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「西卡毒」是什麼?同樣都是石斑,為什麼日本願意進口龍膽石斑,卻拒絕龍虎斑?

Evelyn 食品技師_96
・2022/07/24 ・3378字 ・閱讀時間約 7 分鐘
龍膽石斑。圖/wikipedia

上個月中國海關總署無提供相關科學證據,以檢出禁用藥物隱性結晶紫為由,全面禁止臺灣石斑魚輸往中國,引起我國一陣軒然大波。

幸好日本有養殖業者願意伸出援手,收購我國的龍膽石斑。然而,同樣是出口大宗的「龍虎斑」卻遭到拒絕,原因是日本擔心其體內含有「西卡毒[1]

難道石斑魚除了可能含有禁用藥物的風險之外,還存在著含「西卡毒」的風險嗎?到底龍膽石斑與龍虎斑又是什麼關係?為什麼日本只敢進口我國的龍膽石斑呢?

鞍帶石斑魚 Epinephelus lanceolatus,俗稱龍膽石斑,為石斑魚類中體型最大者。圖/農委會水試所

熱帶性海魚毒「西卡毒」的分布

海洋生物毒廣泛分佈在許多海洋生物中,其中西卡毒,就是屬於因攝食熱帶或亞熱帶珊瑚礁魚類,所引起的熱帶性海魚毒中毒(ciguatera)。

熱帶性海魚毒的毒成分相當複雜,包括為西卡毒(ciguatoxin)、鸚哥魚毒(scaritoxin)、甘畢爾藻毒(gambierol)、刺尾魚毒(maitotoxins)、菟葵毒(palytoxin)及西卡胜肽毒(ciguaterin),其中「西卡毒」為最主要的毒素,約佔 90% 以上[2]

延伸閱讀:勸你別碰!認識可愛又致命的「菟葵」

含有熱帶性海魚毒的珊瑚礁魚種約有數百種,臺灣可能含該毒素的珊瑚礁魚種達 29 種以上,常見的有笛鯛、鱠魚、鯙鰻(錢鰻)、臭肚魚(象魚)、鸚哥魚及石斑魚等[3]

其分布海域介於北回歸線和南回歸線之間,主要為太平洋、西印度洋及加勒比海等沿海地區,每年預估受此類毒素影響的人數約為 20,000 至 60,000 人[2]

熱帶性海魚毒的來源——渦鞭毛藻

熱帶性海魚毒的毒素源自於有毒的渦鞭毛藻(Gambierdiscus toxicus),此藻類通常以附生的方式生長在紅藻和綠藻等大型藻類,或是熱帶、亞熱帶的珊瑚礁岩表面。

也有文獻指出,某些特定的細菌具有合成熱帶性海魚毒的能力,合成的毒素再被藻類攝入成為毒藻,故細菌可能也是產生熱帶性海魚毒之原因[2]

所以當草食性魚類攝食到有毒藻類後,毒素便會蓄積在魚體中,肉食性魚類接著攝食含毒的草食性魚類,毒素就接著蓄積到其體內,通常以肝臟及內臟的含量較高[3]

雖然魚類因本身消化及保護機制的作用並不會中毒,但毒素經過多種食物鏈的生物轉換(biotransformation)的作用後,會代謝成毒性更強的魚毒,最後人類攝食到有毒的魚類,就會導致中毒[2]

棕點石斑魚 Epinephelus fuscoguttatus,俗稱老虎斑,野生老虎斑的體內可能含有西卡毒。圖/wikipedia

脂溶性毒素「西卡毒」較難代謝、中毒症狀持續時間較長

那麼熱帶性海魚毒的主角「西卡毒」是怎麼樣的毒呢?

西卡毒(ciguatoxin; CTX),也譯作雪卡毒,無色且無味,為非結晶聚醚環狀化合物,具有耐熱、耐酸之特性。穩定性高,縱使經高溫烹煮、冷凍、乾燥或人體胃酸,均不會被破壞。

西卡毒分子式為 C60H86NO19,分子量約 1,110 Da,對小鼠之腹腔注射 LD50 為 0.25 μg/kg[4][註 1],毒性略低於菟葵毒。 

毒素主要作用於神經末梢和中樞神經節,影響神經、肌肉及心肌細胞的離子通道,造成神經傳導受阻而引起運動失調等症狀[2]

而該毒素與筆者先前介紹過的麻痺性貝毒、河魨毒及菟葵毒最大的不同之處,在於它是脂溶性的,代謝時間不如水溶性海洋生物毒快,故西卡毒在人體需要較長的時間代謝,中毒症狀持續的時間亦較長。

西卡毒 (ciguatoxin; CTX) 的分子結構。圖 / 參考資料 3

延伸閱讀:

在海產店吃盤「塔香西施舌」然後就死掉了?——來認識致命的「麻痺性貝毒」

推理系動畫毒殺利器!——認識致命的「河魨毒」

有哪些中毒症狀?如何預防中毒?

