創新型魚類養殖場旨在為地球提供食物，拯救就業機會並改善行業的不良聲譽

卡特·紐厄爾擁有並經營著緬因州最高產的貽貝養殖場之一。一個寒冷的春日早晨，我與他和他的兩名船員一起乘船前往他稱之為穆布林斯號的駁船，這是一艘 60 英尺乘 24 英尺的船隻，當天停泊在布拉克什的達馬里斯科塔河的一個安靜海灣中。穆布林斯號以紐厄爾曾做過研究的威爾士海濱小鎮命名，它系在一個鋼框架筏上，筏子上懸掛著數百根 45 英尺長的繩索，每根繩索都密密麻麻地佈滿了數千個處於不同發育階段的貽貝。

當一名船員從穆布林斯號登上搖晃的筏子，以識別準備收穫的貽貝繩索時，我冷得瑟瑟發抖。紐厄爾留在駁船上掌舵一臺 16 英尺的起重機，將指定的繩索吊起，每根繩索都沉甸甸地掛著聖誕樹形狀的、大約 3,000 個貽貝的集合體。然後，一臺超大的刷子將雙殼貝從繩索上掃下來，掃進一個巨大的不鏽鋼桶中。另一臺機器將它們漏斗到一個嬰兒大象大小的重型聚乙烯袋中，然後從袋子中倒到傳送帶裝置上進行擦洗、分類和裝袋。紐厄爾花費數十年設計了這個笨拙的、類似威利·旺卡風格的裝置，這是一個代價高昂的反覆試驗過程，它面臨——並最終克服了——若干挑戰，包括保護貽貝免受洶湧的海浪和貪婪的醜鴨的侵害。

當他監督早晨的收穫時，擁有海洋生物學博士學位的紐厄爾談論了一些科學知識——浮游植物的動力學、為什麼冬季硝酸鹽化學濃度會增加、如何僅用三張衛星影像繪製整個緬因州海岸的葉綠素水平圖。不過，他主要談論的是貽貝：它們的生命週期、地理分佈、如何烹製它們（不要吝嗇大蒜），以及——至關重要的是——如何在不破產的情況下最好地養殖它們。“魚類養殖絕對不是快速賺錢的方法，”他告訴我。

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事實是，魚類養殖很快可能成為緬因州苦苦掙扎的海產品工人賺錢的唯一途徑。由於過度捕撈、寄生蟲和海洋溫度升高等威脅，緬因州幾乎所有的商業漁業都處於自由落體狀態。緬因州鱈魚正在崩潰，當地的蝦也是如此。過去二十年中，野生貽貝的捕撈量從 2500 萬磅下降到僅僅 900 萬磅。而龍蝦，迄今為止該州最賺錢的漁獲，正在向北逃往更涼爽的加拿大水域。這對該州曾經繁榮的海上經濟來說都不是好兆頭：緬因州商業漁民的平均年齡徘徊在50 歲以上，這表明許多年輕人已經對這項工作失去了信心。

隨著一個又一個野生漁業的衰落，緬因州的未來——以及一些人所說的海產品的未來——可能在於水產養殖，即水生植物和動物的養殖。從歷史上看，集約化魚類養殖場與許多不良事物有關：生物多樣性下降、棲息地喪失、抗生素的過度使用以及虐待動物，尤其是在亞洲和拉丁美洲。近年來，魚類大量死亡和其他問題也困擾著北美地區。但紐厄爾代表了一種新型科學家，他們採用創新的方法來養殖魚類，既經濟又環境可持續。他笨拙的貽貝養殖裝置產生的海產品是傳統貽貝養殖場的三倍。而且由於自由漂浮的貽貝幼蟲自然地附著在繩索上，並以漂浮到它們那裡的任何浮游植物為食，紐厄爾的養殖場不需要人工產生的飼料或能源，這對環境和他的盈虧底線都是有利的。

緬因州一項更具爭議的實驗涉及在海洋中巨大的網箱中或最近在陸基設施中養殖鰭魚，如鮭魚和黃尾魚，在陸基設施中，數千噸魚類像重刑犯一樣在巨大的水箱中繞圈踱步。這些迴圈水產養殖系統 (RAS) 中的魚類食用穩定劑量的科學配方飼料，並在需要時服用抗感染藥物。它們逆流而遊的電流是人工產生的，照射它們長達 24 小時的 LED 燈也是如此，以加速它們的生長。這是一個超現實的場景，但支持者聲稱 RAS 完全有能力在滿足國家日益增長的需求的同時，促進緬因州的經濟發展。“美國存在巨大的海產品逆差，”緬因州水產養殖研究網路主任、微生物學家黛博拉·布沙爾說，她指出，該國嚴重依賴從其他國家進口的魚類。“緬因州正在抓住機會填補這一缺口。”

