海洋疾病的影響及危害范文

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《海洋環境科學雜志》2014年第四期

1引起海洋疾病的主要原因

許多因素之間的相互作用影響著海洋疾病的發生，環境因素是其中一個非常重要的因素，同時其他自然因素對海洋疾病災害暴發也起到了推波助瀾的作用。海洋生態環境上的變化會使流行性海洋疾病加劇以及致病因子毒力提高，從而導致海洋疾病的大規模暴發，甚至可能會誘發一些新的疾病的發生。導致環境改變的因素主要包括氣候變化和人類行為，他們在病原傳播方面扮演著重要角色，而且會使宿主抵抗力下降。雖然目前對氣候變化和人類行為是如何影響海洋生態系統的時空變化的研究還不是非常透徹，但是其中一個不爭的事實就是海洋生態系統往往隨著氣候變化而改變，這種突發性、非線性的改變所帶來的風險也不斷增加［10］;另一方面，人類向海洋環境輸入的持久性有機污染物可以影響海洋生物的免疫力［13］。

1．1氣候變化對海洋疾病的影響在過去的30a，溫室效應已經導致全球平均溫度升高了0．2℃，而這個增加的能量大部分被海洋吸收［14］。我國近海海洋表層溫度正在不斷上升，而由海洋生態環境改變所引起的疾病暴發，其流行性和嚴重程度與氣候變化密切相關。全球溫度的升高無論對海洋生物還是對海洋病原體都會產生明顯影響，促使海洋疾病的大規模暴發，而且也擴大了疾病發生的時空范圍。

1．1．1氣候變化對海洋疾病的直接影響隨著全球氣候變化的發生，海洋生態系統的健康和生產力也受到了影響，氣候變暖會導致許多海洋生物的生物性能改變，從而使它們更容易受到疾病的感染。例如，在上個世紀九十年代，由于溫度升高，斑海豹的密度增加，這為病原體的傳播和侵入提供了良好的條件，從而導致了北歐斑海豹流行病的發生［15］。當水體溫度過高或者太陽光照強度過強時，在一系列的環境因素共同協作下，很多珊瑚發生白化現象［1，16］。從上個世紀七十年代開始，珊瑚白化的程度和規模都有所增加，在1998年發生的珊瑚白化現象是歷史上范圍最廣、程度最嚴重的一次，甚至影響到整個珊瑚礁生態系統［10］。由氣候變化所引起的海洋酸化對珊瑚也產生著直接影響［17］。海水的酸化會影響單細胞浮游藻類和珊瑚等有碳酸鈣軀殼的海洋生物，因為海洋過量吸收大氣中的二氧化碳時就會導致海洋水體的酸化，而珊瑚礁是利用碳酸鈣來構建自己的骨骼，海水的酸化使得珊瑚的骨骼變薄，例如大堡礁珊瑚的鈣化程度從1990年開始，已經降低了14．2%［18］。科學研究表明，由于海洋的溫度和酸度不斷升高，當空氣中二氧化碳濃度達到450ppm時就會對生態系統中的珊瑚礁構成嚴重威脅。如果空氣中二氧化碳濃度已達到450ppm，大氣溫度一旦比前工業時代高出2℃，大批珊瑚就會發生白化甚至死亡;如果海洋已呈酸化狀態，空氣中的二氧化碳濃度一旦超過450ppm，珊瑚礁將會進入負的碳平衡狀態［19］。