熱帶性海魚毒的中毒症狀通常在攝食 1-24 小時後出現,其中毒的臨床症狀,可分為腸胃性、神經性、心血管性的症狀:

  • 腸胃發生症狀
    噁心、嘔吐、腹瀉及腹絞痛等,嚴重可能導致脫水,持續時間約 1-3 天。
  • 神經發生症狀
    主要為感覺遲鈍、異常,冷熱感覺顛倒;其次為四肢及口、喉的刺痛與麻痺感、肌肉疼痛、頭痛、局部皮膚搔癢與出汗、流口水、流眼淚及運動失調等,還有無力感和疲勞,這些症狀可能持續數個星期甚至數年。
  • 心血管發生症狀
    可能出現低血壓、心搏變慢及心律不整等,嚴重者可因呼吸困難而死亡。

目前最有效預防熱帶性海魚毒中毒的方法,是盡可能避免食用這些珊瑚礁魚類的肝臟和內臟,也應避免食用體重超過 3 公斤的大型珊瑚礁魚類[2]

龍虎斑、龍虎石斑與龍膽石斑的差異

瞭解了西卡毒之後,回過頭來看,為何日本只敢進口我國的龍膽石斑呢?牠和龍虎斑有什麼差異?

其實龍虎石斑(Epinephelus fuscoguttatus × E. lanceolatus)是由鞍帶石斑魚(Epinephelus lanceolatus,又名龍膽石斑)及棕點石斑魚(Epinephelus fuscoguttatus,又名老虎斑)雜交而培育出來的,其結合龍膽石斑具有較快的成長速率,與老虎斑的肉質細嫩 Q 彈,及對病毒性疾病有較強抗性之優點,近年成為新興的養殖石斑魚種之一[2, 5]

龍虎石斑 Epinephelus fuscoguttatus × E. lanceolatus,為龍膽石斑與老虎斑雜交而培育出來的。圖 / 農委會水試所

因日本過去曾發現野生的老虎斑,會食用含西卡毒的浮游生物或珊瑚礁魚類等,民眾若吃下肚恐怕有中毒的風險,故擔心由老虎斑配種出來的龍虎斑有類似情形,而不敢進口。

不過我國養殖業者澄清,西卡毒是野生石斑才會有的問題,臺灣養殖龍虎斑主要是吃魚粉,不太會有西卡毒累積,所以養殖石斑應無含此毒素的疑慮[1]

沒落的石斑王國

石斑魚是亞洲重要的經濟產物,聯合國糧食及農業組織(The Food and Agriculture Organization of the Onited Nations; FAO)報告中指出,2014 年臺灣石斑魚養殖產量為 25,682 噸,佔全球總產量的 42.5%,故臺灣素有「石斑王國」之美譽[2, 5]

如今因新冠肺炎疫情影響我國的外銷作業,2018 年銷往中國的石斑魚從 14,057 公噸減少為 2021 年的 6,681 公噸。目前 2022 年 1 至 5 月,臺灣已出口到中國及香港達 3,059 公噸,若中國強制禁止輸入,外銷總量將剩餘 3,600 公噸[6]

所以現在政府全力拓展日本、美國等冰鮮石斑或冷凍加工品外銷市場,並且鼓勵國人一起用行動力挺,多買多吃石斑魚。

註解

1. 毒理學中,半數致死劑量(lethal dosage 50%; LD50)是描述有毒物質的常用指標之一,意為動物實驗中,能使實驗動物產生百分之五十比例之死亡所需要化學物質之劑量。通常毒素給予實驗動物的方式,分為口服、靜脈注射和腹腔注射,不同的給予方式,毒性亦略有差異。

參考資料

1. 陳奐宇、許政俊,2022。台灣石斑受中方禁運影響大 日養殖業者伸援手收購龍膽石斑。公視新聞網。

2. 鄭凱育,2020。探討養殖龍虎石斑 Epinephelus fuscoguttatus × E. lanceolatus 之一般成分和風味成分,及養殖龍虎石斑和熱帶性海魚毒中毒檢體之毒性檢測。國立臺灣海洋大學食品科學所碩士學位論文。基隆。

3. 食品藥物管理署,2021。熱帶性海魚毒 (Ciguateric toxins)。衛生福利部。

4. Caillaud, A., De la Iglesia, P., Darius, H. T., Pauillac, S., Aligizaki, K., Fraga, S., Chinain, M. and Diogène, J. 2010. Update on methodologies available for ciguatoxin determination: Perspectives to confront the onset of ciguatera fish poisoning in Europe. Marine Drugs 8: 1838-1907.

5. 何佩蒨,2020。龍虎石斑之基因魚種鑑定及龍虎石斑和龍膽石斑肝臟中熱帶性海魚毒、維生素 A 和脂肪酸含量之探討。國立臺灣海洋大學食品科學所碩士學位論文。基隆。

6. 張語屏,2022。石斑魚9成外銷量遭中國禁止輸入!農委會:將拓展海外多邊市場且不排除向WTO申訴。食力 foodNEXT。

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Evelyn 食品技師_96
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一名食品技師兼研發專員,對食品科學充滿熱忱。有鑒於近年發生許多食安風暴,大眾對於食品安全的關注越來越高,網路上卻充斥著不實資訊或謠言。希望能貢獻微薄之力寫些文章,讓更多人有機會認識食品科學的正確知識!想獲得更多食品營養資訊可追蹤作者的粉絲專頁喔!https://www.facebook.com/profile.php?id=100066016756421

