112 年 國立臺灣大學漁業科學研究所《水產概論》

此題主要在探討湧升流（Upwelling）的形成機制及其對漁場的重要性。湧升流是指海洋中，將深層、營養鹽豐富的海水帶至表層的現象。

形成湧升流的主要原因有以下幾點：

1. 風力驅動（Wind-driven upwelling）： 這是最常見的湧升流機制。當風持續吹拂海面，會因科氏力（Coriolis force）的作用，將表層海水向右（北半球）或向左（南半球）偏移。若海岸線平行於風向，且風將表層海水吹離海岸，則深層海水就會被「抽」上來補充表層的空缺。例如，西南季風吹拂台灣西海岸時，就可能產生沿岸湧升流。
2. 洋流交匯（Current convergence）： 當兩股洋流匯合時，其中一股或兩股的表層海水可能會向下沉降，而另一處（通常是匯合點的邊緣）則會有湧升流發生，以補充被向下推擠的海水。

新興病毒性疾病的防治需要一個綜合性的策略，涵蓋預防、監測、控制與撲滅等多個層面。面對新興疾病，由於缺乏現成的疫苗或藥物，更需強調預防與早期發現。

防治面向可分為以下幾點：

1. 預防措施（Prevention）：

   • 生物安全（Biosecurity）： 嚴格的進出管理，例如限制訪客、車輛消毒、人員與設備的清潔消毒，防止病原體從外部引入養殖場。
   • 健康種苗來源（Healthy Seed Stock）： 選擇信譽良好、經過檢疫、無病毒感染的種苗供應來源。進行種苗的病毒篩檢。
   • 優良水質管理（Water Quality Management）： 維持穩定的水質（如溶氧、pH、氨氮、亞硝酸氮等），減少對魚體的緊迫，提高魚體抵抗力。
   • 適當的養殖密度（Appropriate Stocking Density）： 避免過高的養殖密度，減少魚體間的緊迫與接觸，降低病原傳播機會。
   • 均衡營養（Balanced Nutrition）： 提供營養均衡、品質良好的飼料，增強魚體免疫力。可考慮添加免疫促進劑。
   • 環境消毒（Environmental Disinfection）： 定期對養殖設施、池底、水體進行消毒（如使用二氧化氯、過氧化氫等），降低環境中的病原負荷。
   • 隔離（Isolation）： 新進魚隻或疑似染病魚隻應進行隔離觀察。

2. 監測與早期預警（Monitoring and Early Warning）：

   • 日常觀察（Daily Observation）： 密切觀察魚群的活動力、攝食狀況、泳姿、外觀等，注意異常行為。
   • 定期採樣與檢測（Regular Sampling and Testing）： 定期採樣進行病毒學檢測（如 PCR、ELISA 等），及早發現潛在感染。

水產養殖系統中的水體氮循環是一個複雜的生化過程，涉及到不同形態氮的轉化，對水質和魚體健康至關重要。

水體氮循環的主要過程：

1. 氨化作用（Ammonification）： 魚類排泄的尿素（Urea）以及未被攝食的飼料、排泄物、死亡生物等有機物，在水體中微生物（主要是異營菌）的作用下，分解轉化為氨（Ammonia, $NH_3$）或銨離子（Ammonium ion, $NH_4^+$）。在高 pH 值時，氨的比例較高；在低 pH 值時，銨離子的比例較高。
2. 硝化作用（Nitrification）： 這是一個兩階段的有氧過程，由硝化細菌完成。
   • 第一階段（氨氧化）： 氨氧化細菌（AOB），如 Nitrosomonas 等，將氨氧化成亞硝酸鹽（Nitrite, $NO_2^-$）。
   • 第二階段（亞硝酸鹽氧化）： 亞硝酸鹽氧化細菌（NOB），如 Nitrobacter 等，將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽（Nitrate, $NO_3^-$）。
3. 反硝化作用（Denitrification）： 在缺氧或厭氧條件下，反硝化細菌（如 Pseudomonas, Paracoccus 等）會將硝酸鹽還原成氮氣（$N_2$），氮氣隨後逸出水體，回到大氣中。這是氮從水體中移除的主要途徑之一。
4. 氮的吸收（Nitrogen Assimilation）： 藻類和水生植物可以吸收水體中的氨、銨離子或硝酸鹽，將其轉化為自身的有機氮，用於生長。

對魚類有毒性的氮化合物：

在水產養殖系統中，對魚類毒性較強的氮化合物主要有兩種：

1. 氨/銨離子（Ammonia/Ammonium ion, $NH_3$/$NH_4^+$）：
   • 毒性來源： 主要來自魚體的排泄和有機物分解。
   • 毒性機制： 氨是未離子化的形式 ($NH_3$)，具有脂溶性，能輕易穿透魚鰓和細胞膜。