緬因大學海洋科學學院院長、海洋學家大衛·湯森德說，該州在魚類養殖方面有兩個重要的優勢：寒冷、營養豐富的水域和極其強勁的潮汐，可以將這些營養物質分佈到整個水柱中。“我們的沿海水域生產力很高，”他說。

但大型肉食性魚類的養殖讓一些科學家感到不安。迴圈水箱每天需要消耗大量能源來移動和過濾數百萬加侖的水，而且這些水中仍然含有可能汙染附近河流和河口的廢物。此外，還有魚類及其福利的問題。“工業規模的鰭魚養殖就像陸地上工業規模的牲畜養殖，”斯坦福大學糧食安全與環境中心主任、經濟學家羅莎蒙德·L·內勒說。“有一些方法可以最大限度地降低風險，但這些方法成本高昂，而且並非每個人都在採取他們應該採取的措施。”

工業水產養殖是否會在不破壞緬因州脆弱的生態系統的情況下豐富其經濟，這個問題一直困擾著科學家、政治家和居民。緬因灣是墨西哥和加拿大之間大西洋沿岸鹼度最低的水體，其微妙的化學成分特別容易受到自然和人為因素的破壞。無論結果如何，緬因州的實驗都將為全球海產品生產樹立重要的先例。

科學家們一致認為，食物供應必須大幅增加才能養活世界不斷增長的人口，而養殖魚類、貝類和藻類將在這一擴張中發揮重要作用。水產養殖已經是世界上增長最快的食品生產部門，其產量佔所有漁業產品的一半以上，而海產品是地球上貿易量最大的商品。但是，儘管美國人吃很多海鮮，但國內生產的相對較少：估計美國消費的海鮮中有 65% 到 85% 是進口的，其中大部分來自中國。美國出口的養殖魚類也不多，因為它養殖的量太少了。根據來自 2019 年的最新資料，美國生產了49 萬噸養殖魚類，與中國生產的約 4900 萬噸相比，幾乎可以忽略不計。

緬因州的大西洋鮭魚可能有助於美國參與競爭。鮭魚通常被稱為“魚類之王”，它們光滑、閃亮且美麗。它們也是非常受歡迎的選單項，在美國最受歡迎的海鮮中僅次於蝦。這種冷水魚曾經在緬因州非常豐富，但水壩、過度捕撈、寄生蟲和汙染都導致該州野生大西洋鮭魚漁業於 1948 年關閉，今天捕撈或出售它們是違法的。如今，美國銷售的大西洋鮭魚超過 95% 是外國養殖的，大部分是在錨定在沿海水域水面之下的網箱中養殖的。

自 20 世紀 60 年代以來，挪威就開始使用開放式魚類網箱，加拿大和智利仍在繼續使用，但環境問題導致美國大多數沿海州禁止使用。華盛頓州的禁令將於 2025 年生效，這將使緬因州成為唯一仍然批准使用它們的州。儘管監管嚴格，但每年網箱作業都會因環境和勞工相關的瀆職行為、海蝨和其他寄生蟲的侵擾以及傳染病而受到指責。科學家們說，同樣令人煩惱的挑戰是逃離網箱並與野生鮭魚交配以產生基因上不適合生存的後代的叛逃魚類。最後一個威脅在緬因州尤其令人擔憂，緬因州是美國最後剩餘的野生大西洋鮭魚種群的家園。

飼料是另一個主要問題。鮭魚養殖戶有時會不小心過度餵養他們的魚群，而未吃完的飼料會促進藻類大量繁殖，藻類在分解時會使水缺氧。這會導致“死亡區”，即大片無法維持生命的海洋區域。另一個經常被提及的擔憂是，直到最近，魚飼料的很大一部分都由小型野生捕撈的“飼料魚”組成，如鳳尾魚、鯡魚和沙丁魚，它們都富含大型魚類生長所需的長鏈 omega-3 脂肪酸。從 1950 年到 2010 年，大約 27% 的野生捕撈魚類被用於魚粉。許多觀察家認為這是一種可怕的浪費：他們認為，用可食用的魚餵養可食用的魚是不可持續的，並且最終在經濟或生態上都沒有意義。