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為何台灣石斑魚會驗出「孔雀石綠」和「結晶紫」?出口驗出禁藥的事件層出不窮,到底可用的水產動物用藥有哪些?
Evelyn 食品技師_96
・2022/07/27 ・3682字 ・閱讀時間約 7 分鐘

2022 年 6 月 10 日,中國大陸以檢出禁用藥物隱性結晶紫為由,全面禁止臺灣石斑魚輸入,引起我國一陣軒然大波。後來陸方聲稱,因過去多次從臺灣石斑魚中驗出土黴素超標,還有檢出孔雀石綠和結晶紫等兩種禁藥,故禁止臺灣石斑魚銷陸。

而我方行政院農業委員會 (以下簡稱農委會)漁業署回應,近年已加強正確用藥宣導,及未上市水產品產地監測措施,市場上石斑魚已鮮少檢出用藥不合格情事[1]。同時也公告 11 家石斑魚養殖場之禁藥抽驗結果,包括孔雀綠/還原型孔雀綠、結晶紫/還原型結晶紫等均未檢出[2]

你也喜歡吃石斑嗎?

台鐵便當特別推出期間限定的龍膽石斑魚便當,支持台灣漁民。

對此我國養殖業者表示,政府稽核抽查的對象多針對合法業者,但更多的是業者未納管、未被抽查。再者,漁貨在出口前,若數量不足,可能會有養殖業者併貨,向其他養殖業者買貨集貨,增加禁藥感染的風險。因此一出事就拖垮整個產業,使合法業者跟著倒楣[3, 4]

為何水產養殖業會如此需要用藥呢?上述提到那麼多種用藥,是否已經令你眼花撩亂?

用藥雖可防止養殖水產動物生病,但使用不當會造成藥物殘留

臺灣地處亞熱帶,「水產養殖業」為我國重要的經濟活動之一,國人食用養殖水產比例比遠洋水產多,主要的養殖物種有吳郭魚、石斑魚、鰻魚、虱目魚、 牡蠣、文蛤、蜆及白蝦等。

但由於地狹人稠,可利用的土地空間有限,故養殖水產業者多採取高密度養殖的經營方式,極易造成養殖動物緊迫及疾病發生,因此需使用動物用藥品以控制疾病。

然而,不當的使用藥物,不僅容易對養殖動物造成嚴重的傷害,更容易對環境造成長久的藥物殘留,危害人類健康,甚至直接影響各國的進口貿易。

如 2003 年進口英國的魚隻約有 3% 被驗出有孔雀綠殘留[5];2005 年屏東養殖石斑也被驗出孔雀綠,嚴重影響國內養殖業者及外銷市場。還有 2012 年來自中國湖南的進口大閘蟹、2015 年銷日的鰻魚,皆與孔雀綠的殘留有關[6]

相信「孔雀綠」大家已經在新聞上有所耳聞,只是不太清楚為何它會被禁用。

孔雀綠晶體。圖/ W. Oelen @Wikepedia CC BY 3.0
孔雀綠晶體,為亮綠色、帶金屬光澤的晶體。圖/wikipedia

早期大家愛用的孔雀綠,因風險太大被禁用

孔雀綠(malachite green),亦稱孔雀石綠,是一種人造的三苯甲烷類染料,呈綠色結晶固狀,顏色鮮豔,常用於紡織品及紙類的染色。

其具有絕佳的抗菌能力,在水產養殖生產過程中,廣泛使用於預防魚卵感染病菌或治療魚體的寄生蟲、真菌及原蟲等疾病,加上價格低廉、容易取得,故自 1930 年代就廣泛運用於水產養殖。

而孔雀綠可快速被魚體吸收,並代謝成穩定的代謝物還原型孔雀綠(leucomalachite green),為脂溶性化合物,可在環境中或魚體內殘留很久(半衰期長達 40 天),不易代謝及排除。

但是,孔雀綠對魚類也有劇毒之影響,因在用藥的過程中,有時中毒濃度和治療濃度十分相近,導致魚類孔雀綠中毒。

動物實驗也證明,孔雀綠會傷害肝臟功能,導致貧血、甲狀腺與腫瘤、影響胎兒生長,具有致癌、致突變和致畸形等風險。

因此許多國家都已明令禁止在供給人食用的動物及水產品中使用該物質,而我國行政院衛生署(現衛生福利部)早就於 97 年訂定,水產品中孔雀綠/還原型孔雀綠為不得檢出[5]

左為孔雀綠之化學結構,右為還原型孔雀綠之化學結構,穩定的還原型孔雀綠是孔雀綠之代謝物。圖 / 參考資料 5

孔雀綠、結晶紫都被禁,那合法的水產養殖用藥有哪些?

除了上述的孔雀綠,這次被大陸檢出的禁藥「隱性結晶紫」,亦是屬於三苯甲烷類的染劑,具有殺菌或殺寄生蟲作用。

結晶紫(crystal violet)進入生物體內經轉化後,同樣也會被還原成脂溶性、無色的還原型結晶紫(leucocrystal violet),又稱隱性結晶紫。具有致癌性、基因突變、致畸胎性等風險,故很早也被法規列為不得檢出的禁藥[4]

Black lumps in a glass beakerPurple liquid in a test tube
左為結晶紫晶體,右為結晶紫水溶液。圖 / wikipedia

所以現在水產養殖業常見的合法用藥有哪些呢?