水產飼料的原料種類繁多，可大致分為動物性原料和植物性原料兩大類。這些原料為水產動物提供生長所需的蛋白質、胺基酸、脂肪、維生素和礦物質等營養成分。

一、動物性原料 (Animal-derived Ingredients)

動物性原料通常具有較高的蛋白質含量、豐富的必需胺基酸（特別是離胺酸、甲硫胺酸等）以及良好的消化利用率，是水產飼料中重要的蛋白質來源。

1. 魚粉 (Fish Meal)：

   • 來源： 主要由各種海洋魚類（如鯡魚、沙丁魚、 anchovy 等）經蒸煮、壓榨、乾燥、粉碎製成。
   • 特性：
     • 高蛋白質含量： 通常在 55-75% 之間，必需胺基酸組成良好，與魚體胺基酸組成接近。
     • 富含脂肪： 脂肪含量因魚種而異，通常在 5-15%，提供能量和必需脂肪酸 (如 EPA, DHA)。
     • 富含礦物質： 鈣、磷含量高，且生物利用率好。
     • 含有維生素： 含有脂溶性維生素（A, D, E）和水溶性維生素。
     • 含有生長因子： 含有一些未知的生長促進因子。
     • 適口性佳： 魚類通常對魚粉有較好的適口性。
     • 缺點： 價格昂貴，品質易受原料魚種、新鮮度、加工方法影響，可能含有重金屬或環境污染物。

2. 魚油 (Fish Oil)：

   • 來源： 魚類加工副產品，主要從富含脂肪的魚類中提取。
   • 特性：
     • 豐富的必需脂肪酸： 特別是長鏈多元不飽和脂肪酸 (LC-PUFA)，如 EPA (二十碳五烯酸) 和 DHA (二十二碳六烯酸)，對魚類生長、免疫和繁殖至關重要。
     • 提供能量： 脂肪含量高，是重要的能量來源。
     • 含有脂溶性維生素： A、D、E 含量較高。
     • 缺點： 易氧化，品質不穩定，價格昂貴。

3. 肉骨粉 (Meat and Bone Meal, MBM)：

   • 來源： 哺乳動物（牛、豬、羊等）屠宰副產品，經過高溫滅菌、乾燥、粉碎製成。
   • 特性：
     • 蛋白質含量： 蛋白質含量較魚粉低（約 40-55%），胺基酸組成不如魚粉均衡，離胺酸和甲硫胺酸含量相對較低。
     • 礦物質含量高： 鈣和磷含量非常高，是優良的礦物質來源。
     • 適口性： 視加工方式而定，一般尚可。
     • 缺點： 蛋白質品質和胺基酸組成不如魚粉，可能存在病原（如狂牛症風險，需嚴格處理）和異味問題。

4. 禽肉粉 (Poultry Meal)：

   • 來源： 屠宰的禽類（雞、鴨等）的副產品，包括肉、骨、內臟等，經過加工製成。
   • 特性：
     • 蛋白質含量： 蛋白質含量中等（約 50-65%），胺基酸組成相對均衡，離胺酸含量較高。
     • 脂肪含量： 脂肪含量變化較大，取決於原料。
     • 適口性： 通常較好。
     • 優點： 相較於魚粉，價格較低，供應相對穩定。

5. 血粉 (Blood Meal)：

   • 來源： 動物血液經乾燥製成。
   • 特性：
     • 蛋白質含量極高： 蛋白質含量可達 70-85%。
     • 胺基酸組成： 離胺酸含量高，但甲硫胺酸含量低。
     • 消化率： 經適當加工後，消化率可接受。
     • 缺點： 顏色深，適口性可能較差，易結塊，需注意加工處理以確保安全。

6. 昆蟲蛋白 (Insect Protein)：

   • 來源： 如黑水虻 (Black Soldier Fly Larvae, BSFL)、黃粉蟲 (Mealworm) 等。
   • 特性：
     • 高蛋白質含量： 蛋白質含量高，胺基酸組成相對均衡。
     • 脂肪含量： 脂肪含量也較高，且富含必需脂肪酸。
     • 環境效益： 可利用有機廢棄物進行養殖，符合永續發展趨勢。
     • 潛力： 被視為魚粉的潛在替代品。

二、植物性原料 (Plant-derived Ingredients)

植物性原料在水產飼料中佔有重要地位，因為它們供應量大、價格相對便宜，且可提供碳水化合物、纖維、部分維生素和礦物質。

魚類繁殖技術的發展，很大程度上依賴於對影響生殖的環境因子和內分泌機制的深入理解與應用。透過調控這些因素，可以誘導性成熟、促進排卵/排精、提高受精率和孵化率，進而實現對魚類繁殖的有效管理。