食品科學家一直在尋找替代品，但這並非易事。肉食性魚類難以消化碳水化合物，因此研究人員嘗試了植物脂肪和蛋白質的各種組合，包括大豆中發現的那些。“這就像魚類的“不可能漢堡”，”湯森德說。不幸的是，像人類一樣，並非所有鮭魚都能耐受大豆，大量的大豆會損害它們的腸道和免疫系統。

實驗性魚飼料旨在解決這個問題，並解決另一個擔憂：魚網箱中的廢物會汙染天然水道。新型“低汙染”飼料含有少得多的氮和磷，並以易於消化和吸收的形式提供營養，以最大限度地減少魚類排洩的這些元素的量。新興飼料包括藻油、酵母蛋白和黑水虻幼蟲，俗稱蛆蟲。科學家們還在設計蛋白質，其氨基酸組成與魚飼料中的氨基酸組成相似，但由鋸末和緬因州森林茂盛的其他森林殘留物製成。藻類、蛆蟲或重組鋸末最終是否會在水產養殖食物鏈中取代魚類尚不清楚，但科學家們一致認為，這些實驗性飼料顯示出巨大的前景。儘管如此，在公海網箱中養魚仍存在一些人認為弊大於利的風險。

巨型 RAS 水箱旨在最大限度地減少網箱造成的若干環境威脅。這種方法可以追溯到 20 世紀 50 年代，但最近科學家和工程師們將這項技術增壓成一種令人難以置信的高效蛋白質生成機器，能夠在更少的時間和空間內比自然界中生長更多的魚類。與海上網箱相比，陸基 RAS 旨在嚴格控制水質、溫度、迴圈和其他環境變數。細菌將魚類排洩的氨轉化為通常無害的硝酸鹽；氣體交換系統新增氧氣並去除溶解的二氧化碳；廢水經過微濾並用紫外線照射以去除磷、殘留細菌和病毒。一些最新的系統配備了機器視覺感測器和人工智慧，透過即時監測魚類生物量和行為來最佳化餵食。

幾家跨國 RAS 公司目前正在爭奪緬因州的股份。其中值得注意的是 Nordic Aquafarms，這是一家挪威公司，已提議在貝爾法斯特這個沿海小城建立一個大型水箱設施。Nordic 公司每年生產近 7300 萬磅大西洋鮭魚的 5 億美元計劃將使其成為世界第二大 RAS 鮭魚養殖場。最大的養殖場是由 Atlantic Sapphire 運營的，這是一家挪威擁有的公司，總部位於不太可能的佛羅里達州 Homestead。該設施遭受了一系列危機，包括大規模“死亡事件”——氣體水平升高，導致 500 噸鮭魚死亡。 在 2021 年上半年，該公司報告虧損超過 5000 萬美元，並面臨刑事虐待動物的指控。

Nordic Aquafarms 創始人兼總裁埃裡克·海姆堅稱他的公司將避免這些問題，但研究人員持謹慎態度。喬恩·劉易斯曾擔任科學家和潛水員 23 年，最近剛從緬因州海洋資源部水產養殖部門主任的職位上退休。“陸基系統具有真正的優勢，因為它們不依賴大自然來處理水，”他說。但他補充說，即使過濾系統去除了大部分排放的廢物，仍然有一些流入海灣。“考慮到這些系統的規模，那將是巨大的。”

在貝爾法斯特工廠，鮭魚卵將在專門設計的孵化櫃中孵化，而新生的幼魚（稱為魚苗）將在最初幾周靠吃卵黃囊為生，然後進入隔離水箱。然後，幼魚將轉移到一系列水箱中，這些水箱模擬鮭魚的自然生命週期——在 18 到 20 個月的時間內，從淡水游到鹽度越來越高的水域，直到它們達到上市規格。海姆說，該系統目前每分鐘迴圈 5,500 加侖水：4,700 加侖鹽水從緬因灣抽取，800 加侖淡水從地下水井和含水層抽取。* 過濾後的廢物將被轉化為動物飼料或肥料——理論上足以每生產一磅魚類施肥約七磅半的蔬菜。

不幸的是，泵送和過濾所有這些水需要大量電力，冬季加熱水和夏季冷卻水也是如此——所有這些都可能加劇氣候危機。“我們真的沒有關於這些系統與其他方法相比能源使用情況的資料，但它顯然非常高，”劉易斯說。緬因州環境保護部贊助的一項審查得出結論，該工廠每年將向大氣中排放多達 759,000 公噸二氧化碳當量，大致相當於 47,000 名美國人每年的二氧化碳排放量。