依農委員今年最新修正的《動物用藥品使用準則》[7] [註 1]中,第三條附件一「水產動物用藥品使用規範」,清楚明訂了水產動物用藥品之品目、 使用對象、用途、用法、用量、停藥期及使用上應注意事項等。

規範中指定之藥品品目計有 17 項,其對象水產動物計有吳郭魚等 50 種以上。且應依照獸醫師(佐)處方藥品販賣及使用管理辦法之相關規定,加強藥品之使用管理,防範其被濫用。

就本文事件主角石斑魚來說,比較常見的合法用藥如安默西林(Amoxicillin)、脫氧羥四環黴素(Doxycycline)、紅黴素(Erythromycin)、氟滅菌(Flumequine)、歐索林酸(Oxolinic acid)與羥四環黴素(Oxytetracycline)等,依各養殖戶的用藥習慣而有所不同。

其中,羥四環黴素便是陸方聲稱過去多次從臺灣石斑魚中驗出超標的「土黴素」。

表為「水產動物用藥品使用規範」第十一項藥品「羥四環黴素」,明確規範羥四環黴素的使用對象、用途、用法、用量和停藥期等。圖 / 參考資料 7

水產動物用藥品是抗生素,過量使用最終仍危害人類健康

羥四環黴素,被稱為地靈黴素土黴素,是養殖業中使用最為廣泛的抗生素之一,其具有廣效性、良好的體液和組織滲透性,以及低成本和低毒性風險,在中國、日本、美國及歐盟都將其列為允用藥之一。

在國內常用於治療親水性產氣單胞菌及弧菌等,雖能治療疾病,但若過量用藥,易引起魚類的緊迫以及不良的後果。如有研究證實,其可導致虹鱒 DNA 損傷、增加氧化壓力及脂質過氧化;也會引起大西洋鮭魚的肝臟損害[7]

適當的抗生素可以使魚生長的環境更好,但若是使用過量,很可能也會影響到食用的人。圖 / Frostroomhead

所以要注意,水產動物用藥品主要為抗生素或合成抗菌劑。若過量使用,除了會引起魚類的不良的後果之外,藥品殘留於環境亦會對生態有所影響,直接或間接影響到水生生物,甚至可能經由食物鏈而轉移至消費者,危害人類的健康。

故水產動物用藥品在使用上,應遵守中央主管機關訂定之使用準則,如能適當使用,不但能治療水產動物疾病保持其健康,提高生產力、降低生產成本,更可促進水產事業的發展,對水產事業有很大貢獻。

註解:

1. 2005 年第一次公告,法源為《動物用藥品管理法》第三十二條,明訂「動物用藥品之使用對象、用途、用法、用量、停藥期及使用上應注意事項等,應遵守中央主管機關訂定之使用準則」。

參考資料

  1. 漁業署,2022。因應中國大陸片面暫停我國石斑魚輸入 農委會採取相關措施保障漁民權益。行政院農業委員會。
  2. 漁業署,2022。11場養殖場檢測報告出爐皆未檢出 具體落實內外銷措施 以維護漁民權益。行政院農業委員會。
  3. 彭宣雅、侯俐安,2022。石斑檢驗羅生門 採樣巧門太多。聯合新聞網。
  4. 張語屏,2022。石斑魚檢出禁藥遭中國祭出禁令!到底「孔雀石綠」是什麼?。食力 foodNEXT。
  5. 趙詩敏,2014。三種幾丁質類物質對水中孔雀綠去除之研究。國立臺灣海洋大學水產養殖學系碩士學位論文。基隆。
  6. 行政院環境保護署毒物及化學物質局,2017。孔雀綠是什麼?又為何會出現在水產品裡?。PanSci 泛科學。
  7. 行政院農業委員會,2022。動物用藥品使用準則 – 農業委員會主管法規查詢系統
  8. 莊昭緣,2019。飼料中添加葡聚多醣體及羥四環黴素對龍虎斑非特異性免疫反應及抵抗溶藻弧菌能力之影響。國立臺灣海洋大學水產養殖學系碩士學位論文。基隆。
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Evelyn 食品技師_96
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影響臺灣石斑魚外銷日本的關鍵:「西卡毒」──《科學月刊》
科學月刊_96
・2022/08/06 ・2260字 ・閱讀時間約 4 分鐘

  • 文/莊健隆 美國羅德島大學(University of Rhode Island)博士,曾任職農復會至農委會及美國飼料營養劑公司,著有《鱻故事魚文化》等書。

臺灣社群新聞媒體 ETtoday 新聞雲在今(2022)6 月 19 日的一篇新聞標題,寫著〈台灣石斑魚在日本沒有市場   農委會曝他們怕吃進「西卡毒」〉。

報導內容中描述:「農委會副主委陳添壽說明,臺灣石斑魚最大宗就是龍虎斑[註],而這樣的配種讓日本人很怕有『西卡毒』,擔心龍虎斑在岩礁成長時會吃下藻類,造成石斑體內有藻毒。而陳添壽稱將透過日台交流協會,讓日方了解臺灣石斑都是養殖而不會吃到藻類,若能解除日方疑慮,之後石斑銷日就有可能會再成長。」