一、環境因子的調控與應用

環境因子是魚類繁殖週期啟動和進行的關鍵觸發信號。主要包括：

1. 光週期（Photoperiod）：

   • 作用： 光照是調節魚類生殖腺發育和性腺成熟的重要外在因素。許多魚類對光照長度的變化敏感，長日照或短日照的變化會影響腦下垂體分泌性腺激素釋放激素（GnRH），進而影響生殖腺的發育。
   • 應用：
     • 誘導性成熟： 對於生殖季節性強的魚類，可以透過延長光照時間（模擬長日照）來提前誘導其性成熟。例如，在非產卵季節，利用人工光源延長每日光照時數，可促進魚體性腺發育。
     • 延遲性成熟： 相反地，透過縮短光照時間（模擬短日照）可以延遲性成熟，以利於魚體累積養分或配合其他繁殖策略。
     • 產卵調控： 某些魚類對特定光照強度或光譜也有反應，可進一步精確調控產卵時間。

2. 水溫（Water Temperature）：

   • 作用： 水溫是影響魚類新陳代謝速率和生殖激素分泌的重要因子。大多數魚類的生殖活動（如性腺發育、排卵、孵化）都發生在特定的溫度範圍內。
   • 應用：
     • 誘導產卵： 許多魚類在水溫升高時會進入繁殖期。透過將性成熟的親魚移至較高溫度的水體，或在適當的季節性溫度變化期間進行繁殖管理，可以誘導其產卵。例如，鮭魚在秋季水溫下降時產卵，而熱帶魚則在水溫升高時產卵。
     • 促進卵子發育與孵化： 適宜的水溫能加速卵子的成熟和孵化過程。
     • 模擬自然環境： 透過精確控制水溫的週期性變化（如模擬季節性溫度波動），可以更好地模擬魚類在自然環境中的繁殖條件。

3. 水質因子（Water Quality Factors）：

   • 作用： 溶解氧、pH、氨氮、亞硝酸鹽、鹽度、水流等水質因子也會影響魚類的生殖生理。不良的水質會導致魚體緊迫，抑制生殖激素的分泌，影響繁殖成功率。
   • 應用：
     • 維持優良水質： 確保高溶解氧、低氨氮和亞硝酸鹽、穩定的 pH 值和鹽度，是維持親魚健康和繁殖能力的前提。
     • 模擬水流： 對於習慣在流水環境中繁殖的魚類（如鮭魚、某些鯉科魚類），適當的水流強度可以刺激其生殖行為。

4. 社會因子（Social Factors）：

   • 作用： 魚群密度、性別比例、是否存在掠食者或競爭者等社會環境，也會影響魚類的繁殖行為和激素分泌。例如，過高的密度可能抑制生殖，而雄魚的存在對雌魚的排卵有促進作用。
   • 應用：
     • 調控密度與性別比例： 在繁殖池中，合理控制親魚密度和雌雄比例，以創造有利於繁殖的社會環境。
     • 隔離或混合飼養： 根據魚種的社會性，決定是否需要將親魚隔離飼養或混合飼養。

二、生殖內分泌的應用

魚貝類死亡後，其體內會經歷一系列的物理、化學和生物變化，這些變化不僅影響其品質，也與食品安全和保存密切相關。這些變化可以大致分為幾個階段：

第一階段：死後僵直（Rigor Mortis）

• 時間： 通常在死亡後數小時內開始，持續數小時至一天不等，取決於物種、死亡當時的生理狀況、環境溫度等。
• 變化：
  • 肌肉僵硬： 由於 ATP（三磷酸腺苷）耗盡，肌動蛋白和肌凝蛋白無法分離，導致肌肉收縮並變得僵硬。全身肌肉會逐漸收縮，關節彎曲，魚體呈現僵直狀態。
  • pH 值下降： 體內儲存的肝醣在無氧條件下分解產生乳酸，導致 pH 值下降。
  • 體溫下降： 體溫逐漸降至環境溫度。
• 影響： 此階段的魚體不易處理（如去骨、切片），且口感較差（堅韌）。

第二階段：僵直緩解（Rigor Mortis Resolution）

• 時間： 在死後僵直達到高峰後，肌肉會逐漸鬆弛，恢復柔軟。
• 變化：
  • 肌肉變軟： 隨著蛋白質的進一步分解（自體消化），肌肉結構破壞，僵直現象消失，肌肉變得柔軟。
  • pH 值回升： 隨著乳酸的進一步分解或釋放，pH 值可能緩慢回升。
  • 自體消化（Autolysis）： 體內酶（如蛋白酶、脂肪酶）開始分解自身組織，這是肌肉變軟的主要原因。
• 影響： 魚體再次變得容易處理，口感也開始改善，進入最佳的食用期。

第三階段：腐敗（Spoilage）

• 時間： 在僵直緩解後，若未妥善保存，魚貝類會進入腐敗階段，這個過程的快慢受溫度影響極大。
• 變化：
  • 微生物繁殖： 來自環境或魚體內部的細菌、黴菌等微生物大量繁殖。