此外，對於在擁擠的圈養環境中飼養鮭魚等自由放養的生物也存在根本性的反對意見。紐約大學研究動物行為和福利的心理學家貝卡·弗蘭克斯說，我們統稱為“魚類”的動物代表著種類繁多的物種，其中一些物種具有令人難以置信的複雜社會結構和導航能力。大西洋鮭魚就是一個例子：它們僅靠地球磁場和敏銳的嗅覺引導，往返於 2,000 海里的產卵地。“養殖鮭魚在道德上等同於養殖鷹，”弗蘭克斯說。“我們需要考慮這些動物的壓力和痛苦……關於它們如何度過它們的自然生活。”

然而，並非所有海洋動物都是相當於鷹的水生動物，有些動物很適合馴養。康涅狄格大學的海洋科學家桑德拉·舒姆威是國際公認的海洋生物養殖專家。“我確實認為，我們為人類消費種植更多微量營養素和蛋白質非常重要，”她說。“但讓我們考慮一下雙殼貝類。”

雙殼貝類需要的空間很小，而且有些——如貽貝和牡蠣——幾乎沒有表現出移動的傾向。“它們更像土豆或鱷梨，而不是鮭魚，”弗蘭克斯說。更妙的是，與土豆和鱷梨不同，雙殼貝類可以在沒有人為提供的肥料、水或食物的情況下生長。養殖牡蠣通常從幼蟲開始，幼蟲很快成熟為微小的“種子”牡蠣，它們附著在堅硬的表面上，如貝殼或石灰石，然後轉移到河口鹹淡水水體中，以浮游植物等天然營養物質為食。這些“濾食性動物”透過鰓虹吸水來提取浮游植物，緬因州至少棲息著 300 種浮游植物。棲息著雙殼貝類的水道通常非常清澈，陽光可以穿透到水面以下很深的地方，進一步促進浮游植物的生長。一些科學家和農民希望透過在雙殼貝類附近有目的地種植海帶和其他海藻來建立這種“良性迴圈”。在這種安排下，動物廢物將為植物提供養分，而植物將去除二氧化碳併為動物產生氧氣。

緬因州的海岸線犬牙交錯，有深河口和海灣，河流與從下方泵送營養物質的寒冷海水混合，看起來像是雙殼貝類的天堂。但寒冷的水是一把雙刃劍。海洋儲存了世界上高達 30% 的二氧化碳排放量，而冷水（氣體在其中溶解度最高）吸收的二氧化碳遠遠超過其應有的份額，使其酸性更強。緬因州河流和河口酸度上升威脅著軟體無脊椎動物（如雙殼貝類）的貝殼，使它們無法自行生存。

比爾·穆克在這方面有痛苦的經歷。穆克海產品養殖場和孵化場的創始所有者，該養殖場位於緬因州達馬里斯科塔河上，是該州最大的兩家牡蠣生產商之一，他同時養殖成熟牡蠣和種子牡蠣。幾年前，他注意到他的牡蠣幼蟲發育不正常，這個問題他追溯到流經他的孵化場的河水酸度增加。河水也軟化了成熟牡蠣的貝殼，尤其是在暴雨期間，當時河水水位最高。穆克找到了一種緩衝海水的方法，以保護在室內孵化場生長的牡蠣，這是一項了不起的創新，如果酸度水平繼續上升，這項創新很可能會被緬因州其他雙殼貝類養殖戶採用，儘管它非常勞動密集。

穆克的牡蠣養殖設施位於一對昆西特小屋內，看起來更像一個實驗室而不是一個農場。2021 年春天，公司研發主管梅雷迪思·懷特帶領我進入孵化場，這是一個潮溼、洞穴般的空間，瀰漫著海洋的氣息。懷特最初是在緬因州東布斯貝的比奇洛海洋科學實驗室擔任研究科學家時認識穆克的，她對雙殼貝類的瞭解非常詳盡。她說，穆克的牡蠣是為了某些特性而培育的——大小、形狀、抗病性——在弗吉尼亞州和新澤西州的貝類實驗室中培育，並作為種群運到穆克的公司。“有些是雄性，有些是雌性，但如果不開啟它們就無法分辨，而開啟它們會殺死它們，”她說。