註:由雄鞍帶石斑魚(Epinephelus lanceolatus,俗稱龍膽石斑)與雌褐點石斑魚(E. fuscoguttatus,俗稱老虎斑)雜交所產生的子代。

西卡毒素(又稱「雪卡毒素」)的結構,看起來像不像是很多雪花構成的呢?圖/Wikipedia

筆者曾請教臺大退休教授、藻類專家周宏農有關藻毒的問題,他說明曾有香港人食用來自吉里巴斯、加勒比海的十公斤以上野生龍膽石斑而中毒,毒源則來自會產生西卡毒素(ciguatoxins)的渦鞭毛藻(Gambierdiscus),且臺灣的遠洋漁船也曾發生過中毒事件。

不過他也補充,其實過去從未在養殖石斑魚發現西卡毒。由於日本人對石斑魚相對生疏、對石斑魚活魚的食用量更少,上述中毒事件也說明日本人的顧慮有所根據,更對比出過去臺灣鳯梨被中國禁止進口後積極開拓日本市場,但這次石斑魚卻不見喊出賣給日本的原因。

比河豚毒素強 100 倍的西卡毒,究竟是什麼?

「西卡」(cigua)是指稱食用珊瑚礁魚類而中毒,而過往學者就曾指出,造成此種中毒的毒素稱為西卡毒素,是一種透過食物鏈由草食性魚種採食珊瑚礁藻類,草食性魚種又被較大的肉食性魚吞食而累積的毒素。換言之,毒素產生的源頭來自於珊瑚礁附近的多種底棲微藻,其中最主要的是一種名為崗比甲藻(Gambierdiscus toxicus)的雙鞭毛藻(dinoflagellate)。

別看它小小的,石斑魚賣不出去就是因為這個小東西。圖/Wikipedia

西卡毒素為脂溶性物質,毒性甚至比河豚毒素(tetrodotoxin)強 100 倍。全球平均每年發生西卡毒素中毒達五萬人之多,而過去的中毒事件多半侷限於加勒比海水域和北緯 35 度與南緯 35 度之間的太平洋海域。然而,隨著魚產品的貿易市場擴大,該毒素影響區域也擴大至印度洋沿岸、中國南海諸島,以及香港附近的海域。

若不小心食入西卡毒素,初期會有腹痛、噁心、下痢、嘔吐等症狀,其次會感到疲勞、無力,四肢及口喉刺痛與麻痺、運動失調,嚴重者可能因呼吸困難而致死。

然而我們目前對於西卡毒仍缺乏檢測標準,雖然美國公司 Oceanit 曾生產過商品化試劑西卡毒素檢測套組(Cigua-Check® test kit),但它的使用者多為釣客、消費者、研究單位,並沒有被食安官方單位列入經常性追蹤。

即使有毒,大家還是吃得很開心

日本在明治維新時期開始進行西化式行政管理制度、現代化教育政策、吸取科學化精神,但也保留自身的傳統文化。以吃河豚文化的傳承為例,日本早在西元前 4 世紀就開始烹調、食用極富魅力的河豚,雖然在 17 世紀前後國內戰事頻繁,許多士兵飽受河豚毒之害,使得幕府政權曾一度頒布法令、禁食河豚;然而受到 19 世紀末西化的影響,在當時的首相伊藤博文推動下,山口縣取消了河豚禁食令,進而全國也逐漸取消禁令。

而在河豚解禁的同時,他們也設立了相關配套措施:由政府運營一套河豚處理師的培訓系統,有法律規定各餐廳內需有具備資格的河豚處理師才能提供河豚料理,而這些領有官方認證執照的師傅會把河豚有毒的部位包括內臟、卵巢等,在不汙染到魚肉的狀態下移除,並以大量水洗去河豚肉上的血液。這些處理過的河豚肉,常切成很薄的刺身、排列精美,且限定每人的食用分量。

最受歡迎的河豚生魚片,需要有證照的師傅才能處理。大家是不是看得都想吃了呢?圖/Wikipedia

香港人、廣東人有歷史悠久的食用生猛海鮮的飲食文化背景,而臺灣人過往並沒有食用活石斑魚的習慣,但為了供應香港巿場需求,澎湖地區在 1972 年開始捕撈野生魚苗、蓄養石斑魚。1979 年澎湖水試所嘗試以賀爾蒙催熟、並成功孵化人工苗,接著在 1995~1997 年由澎湖水試所與屏東枋寮龍佃養殖場合作,確立了開發龍膽石斑魚苗及成魚的量產技術。到了 1990 年末期,全臺的養殖石斑魚年產量達 3000 公噸,時至今日更可達到每年 2 萬公噸上下。

將龍虎斑外銷日本固然值得努力,但是日本人對龍虎斑的接受度絕對遠低於鳯梨,這是因為後者早在 1920~1930 年的日治時代,日本企業家就曾來臺灣設廠生產鳳梨罐頭銷往日本,具有近百年歷史。

而石斑魚則是嶄新產品,甚至就連在臺灣本土市場,石斑魚對一般消費者,尤其是家庭主婦而言也並不熟悉,總是認為那是餐廳、辦桌用的「場面魚」。有關單位部門若要推廣石斑魚,除了指導民眾「石斑魚家常菜」的烹調方式,似乎也可以講講石斑魚變色、變性(先雌後雄),以及臺灣漁人在石斑魚養殖、研發過程中努力而動人的故事。

