋放大量已發育成熟的幼生,並且釋放幼生的月周期和日夜周期時間,能夠分別經由溫度和亮暗周期加以調控。其浮游幼生和著苗後的幼體對於環境變動具有高抵抗力,在完全人工環境下容易飼育,且在環境良好下1~2年就達性成熟。因此,非常適合發展成能夠產生大量優良子代的種珊瑚,如同種魚、種蝦和種貝。

 

選擇培育的種類

 

在生物種類選擇方面,軟珊瑚是最適合新手入門學習養殖的類別,並未列名在瀕臨絕種野生動植物國際貿易公約的名錄中,對水質和環境的要求不高,容易長期飼養,外觀造型也美麗,隨波搖擺的風姿很引人注目。石珊瑚則都列名在該公約的名錄中,養殖的環境條件與技術要求也較高。因此需慎重評估,優先選擇人工培育的種類。

 

養殖珊瑚時會同時搭配其他珊瑚礁的重要生物,以促進互利共生和生態平衡。例如,無脊椎動物有食碎屑的海參、食藻類的螺貝類和海膽;脊椎動物有食藻類的珊瑚礁魚類,其中能夠人工培育繁殖的小丑魚、雀鯛等,都是有益珊瑚健康和天然珊瑚礁保育的優良選擇。另外,要注意珊瑚的疾病或天敵,如食珊瑚螺和裸鰓類是否出現和造成危害,必須及早處理。

 

除了正確選擇適合養殖的生物種類外,也必須控制生物數量。由於水族缸的生態負荷量有限,過多生物非常容易造成生物之間競爭空間和食物。一旦生物受傷死亡,組織隨即腐爛分解,很快會造成營養鹽累積和水質惡化,然後形成更多生物不健康和受損死亡的惡性循環,因此應該循序漸進引進合適且相容的生物以維持長期發展。

 

在判斷珊瑚是否養殖健康方面,包括觀察其是否褪色甚至白化;珊瑚蟲和觸手是否正常伸展;體型是否維持原來的大小,若是持續縮小,就顯示營養不足而正在消化吸收自己的組織;若珊瑚組織死亡,會暴露出白色的碳酸鈣骨骼和發生藻類覆蓋生長的不健康現象。

 

定期監測水質也能正確掌握水族缸的發展狀況,重要參數與建議範圍如下:溫度攝氏24~28度、鹽度34~36 ppt、酸鹼值pH 8.1~8.3、鹼度7~10 KH、鈣離子380~450 ppm、鎂離子1,250~1,350 ppm、磷酸鹽<0.03 ppm、硝酸鹽<0.2 ppm、亞硝酸鹽<0.2 ppm、氨<0.1 ppm等,或依養殖目的與地區環境特性調整。一般以水族館販售的器材和試劑,依需求和建議頻度測量、記錄、管理與維護。

 

台灣在珊瑚養殖與繁殖的種類方面,最好優先推動發展本土物種,因為台灣周邊海域就擁有豐富的各類珊瑚資源,包括石珊瑚、軟珊瑚和柳珊瑚分別有至少300、50和50種以上,且許多種類的數量豐富,具有體質強、生殖力高,以及生產藥妝用代謝產物等的優良種原特性與開發潛力,也減少引進外來種可能造成的風險。

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