1．1．2氣候變化提高了海洋病原生物的活力病毒、細菌和寄生蟲是海洋有機體致病的主要因素，同時也是海洋生物數量和棲息地的關鍵調節者。然而，近十多年來，氣候變化導致了海平面和溫度上升，海洋循環、pH、鹽度和紫外線發生變化。這些物理和化學因素的改變影響了海洋病原生物的傳播和致病力。ChrisB等［17］研究者指出水溫和紫外線輻射強度發生變化，會擾亂海洋中細菌、真菌和病毒的相對數量，同時也會影響到魚類和海洋哺乳動物的生存狀況。海洋環境中，尤其是海水養殖環境中細菌性疾病是一類常見且危害非常大的疾病。溫度影響著有害細菌的生存狀況以及感染疾病的能力。已知的病原菌有副溶血弧菌、鰻弧菌、哈維氏弧菌、河流弧菌、創傷弧菌、溶藻膠弧菌、黃桿菌、鏈球菌、諾卡氏菌等，共30多種。弧菌是引起海水養殖魚蝦細菌性疾病發生的一種最為常見的病原體，其發生溫度范圍廣，持續時間長，地域范圍廣［20］。當水溫升高或者其他環境條件惡化時，其致病力更強，潛在危害性更大。有報道指出美國東部大西洋沿岸的切薩皮克灣弧菌的存在狀況與海水溫度的升高有一定關系［21］。氣候變化中的一個重要生態因子的改變就是海洋溫度升高，許多寄生蟲原本生活在抑制其生長的環境，但是由于溫度的升高，該環境變為更有利于其繁殖的環境，從而使寄生蟲的生長、傳播速度加快，生存能力也更強。據報道，寄生蟲病的危害日益嚴重，例如，在1990～1991年變暖的期間，貝類帕金蟲向美國東南部擴散了500km2［17］。

1．1．3氣候變化影響赤潮的發生赤潮的發生與海水溫度及營養鹽密切相關。2011年美國科學促進會(AAAS)科學家指出，隨著氣候變暖，美國太平洋西北區普吉特海灣赤潮發生的頻率和持續時間正在增加。通過對未來海洋和氣候模型的分析，鏈狀亞歷山大藻或有毒“赤潮”將大量傳播，它們可積累在甲殼類動物體內引發病變，甚至引起神經麻痹［11］。專家們預言，在30a之內，甚至可能是在10a內，普吉特海灣赤潮發生時間可能將會提前，到21世紀末，赤潮發生的時間可能每年會提前兩個月，而且比現在的持續時間會增加一個月，這對海洋生物的危害無疑是巨大的，可能會導致海洋魚類等大量的死亡。

1．2人類行為對海洋疾病的影響

隨著科學技術和國際貿易的不斷發展，人類的影響已經涉及遠洋。即使在南極洲，企鵝遠離任何農業但體內卻檢測到DDT，海岸線也被溢油污染，藍鯨處于嚴重瀕危狀態。然而，物種和生態系統受到危害最嚴重的區域則還是在最靠近人類的海域。人類行為觸發了海洋生態和氣候的變化，同時人類行為也直接影響海洋生物的生存狀況［3］。

1．2．1人類行為對海洋疾病的直接影響世界上有很大一部分人口居住在沿海地區，因此，廢水經常被直接或間接的排入到近海。以美國為例，美國每天處理后的廢水排海量約達1．0×1010gal［22］。從全球來看，沿海地區約有90%的廢水未經嚴格處理就排入到海水中［23-24］。病原微生物是一類重要的海水污染類型，人類生活和生產中排出的廢水、污水中含有大量的病原微生物，它們在一定條件下，可造成海水環境嚴重污染，引起疾病流行，甚至嚴重危害人類健康。由于海洋環境惡化使各種細菌、病毒和原生動物等滋生，增加了海洋生物的發病率或死亡率，并可導致災害性疾病暴發。一項抽樣調查顯示，大量的生活污水入海是導致海洋貝類大腸菌群超標的主要原因［25］。從1966年開始，海洋哺乳動物的疾病發生率就開始增加，到1992年開始穩定的增加，已經公布的鯨等海洋哺乳動物的發病和死亡多數是由陸地上的病原生物擴散到海洋導致的［26］，例如，在北大西洋，海洋疾病引起的哺乳動物的大規模死亡，這些證據均表明人類行為是海洋疾病發生的一個主要原因［27］。廢水的排放還可能引起近岸海域富營養化的發生，水體的富營養化直接或間接的導致了一些病原微生物的滋生，以及富營養化引起的赤潮藻類的大量繁殖，不僅造成大批海洋生物因為缺氧死亡，而且有毒藻類可能會產生大量的毒素。據報道，1998年5月17日～1998年6月6日在福建省連江縣苔錄鎮后灣海域發生一起由裸甲藻等引起的赤潮，對鮑魚養殖業造成嚴重危害，初步斷定是由于裸甲藻等赤潮生物分泌了某種毒素［28］。一項調查結果顯示，在過去的40a里，赤潮的發生也間接的導致了哺乳動物的發病率和死亡率的升高［29］。化學污染物對海洋生物也是一個重要的威脅。化學污染物增加會造成海洋哺乳動物傳染疾病的流行，尤其是多氯聯苯(PCBs)、DDTs和重金屬等污染能在食物鏈中累積，并且能夠在哺乳動物的組織中檢測出污染物質，這些污染物會對生物的內分泌系統、免疫系統產生影響，例如波羅的海的海豹發生的腎上腺畸形就是由PCBs引起的［30］。