  • 〈本文選自《科學月刊》2022 年 8 月號〉
  • 科學月刊/在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。
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科學月刊_96
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非營利性質的《科學月刊》創刊於1970年,自創刊以來始終致力於科學普及工作;我們相信,提供一份正確而完整的科學知識,就是回饋給讀者最好的品質保證。

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藻華爆發、稻米凋黃、狒狒偷菜、扇貝被吃光……這些「生態癌症」的背後有什麼共通點呢?——《生命的法則》
八旗文化_96
・2018/02/05 ・4997字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 535 ・七年級

當癌症在身體中散播時,會入侵並破壞維持身體恆定的器官。當癌症襲擊骨髓或肺臟時,身體便會缺乏氧氣。當癌症入侵消化器官,身體就無法得到足夠的營養。當癌症進入骨骼和肝臟,血液中重要化學物質的精細平衡就會遭受破壞。

同樣地,大量藻類會因為阻礙了湖泊的重要功能,而使得許多生物死亡。那些毒素對魚類和其他野生動物而言非常地毒,使得食物鏈變得一團混亂。藻類死亡後會沉到湖底,細菌分解這些藻類屍體時,會用掉湖水中的氧氣,讓魚類和其他生物窒息,從而造成水中化學成分變異、不適合生物棲息的「死區」(dead zone)。

美國俄亥俄州伊利湖(Lake Erie)不是唯一陷入這種緊急狀況的大型水域,類似的地方很多,像是加拿大的溫尼伯湖(Lake Winnipeg)、中國的太湖,以及荷蘭的紐瓦湖(Lake Nieuwe Meer)。因為某些生物過多而受損的生態系還不只這些,這種癌症有各種形式,出現在生物圈中的各個部位。我將會多說明幾個例子,然後才提出疑問:是哪些法則遭受破壞,才使得這些湖泊、田野、海灣和莽原生了病。

美國伊利湖正面臨藻類大量增生、生態失衡的危機。圖/Tom Archer

灑了農藥,怎麼害蟲更多了?

如果曾經搭飛機經過或實際前往過亞洲的熱帶地區,就很清楚當地居民所吃的食物。從印度到印尼到處都是稻田,山坡谷地也開發成梯田。以柬埔寨來說,所有的耕地中稻田就占了九成。人類有一半以這種穀物為主食。在亞洲,人們攝取的熱量中三成是由稻米供應的。在孟加拉、越南和柬埔寨,稻米提供了每天六成的熱量。

稻米在亞洲栽種的歷史已超過六千年,但現在的翠綠稻田是 1960 年代綠色革命下的產物。為了因應可能因為乾旱、欠收和人口爆炸所造成的飢荒,人們透過遺傳方法改良出新的稻米品種,並且引入可提高產量的農耕方式,包括定期使用肥料和農藥。在十年中,有四分之一的農地栽種了新的稻米品種,亞洲許多農夫的稻米收成倍增。

亞洲熱帶的主食作物為稻米,圖為泰國清邁的稻田。圖/MaxPixel

但是到了 1970 年代中期,在菲律賓、印度、斯里蘭卡和亞洲熱帶其他國家的綠色稻田,開始轉黃並且枯萎。1976 年,印尼發生大災難,超過百萬英畝的稻田受到病害。在此地,農民完全倚靠稻作維持一家終年所需,稻米是一年當中人們絕大部分的收入來源,因此狀況十分危急。

造成病害的是一種稱為褐飛蝨(brown planthopper)的小型昆蟲。褐飛蝨雖然只有幾公釐長,但是光一隻雌蟲在每株植物上就可以產下數百顆卵。孵出的若蟲飢腸轆轆,就靠生長中的稻株為生(圖 8-2)。牠們會吸食稻株的汁液,導致稻株的葉子變黃、乾燥,最後整株死亡,這種現象稱為「蝨燒」(hopperburn)。在溫暖又潮濕的熱帶地區,水稻成長結穀所需的時間,可以讓褐飛蝨繁殖三代。褐飛蝨數量會爆增,席捲整片農田,從一個稻株上只有一隻褐飛蝨,激增到五百到一千隻。

農民在農田中看到了褐飛蝨,很自然的第一反應就是噴灑大量農藥。在印尼,農民從空中噴灑農藥,但是災情持續蔓延,絲毫未減。整整損失了三十五萬公噸的稻米,這個數字足以餵飽三百萬人一年。許多農民變得一貧如洗,印尼被迫成為世界上最大的稻米進口國。

1970 年代之前,這種昆蟲只被當成不重要的水稻害蟲。到底是什麼原因導致褐飛蝨成為恐怖威脅?牠又是如何抵抗成噸的農藥轟炸?

造成「蝨燒」的褐飛蝨。圖/WikimediaCommons

科學家仔細研究農夫稻田和實驗稻田的褐飛蝨生長情形之後,發現了一件驚人的事:經噴灑農藥過的稻株,其上的蟲卵、若蟲和成蟲數量,和沒有噴灑的稻株不同:不是減少,而是數量反而更多。事實上,農藥讓褐飛蝨的密度增加了八百倍,這意味著農藥抑制蝨燒,而是引起了蝨燒。

怎麼會這樣呢?

