中国首次南大洋考察中的南极磷虾研究

张家明

（上海交通大学 科学史与科学文化研究院，上海 200240）

一、南极磷虾研究的背景及立项由来

1981 年5 月11 日，国家南极考察委员会成立，这标志着中国南极考察计划正式拉开帷幕，南极委与国家海洋局也开始积极推进中国首次南极考察的筹备工作。中国首次南极考察包含了 “长城” 科学考察站的建设、南极洲陆上考察与南大洋考察三个项目，其中南大洋考察中又包含生物、水文、气象、化学、地质、地球物理等6 个学科23 个项目［1］3-5。时间紧、任务重、考察人员经验不足等客观条件决定了此次南大洋考察不可能面面俱到，必须有所侧重。为了学习国外的相关南极考察经验，国家海洋局局长罗钰如于1984 年1 月率队前往阿根廷南极机构进行考察，并随 “天堂” 号抗冰船访问了阿根廷的南极站［2］34。通过实地观察南极半岛地区和南设得兰群岛的自然环境，罗钰如对中国南极科考站选址有了大致的方案，而王荣带来的提案也使南大洋考察的侧重点有了眉目。

中国科学院海洋研究所研究员王荣于1981 年前往加拿大贝德福德海洋研究所访问交流，归国后又前往阿根廷尤巴尼科考站考察。丰富的海外游学经历让王荣对国际前沿研究热点较为了解，在王荣与代表团会合后，他向罗钰如提出中国首次南大洋考察应以南极磷虾为重点［3］。原因有二：一是南极磷虾是南大洋生态链中的关键物种，开展南极磷虾研究有助于中国下一步对南大洋其他生物的调查；二是以南极磷虾调查为重点的第二次国际南极海洋生态系统和生物资源调查（SIBEX）与中国首次南极考察恰巧在同一时期举行，南大洋考察若同样着眼于南极磷虾，便可更快地与国际接轨，既能体现出中国在南极研究上的贡献，又能从国际合作中提高自身研究水平。通过国内外专家的分析与讨论，罗钰如肯定了王荣提出的建议，明确了中国首次南大洋考察的重点是以 “南极磷虾生物资源及其环境状况”［1］3的调查。

二、南极磷虾研究的筹备及仪器设计

1984 年6 月25 日，国务院批准了国家海洋局、国家南极委、国家科委、外交部和海军联合提交的《关于中国在南极洲建站和进行南大洋、南极洲科学考察的报告》，南极考察正式列入国家的议事日程［2］35。在明确了南大洋考察以南极磷虾为重点之后，南极磷虾研究硬件设备的缺位成为亟待解决的难题。南极磷虾研究大体可以分为虾群侦察、捕捞取样与实验室研究3 个步骤，其对应的硬件设备分别为探鱼仪、捕捞网具及低温实验室。这3 个环节中有一个环节出现问题，就会导致整个项目破产。距考察队出发只有短短几个月的时间，探鱼仪、捕捞网具以及低温实验室的研发若要在短时间内保质保量完成，需要考察团队与相关科研机构和单位共同合作。1979 年，由东海研究所向日本全指造船所定制的远洋渔业调查船“东方” 号拥有完整的远洋渔业系统。该船装有国际上较为先进的拖网和探鱼仪，并配备有拖网监视系统、生态实验水槽、成分分析仪等仪器设备［4］。用于侦查和捕捞竹荚鱼、沙丁鱼群的探鱼仪和拖网与侦查捕捞南极磷虾的高频探鱼仪和中层拖网在原理与技术上有许多相似之处，这使得中国初步具备了研发南极磷虾捕捞器具的能力。

1984 年8 月，国家海洋局委派东海水产研究所捕捞室副主任郭南麟参加南极考察，任南大洋考察队生物组副组长，他的主要任务是南极磷虾的侦察与取样捕捞［5］。根据国外侦察南极磷虾的经验，120～200kHz 的高频探鱼仪适合探测南极磷虾虾群的位置。郭南麟通过对国产探鱼仪型号的比较，选中了渔业机械仪器研究所研制的TCL-204 型垂直探鱼仪，并委托设计者侯光烈进行船舶适配性改进。在网具方面，考察团队原计划从国外引进艾隆克- 基德中层拖网（IKMT 网），但未能成功，只能进行国内自主研发。郭南麟与东海水产研究所的沈宝桢、洪景星等研究员参考艾隆克和谷口健雄的论文与设计图［1］417对网具进行设计，并委托上海绳网厂进行制作，在出发之前顺利完成6 项IKMT 网以及2 项用于试捕的圆锥形网。由于此次南大洋考察有饲养活体南极磷虾样本的目标，所以低温实验室也是必不可少的硬件设施，该部分由王荣设计并委托青岛制冷机械厂制造，成功完成两台集装箱式的低温实验室［6］。经验尚浅的考察团队通过学习国外的成功经验，同国内科研机构与单位一起群策群力，克服诸多问题与挑战，由此顺利按期完成首次南极考察中磷虾研究的筹备工作。