「漁法三要素」是指在進行水產動物的捕撈或養殖過程中，影響漁獲量、漁業可持續性以及資源管理的三個核心關鍵因素。這三要素通常被認為是：

1. 漁具 (Fishing Gear)： 指用於捕撈水產動物的各種工具，包括網具（如圍網、拖網、刺網、流刺網）、釣具（如釣竿、釣線、釣鉤）、陷阱（如罾、籠）等。
2. 漁船 (Fishing Vessel)： 指用於搭載漁具、船員，並在海上作業的船隻。漁船的大小、動力、航速、續航力等都會影響作業範圍、效率和能力。
3. 漁法 (Fishing Method/Operation)： 指實際進行捕撈的技術和操作方式，包括作業時間、地點、方式（如延繩釣、拖網捕撈、圍捕）、作業強度、選擇性等。

這三者相互關聯、相互影響，共同決定了漁業的產出和資源利用狀況。

針對「漁具」的說明：

漁具是實現捕撈行為的直接工具，其設計、性能和使用方式對漁業具有極為深遠的影響。

• 種類與選擇： 不同的漁具適用於捕撈不同的對象魚種、棲息環境和漁撈目標。例如，圍網適合捕撈成群的中上層魚類；拖網則適用於捕撈底棲性魚類，但可能對海底生態造成較大影響；刺網則具有一定的選擇性，可以根據網目大小來篩選目標魚種。
• 效率與選擇性： 現代漁具的設計不斷追求更高的捕撈效率，但同時也面臨著選擇性不足的問題。過於高效且選擇性差的漁具（如大型拖網、流刺網）容易捕撈到大量非目標物種（如幼魚、其他魚種、海洋哺乳動物、海龜等），造成「兼捕」（bycatch）問題，進而影響魚群的補充更新和生態平衡。
• 對資源的影響： 漁具的廣泛使用和過度捕撈，可能導致目標魚種的資源量急劇下降，甚至瀕臨滅絕。例如，過度使用特定類型的網具，可能導致特定年齡結構的魚群被大量捕撈，影響魚群的繁殖能力。

水產漁撈與養殖業的永續發展，旨在滿足當前對水產品的需求，同時不損害後代滿足其需求的潛力。然而，這兩個產業都面臨著嚴峻的問題與挑戰。

一、水產漁撈 (Capture Fisheries) 面臨的問題與挑戰：

1. 過度捕撈 (Overfishing)：

   • 問題： 全球超過三分之一的漁業資源已被過度捕撈，導致漁獲量下降、魚種減少，甚至某些物種瀕臨滅絕。這主要是由於捕撈能力過剩、管理不善、非法、未報告及未管制（IUU）捕撈活動。
   • 挑戰： 如何有效管理全球漁業資源，實施科學的捕撈限額、禁漁期、禁漁區，並加強執法，防止 IUU 捕撈。

2. 兼捕與誤捕 (Bycatch and Discard)：

   • 問題： 許多漁具（如底拖網、流刺網）會捕撈到非目標物種，包括幼魚、其他魚類、海鳥、海龜、海洋哺乳動物等，這些被丟棄的漁獲物（discards）造成資源浪費和生態損害。
   • 挑戰： 開發和推廣具有高選擇性的漁具和漁法，減少兼捕，並妥善處理誤捕的非目標物種。

3. 棲息地破壞 (Habitat Destruction)：

   • 問題： 底拖網、採砂、沿海開發等活動破壞了魚類的繁殖、育幼和棲息場所，如珊瑚礁、海草床、紅樹林等。
   • 挑戰： 限制破壞性漁業活動，加強海洋生態保護區的建設與管理，恢復受損的海洋棲息地。

4. 氣候變遷 (Climate Change)：

   • 問題： 海水溫度升高、海洋酸化、海平面上升等影響魚類種群的分布、生殖、生長，改變食物鏈結構。
   • 挑戰： 預測氣候變遷對漁業資源的影響，發展適應性管理策略，協助漁業社區適應新的環境條件。

5. 非法、未報告及未管制（IUU）捕撈：

   • 問題： 嚴重破壞漁業管理體系，使資源評估和管理工作失效，造成巨大的經濟損失和生態損害。
   • 挑戰： 加強國際合作，利用科技（如衛星監測、電子漁獲物回報系統）加強監管和執法。

二、水產養殖 (Aquaculture) 面臨的問題與挑戰：

1. 環境污染與生態破壞 (Environmental Pollution and Ecological Damage)：
   • 問題： 養殖過程中產生的廢棄物（如未食用的飼料、排泄物）、藥物殘留、逃逸的養殖物種可能污染水體、破壞周邊生態系統（如破壞紅樹林、優養化）。