許多因素都造成影響。首先,褐飛蝨演化出抵抗常用農藥(例如二嗪磷)的能力,但這僅僅是讓農藥沒有效用而已,讓褐飛蝨大量繁殖另有他因,事實也的確如此。第二,讓人更驚訝的是,科學家發現殺蟲劑會讓褐飛蝨產出的卵增加大約兩倍半。還有第三個因素,不過我暫時把這個因素按下不表,先來介紹其他更多的生態癌症,因為調節稻田的規則在其他地方也受到破壞了,最後再來說明第三個因素。在非洲西部,有些農田受到更大型動物的侵襲。

野生的鄰居來偷菜啦:狒狒來襲

在迦納西北部的莽原上,有個叫做拉拉邦加(Larabanga)的村子,夜幕低垂,村民就感到惶惶不安。這個鄉下社區有 3800 人,距離莫爾國家公園(Mole National Park)僅數公里。公園中棲息著各種哺乳動物,包括河馬、大象、水牛、羚羊和靈長類動物,還有各種貓科動物,像是藪貓、花豹和獅子。村民很習慣遇到野生動物,但現在讓村民在晚上提高警覺的,並不是獅子。

許多村民在共有土地上栽種玉米、甘薯、木薯,並且飼養小型牲畜,賴以維生。但在最近幾年,有些非常大膽的四足小偷,會在夜色掩護之下,成群結隊地溜進農田中掠奪農作,這些小偷是東非狒狒(olive baboon)。十幾二十頭的東非狒狒,在幾分鐘之內,就能搶走多排作物,並且嚴重破壞其他作物,然後才溜走或是被憤怒的農民趕走。

入侵拉拉邦加村的東非狒狒。本圖為示意圖。圖/kashin1234@Flickr

狒狒已經變得非常大膽,敢在光天化日之下來農田偵察,甚至趁機掠奪。對農民而言,需要時時警覺防備才行,因此要求兒童來守備這些重要作物,可是兒童應該在學校上課才對。這些到處犯案的靈長類動物,對於經濟和社會都造成了嚴重的影響,成為突發的危機。

在非洲,人類和狒狒比鄰而居由來已久,那麼狒狒為何會在迦納引發問題?原因是什麼呢?

這個問題的部分解答,在於迦納撤銷了國內數個地區的動物保留區和國家公園。迦納野生動物署(Ghana Wildlife Division)自 1968 年起,開始仔細調查境內四十一種哺乳動物的數量。每個月,在六個保留區的六十三個工作站的巡察人員,會步行十到十五公里,計算看到的動物數量或是每種動物留下的痕跡。數十年來的調查,能指出大小不同的保護區中哺乳動物的數量變化。這些保護區最小的是只有五十八平方公里大的賽山自然保護區(Shai Hills Resource Reserve),最大的則是占地四千八百四十平方公里的莫爾國家公園。

調查顯示,在這四十一種哺乳動物中,只有一種在 1968 到 2004 年這三十六年當中,於保護區內數量不減反增,並且在最小的保護區中數量增加得更快。哪一種呢?你猜到了,就是東非狒狒,牠們的數量增加了 365%。除此之外,牠們在國家公園中的分布範圍增加了 500%。

我要再描述另一個生態癌症的例子,然後才回來說明狒狒暴增的原因。這個例子使得美國大西洋海岸的珍貴漁場封閉了。

鮮食危機:北美東岸干貝荒

海灣扇貝曾一直是北美文化的一部分,遠在歐洲的殖民者抵達之前,美國東岸的原住民就採集扇貝,取食貝中數公分大的白色閉殼肌(譯注:就是干貝)。從 1870 年代到 1980 年代中期,在麻州、紐約州和北卡羅萊納州,都有大規模的扇貝商業漁撈。1928 年,北卡羅萊納州撈捕到的扇貝肉高達一百四十萬磅,高居全國首位。對於該州的許多漁民而言,初冬時節的扇貝是其他漁季之間的重要收入來源。

對於北卡羅萊納州的許多漁民而言,初冬時節的扇貝是其他漁季之間的重要收入來源。圖/Alex Proimos@Flickr

但是在 2004 年,全部的扇貝魚貨量卻不到一百五十磅。百年多來的漁場宣告「廢棄」,接下來的幾年幾乎完全封閉,包括 2014 年。漁民、州主管單位和科學家都在問:發生了什麼事?

首先,漁民注意到在拖網和定置漁網中,捕獲到大量牛鼻魟(cownose ray)。這種約一公尺大小的魚,秋天時會沿著美國東海岸南下,然後纏住漁網,使得漁網遭到破壞。牠們的刺有毒,且沒有市場價值。對漁民來說,魟魚是擾人的東西。

漁民對北卡羅萊納大學的海洋生物學家彼得森(Charles “Pete” Peterson)抱怨,因為他一直在研究東海岸牛鼻魟捕食海灣扇貝的事情。他和北卡羅萊納大學與達豪士大學的同事,合作研究這個問題。他們發現,在過去十六到三十五年來,大西洋海岸中的牛鼻魟增加了十倍,總數可能有四千萬條。彼得森之前也觀察到,牛鼻魟在某些海岸會把扇貝全部吃光光。牛鼻魟數量暴增,似乎能解釋為何北卡羅萊納州大部分海域中扇貝全都消失了。但是牛鼻魟的數量為什麼會暴增呢?現在是揭露這些癌症背後秘密的時候了。

揭開造成災荒的面紗

微囊藻、褐飛蝨、狒狒和牛鼻魟等生物數量的暴增,到底是什麼規則受到破壞之後的結果?