1．2．2人類行為對病原體傳播的間接影響海洋旅游業和貿易是影響動物感染流行性疾病的最主要的人為因素［5，11］，人類活動在很大程度上間接地加快了海洋病原生物的傳播，尤其是在水產養殖業，例如雙殼貝類的大批死亡就是由于人類無意間傳播感染源而引起的。1995年，在澳大利亞的安克舍斯灣，皰疹病毒引起的沙丁魚死亡以每天30km的速度傳播，從3月到9月，覆蓋了澳大利亞5000km的海岸線。有證據表明，引起這次災難的原因是飼喂金槍魚的沙丁魚攜帶皰疹病毒，其第二次大規模的流行是在澳大利亞的斯賓塞灣，該地區也是以冷凍的沙丁魚飼喂其他魚類［21］。

1．2．3人類行為造成物種棲息地退化和污染人類行為造成物種棲息地退化和污染也是加快海洋疾病暴發一個重要原因。對水棲哺乳動物的研究表明，污染對哺乳動物的免疫系統造成一系列的不同程度的損害。但是關于棲息地退化對疾病的影響研究還很少，尤其是對無脊椎動物，到目前為止，已經證實的大部分數據都是珊瑚礁疾病暴發和寄生蟲病的數據［3，5］。

2海洋疾病的危害

2．1海洋疾病對人類健康的危害

由于許多人類病原微生物在海洋中都是具有活性的病原體，而人類通過某些行為可能會有意無意地造成海洋中的病原體增加，其主要途徑就是廢水的排放，其次是降雨所攜帶的空氣中的一些人類和動物的廢棄物入海，同時地表徑流也隨之增加，其攜帶的陸源細菌、病毒、寄生蟲的數量也隨之增加，給沿岸的游泳或從事其他娛樂活動的人群帶來嚴重威脅［11］;第三是非點源污染，而這一途徑也是最近科學界的研究熱點。上述這些排放入海的病原體多數能夠在海水中存活一段時間，當人類暴露到這些水體或是食用被這些海水污染的水產品時就有可能會感染不同程度的疾病。根據流行病學研究發現，在污染海區游泳患病危險性會增加［31-32］。據估計，香港海岸游泳人群比非游泳人群患胃腸炎的概率要高出5倍，僅1990年因接觸污染的海水而患病的人數就不少于40萬人。1992年，通過對香港25000個海水游泳者進行調查，他們患眼睛、皮膚和呼吸道疾病的幾率要比其他人高出2～20倍［33］。據估計，在香港每年由海洋疾病所引起的人類疾病的醫療費用達數百萬美元。海洋疾病很多是通過人類食用污染的海產品，攝入帶有病原體的飲用水和娛樂水體而引起的。這些疾病的傳播受到各種社會、經濟、生態條件和人類免疫力的影響，同時氣候條件起到了非常重要的作用［34］。海洋疾病對人類的食品安全影響是非常巨大的，其影響主要是人類食用有毒的海水養殖生物而引起疾病。例如赤潮生物產生的毒素會在貝類體內富集，而人類食用這些貝類常發生中毒。在1976年英國因食用海灣扇貝而引起33起中毒事件，患病人數797人;1978年澳大利亞因食用牡蠣涉及2000余人中毒［35］;1991年加拿大魁北克省有200多人吃牡蠣而感染疾病［36-37］。