三、南极磷虾的生态分布及生物化学性质研究

1985 年1 月19 日，南大洋考察队在 “向阳红10” 号卸完物资后乘该船出发，在南极半岛周围海域开始着手进行南极磷虾调查。在虾群侦察与映像分析方面，考察队使用国产TCL-204 型垂直探鱼仪进行侦察，以研究被测海域内南极磷虾在各水层、各时间、各区域的映像面积分布规律，发现80% 左右的南极磷虾分布在50 米以浅的表层，而南极磷虾的昼夜分布变化较为随机，没有发现特定规律。在南极磷虾捕捞与取样方面，考察队使用IKMT 网共进行了13 次瞄准取样作业，共捕获南极磷虾91.55千克，最高网次产量达21 千克；考察队也使用圆锥形网在14 个观测点进行了21 网次垂直拖曳试捕，共捕获11.15 千克南极磷虾［1］471-436，并在低温实验室中进行活体南极磷虾饲养实验，以研究南极磷虾的生长、脱皮与摄食等生理现象。考察队还成功将50尾活体磷虾带回中国［2］388，为国内学者研究南极磷虾的生物学特点提供了珍贵的实验样品。

中国首次南极考察为国内学者提供了南极磷虾的数量分布、种群组成、生物化学特点等第一手资料，实现了国内南极磷虾研究从无到有的跨越。王荣等学者对捕获的南极磷虾按海域分类，进行虾群数据的计算与研究。以乔治王岛东北海域为例，该海域南极磷虾的平均体长为46.8 毫米，成体虾占群体的比例为96.5%，群体分布水层在20～50 米，平均密度为1 400 尾/ 千立方米［7］，并通过计算体长频数分布、性成熟度组成频数分布等数据，对虾群来源与分布密度等项目进行研究。此外，考察队也对海水温度、盐度、浮游生物等环境因素与南极磷虾分布的关系进行研究，得出了南极磷虾出现在温度为-1.30～2.12℃、盐度为33.564～34.482 克/ 千克的海水环境中，以及虾群数量与浮游植物数量成反比的结论［1］443-444。

考察队携带南极磷虾样本回国以后，国内学者围绕这批样本进行了多次生物化学特性方面的实验与研究，其中最具代表性的是第二海洋研究所王小羽研究员对南极磷虾体内氨基酸、无机元素与氟等化学成分含量的分析。在对南极磷虾体内氨基酸含量进行研究的过程中，王小羽发现在南极磷虾蛋白的17 种氨基酸中，异亮氨酸的含量远高于前人的研究结果，甘氨酸与脯氨酸的含量也偏高，仅与Burkholder 的结果相当。王小羽据此做出推论：采样的海域与时间的不同，导致南极磷虾种群的性成熟度不同［8］。此外，也有一些国内学者对南极磷虾的营养成分、鲜度评定、加工工艺等方面进行研究，南极磷虾研究较20 世纪80 年代初有了质和量两方面的进步。

结语

中国首次南极考察中的南极磷虾研究受到了国内与国际上的一致肯定。在国内，根据国内学者自己获取的第一手资料完成的南极磷虾及南大洋环境的综合报告——《南大洋考察报告》获1988 年国家科学技术进步二等奖；在国际上，1987 年在法国巴黎召开的 “南极变异与磷虾资源讨论会” 上，与会者对中国南极磷虾研究做出了 “虽然起步晚，但一开始就做出了高水平的工作”［6］的评价。

但是，这一阶段的南极磷虾研究也存在一些问题。在捕捞技术方面，此次使用的国内自主研发的IKMT 网虽已是国际上较为先进的南极磷虾捕捞网具类型，但由于缺乏经验，导致网身长度、网口面积等参数没有实现最优化，网具性能较不理想；同时，此次使用的TCL-204 型垂直探鱼仪不具备数据处理系统，仅能记录虾群映像得到虾群分布的深度与厚度，但无法定量获知资源量。总的来说，拖网与探鱼仪的缺陷使得对大型南极磷虾虾群的侦察与捕获变得十分困难。实际上，此次考察中使用IKMT 网捕获的南极磷虾平均渔获量为7.04 千克，而苏联在1962 年第一次南极磷虾试捕中平均网获300 千克，日本在1972 年第一次南极磷虾试捕中平均网获100 千克，而且二者使用的都是较IKMT 网捕捞南极磷虾能力更差的框架式表层拖网［9］。可见，当时中国的南极磷虾捕捞技术水平距发达国家还有很大的差距。

在南极磷虾的生物化学特性研究方面，虽然这一阶段国内有学者在南极磷虾研究方面较20 世纪80年代初有了较大进步，但国内学者对南极磷虾的研究思路与实验方法仍是借鉴先进国家已有的方案，虽有一些新发现和新结论，但总体而言，并没有突破性的理论与成果。总而言之，中国的南极磷虾研究迈出了较为成功的第一步，但还有很大的发展空间。