要回答這個問題,我們先得思考:調節牠們數量的因素是什麼?艾爾頓強調,如果想要瞭解一個生物群聚的運作方式,就得追查其食物鏈。這些生物的數量之所以增加,是因為食物增加的關係嗎?

在微囊藻的案例中,這似乎是個正解。磷這種元素是藻類生長的限制因子。當有大量的磷(以無機磷的形式)出現,就馬上會刺激藻華爆發。那些流入伊利湖的磷,來自春夏時分的農場以及其他地方。在伊利湖的食物鏈中,磷對於藻類的生長有從下往上調節的效應。

但是對其他的環境癌症來說,食物增加並非答案。每片稻田中都有許多稻子可當成褐飛蝨的食物,但是這些蟲子通常不會侵襲這麼多的稻田。食物增加也無法解釋為何農藥會讓褐飛蝨大增。同樣地,食物增加也無法解釋,在迦納的公園中其他哺乳動物減少,而只有狒狒增加了。牛鼻魟增加也不是因為有了更多扇貝。如果不是食物,那麼是什麼因素調節了這些生物的數量呢?

或許我們不該往下看,而是該往食物鏈上方尋找。

牛鼻魟數量暴增,似乎能解釋為何北卡羅萊納州大部分海域中扇貝全都消失了。圖/WikimediaCommons

彼得森和同事就是這樣研究牛鼻魟的。鯊魚會吃魟魚。科學家研究美國東岸的鯊魚數量紀錄,結果發現有五種鯊魚從1972年起數量大減,鉛灰真鯊(sandbar shark)減少了 87%,黑邊鰭真鯊(blacktip shark)減少了 93%,雙髻鯊(hammerhead shark)、低鰭真鯊(bull shark)和灰色真鯊(dusky shark)則減少了 97~99%。鯊魚也會吃其他動物。如果牛鼻魟數量大增是因為鯊魚減少,那麼鯊魚的其他獵物數量也應該會增加。的確如此。科學家發現除了牛鼻魟之外,其他十三種鯊魚的獵物,包括各種小型的軟骨魚,數量都大幅增加了。

類似事件也能解釋迦納狒狒成災的情形。獅子和花豹會獵捕狒狒,但在迦納的國家公園中,牠們的數量大幅減少。1986 年,六座國家公園當中有三座裡面的獅子和花豹完全消失了。當這些公園沒有了獅子與花豹,狒狒便大肆繁衍了(圖 8-3)。

迦納一些地區的獅子與花豹消失了讓東非狒狒的數量增加了。illustration based on Brashares et al. 2010, redrawn by Leanne Olds.

那麼褐飛蝨呢?為什麼在噴灑農藥的稻田中暴增呢?褐飛蝨的天敵是蜘蛛和一些其他昆蟲,狼蛛(wolf spider)和幼蛛會吃掉很多褐飛蝨和若蟲。然而,農藥殺死了蜘蛛和其他褐飛蝨的天敵,使得褐飛蝨的數量不受控制地成長。在噴灑農藥的農田中,沒有了掠食者,能抵抗農藥的獵物便大肆繁衍了。

環境失去掠食者,獵物瘋狂增加

從這三個不同的環境癌症中得到的結果非常簡單:只要殺了掠食者,獵物就會瘋狂增加。這些生態癌症背後的道理很熟悉。掠食者是對抗族群增加的負向調控因子,牠們就像癌症抑制子,能夠阻礙增殖。當把食物鏈中這些重要的環節剔除了,其獵物的生長便如脫韁野馬,下游的營養級串聯效應也會如此。上面說明的每種生態癌症,都肇因於最頂層的生物消失了,使得原來的三階層串聯變成二階層(圖 8-4)。

鯊魚、蜘蛛和大型貓科動物消失後,產生了創連效應。失去了控制之後,牛鼻魟、褐飛蝨和狒狒增加,各自使得扇貝、稻米和其他重要作物減少。illustration by Leanne Olds.

從扇貝漁民、稻農或是迦納的家庭(以及在具備完整雙重負向調節的串聯)的角度看,鯊魚、蜘蛛和獅子是他們的同盟者,不該被剔除。每個案例都一再證明了那句古老的諺語:「敵人的敵人就是朋友。」

伊利湖的狀況可能也是某個營養層級消失後產生的。在健康的淡水湖中,小型的浮游生物會控制藻類的生長,像是小型甲殼動物會吃藻類。當藻華發生時,這樣的調節方式來不及對應,或是那些生物被藻類的毒素給殺死了。這時就在來自下方的營養太多(油門踩死了)、上方的調節不足(煞車削弱)兩者同時出現之下,產生了藻類癌症的結果。

 

本文摘自《生命的法則:在賽倫蓋蒂草原,看見大自然如何運作》,八旗文化出版。

 

 

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