2．2海洋疾病對海洋生態系統的影響

海洋生態系統，是人類生存和發展的重要環境，是社會經濟發展的重要物質基礎。從生態學角度來看，海洋環境的污染、海洋疾病的暴發都可能會引起海洋生物群落結構和分布的改變。海洋疾病的發生一方面可能導致海洋生態系統的優勢種群的轉變［15］，另一方面還可能降低某一群落結構的多樣性。例如，海草床的海膽疾病的暴發可能會改變這些群落的生物多樣性，珊瑚疾病的發生導致珊瑚礁生態系統的優勢種從珊瑚轉變為藻類［38］。隨著污染的加劇，可持續發展的海洋生態系統的維護已迫在眉睫，各級政府以及相關環境管理部門應該建立健全生態系統監測指標及評價指標體系，加強海洋生態系統管理，減少疾病的發生，保護我們的海洋。

2．3海洋疾病對商業持續性發展的影響

海洋是人類21世紀生存與發展的資源寶庫和實現可持續發展的重要動力源。氣候變化以及人類行為引起的海洋疾病暴發已經從根本上影響了水產養殖業和以海洋為基礎的旅游業，商業價值大幅度的降低，影響了海洋經濟的發展。

2．3．1水產養殖業自上個世紀八十年代以來，水產養殖業已經成為發展最快的一個食品行業。目前，養殖業多為高密度養殖，這就導致養殖動物對疾病的感染更為敏感。在上個世紀60年代，由于某種原因，帕金蟲被引入到美國的切薩皮克灣和特拉華州灣，當時的低溫抑制了其生長，從而限制了帕金蟲傳染病的暴發，但是到了90年代晚期，由于海洋溫度的升高，導致帕金蟲傳染病在當地的牡蠣養殖場暴發［29］。從上個世紀七十年代以來，氣候變化引起的海洋表面溫度、鹽度、pH和營養鹽濃度的波動導致魚類死亡率的增加［39］。其表現形式為這些海洋環境的變化加速了赤潮的暴發，而赤潮產生的有害生物毒素多數是致命的，除此之外，赤潮還可以間接引起水體缺氧而導致生物大量死亡。持續的赤潮大量消耗水中的氧氣，同時伴隨著有機體碎片的分解，導致水體低氧或缺氧。對于一些以漁業為基礎經濟的發展中國家來說，赤潮對沿岸水域的威脅顯得尤為嚴重。海洋疾病對水產養殖業的直接危害就是導致海洋生物的大規模死亡，造成巨大經濟損失。1993年以來，我國對蝦養殖病害暴發并大規模流行，使我國的對蝦產量由1992年的20．69萬t下降至8．78t;1997年以來，養殖櫛孔扇貝病害大規模流行，死亡率達50%～90%;1998年以來，養殖貽貝病害大規模流行;1999年開始，池塘和灘涂養殖的文蛤因病害而大規模死亡;2000年開始，發現灘涂養殖的菲律賓蛤仔因病害而大規模死亡;期間，皺紋盤鮑、蝦夷馬糞海膽、蝦夷扇貝、海灣扇貝的養殖病害也時有發生;隨著海水魚類養殖規模的不斷擴大，魚類養殖病害也有日趨嚴重趨勢。此外，條斑紫菜的赤腐病，海帶的大面積死亡，也給海水藻類的養殖帶來了困難。

2．3．2旅游業海洋旅游業在海洋產業中具有先導地位，尤其是在發展中國家，發展潛力很大。珊瑚礁是海洋旅游業的亮點，他們的吸引力主要在于其生物的多樣性，但是珊瑚礁也正在遭受各種疾病的影響，例如珊瑚的白化現象、黃帶病和黑帶病。世界保護監測中心(WCMC)的一份報告中指出，近20a來，有證據表明珊瑚疾病的暴發主要發生在全球變暖之后，這些結果表明氣候變化使珊瑚疾病進一步惡化，但是關于海洋溫度的升高與珊瑚礁疾病暴發率升高的關系研究較少，需要進一步的研究。珊瑚礁的死亡不僅僅使得巖礁魚類的棲息地丟失，而且也使依靠珊瑚礁為主的旅游業變得蕭條，尤其對于一些貧困的國家，所帶來的經濟損失不可估量。

3小結與展望

3．1小結氣候變化和人類行為以多種多樣的方式影響海洋疾病發生，氣候變化主要通過以下幾方面影響海洋疾病:(1)溫度升高會促進海洋動物的繁殖，增加其密度，從而有利于病原體的侵入，發病幾率增加，或是降低海洋生物機體的免疫力，增加了它們對疾病的易感性;(2)溫度的升高加快了病原生物的繁殖速度和擴散速度，或者促進了新的病原體的產生，從而使海洋生物致病;(3)海洋的酸化會對一些利用碳酸鈣形成骨骼的生物產生影響。人類行為對海洋疾病的影響主要表現在以下幾方面:(1)人類排污對近岸海域的污染會造成沿岸生物抵抗力降低，化學污染在其體內沉積造成機體損傷;(2)人類向海洋中排放大量的營養鹽，使海水呈富營養化狀態，從而促進了赤潮的暴發，赤潮間接造成水體缺氧而導致海洋生物大量死亡，另外，赤潮產生的生物毒素對海洋生物產生了嚴重的毒害作用。海洋疾病對我國海洋生態系統和經濟造成嚴重的負面影響，主要表現在以下幾方面:(1)海洋疾病直接或間接影響人類健康，主要通過食用海產品和暴露到娛樂水體的途徑危害人類健康;(2)海洋疾病可能會由食物傳播而影響人類健康;(3)海洋疾病的發生對海洋生態系統的影響主要是改變海洋生態系統的多樣性和群落結構;(4)全世界每年由于海洋疾病所造成的經濟損失是不可估量的。

3．2展望氣候變化和人類行為已經對海洋疾病的發生造成明顯影響，但是關于海洋疾病的動力學與氣候變化以及人為影響的關系的研究才剛剛開始，目前對海洋疾病的研究還比較基礎，對養殖、娛樂水體等管理的決策和政策的指導作用非常少，因此非常有必要加強對海洋疾病的基礎研究:(1)收集海洋疾病的相關基礎數據:目前，對一些海洋生物感染疾病的數據收集的不夠完整，而且缺乏對每年研究報道的海洋疾病的數據的標準化處理，這對于比較與預測氣候變化和人類行為對海洋疾病的影響是至關重要的。(2)探索環境變化誘發海洋疾病的機理:目前關于海洋環境與海洋疾病暴發之間的關系的研究還不夠深入，探索重要海洋疾病與海洋細菌、病毒和寄生蟲等之間的相互作用關系，針對性地探討海洋疾病與生態因子之間的相互依存的關系，這些機理對于我們預測海洋疾病的發生和制定相關疾病診斷政策是非常必要的。(3)鑒定區分氣候變化和人類行為對疾病的影響:目前主要是以生物學過程為模型或者繪制疾病發生的地理分布來預測氣候變化對海洋疾病的影響，但研究還處于初級階段;應用生態學的方法研究氣候變化與海洋疾病的發生是最近提倡的新方法，為了更好預測氣候變化和人類行為對海洋疾病的影響，我們有必要量化一些直接的影響和相互之間的協同因素的影響，這就要求我們進行一些野外的模擬實驗。(4)海洋疾病診斷方法的建立:生態免疫學和疾病生態學是剛剛興起的學科，是應用生態學方法與原則去研究理解生物種群免疫力與疾病動力學之間的關系，但是發展還不成熟，而且快速診斷海洋疾病的方法沒有建立起來，有待進一步的研究與探索。

作者：李利利樊景鳳明紅霞李江宇石巖單位：國家海洋局近岸海域生態環境重點實驗室國家海洋環境監測中心大連海洋大學水產與生命學院