工人們需要等待牡蠣宣佈自己的性別：雌性和雄性都會在產卵前拍打它們的貝殼，在此期間，雌性會釋放出多達 2000 萬個卵子的雲，而雄性會釋放出一股精子。技術人員小心翼翼地將卵子和精子在小白碗中混合，開始體外受精過程。由此產生的胚胎被轉移到裝有 3,000 到 6,000 升水的水箱中，水箱逐漸加熱以最佳化生長。“我們每天在顯微鏡下檢查它們，”懷特說。“我們可以看到細胞分裂，在 24 小時內，它們就有了貝殼。”

大約兩週後，牡蠣形成了一個有色素的眼點（有趣的是，成熟的牡蠣全身都有眼睛），這表明它們正在接近足面幼蟲階段，屆時它們將長出相當於雙殼貝類的腳。懷特拿出幾盤磨碎的牡蠣殼，微小的牡蠣在其上“附著”這隻腳，用一種天然膠水粘在堅硬的表面上，就像它們在野外一樣。“我們每年銷售 1.4 億粒種子牡蠣，”她說。這些牡蠣銷售給該州各地的牡蠣養殖戶，最終將長成成熟的牡蠣，在當地市場上每打售價約為 15 美元，在餐館每打售價為 25 美元。

在緬因州，牡蠣生長季僅持續五個月，從四月到十月。但穆克的成功部分源於他能夠透過在較冷的月份（從一月開始）在室內養殖來延長這一時期。像貓、狗和雞一樣，室內牡蠣也需要餵食。穆克開發了藻類的專有生長和加工技術，細節是公司機密。他指出，這些微小生物是異養生物，這意味著它們可以從糖中提取能量，而且它們不需要光照，這有助於降低他的電力成本。這項節省資金的創新改變了遊戲規則。

“比爾的系統非常巧妙且完全可擴充套件，”劉易斯說。他說，這是首次使用這項技術專門為雙殼貝類創造食物，“它可能會徹底改變這個行業。”它也需要非常嚴格的製造過程。“我們給藻類喂葡萄糖，並在負壓潔淨室中培養它，以避免汙染，”穆克在我看到一名技術人員像外科醫生一樣穿著紙帽和鞋套進行擦洗和裝扮，然後進入原始空間時告訴我。“我們每七天收穫一次細胞，在特殊的離心機中將它們旋轉下來以保持其結構，擠出水分，然後將糊狀物冷凍成一公斤的塊狀。”穆克開啟一個冰櫃，拉出一個裝有冰冷的綠色粘液的 Ziploc 塑膠袋。“我們花了 10 年時間才開發出這個，”他說，然後催促我們前往“生長室”，裡面擺滿了實驗室燒杯，每個燒杯都裝有不同品種的藻類，顏色有綠色、黃色和橙色。

穆克說，牡蠣比貽貝更挑剔，貽貝是他擺弄過的另一種生物。“養殖牡蠣與養殖貽貝就像養殖蘭花與養殖鬱金香，”他告訴我。“貽貝每磅賺的錢較少，但一旦你有了基礎設施，它們的養殖成本就低得多，因為與牡蠣不同，貽貝的種子是野生的和自由的。”湯森德同意。“貽貝以非常高的密度生長，它們含有大量蛋白質，而且它們是 omega-3 脂肪酸和其他營養物質的良好來源，”他說。“如果我們能讓全世界都吃更多貽貝，我們的狀況會好得多。”

紐厄爾花了數十年時間試圖將這個夢想變為現實。幾十年前，當他剛開始創業時，緬因州還沒有貽貝筏。相反，養殖的貽貝生長在穿過漂浮在露天水面上的浮標的單根長線上。在許多地方，這種方法廉價、高效且有效。但在緬因州並非如此。該州到處都是海鴨，包括重達六磅的醜鴨，它們每天吃掉相當於自身體重的貽貝。鴨子問題困擾了緬因州潛在的貽貝養殖戶數十年，直到紐厄爾和其他少數愛好者瞭解到一種西班牙方法，即從錨定的筏子上將繩索放入海中，他們認為可以用網來防鴨。他們建造了 35 個筏子，並將它們錨定在該州各地的水道中。“我們在筏子周圍安裝了網——深 60 英尺，”紐厄爾說。

這解決了鴨子問題，但他們很快又面臨另一個問題。這些筏子是為更平靜的水域建造的，但在緬因州風暴肆虐的海岸上，時速高達 60 或 70 節的狂風會吹落貽貝並摧毀筏子。

在政府撥款的幫助下，紐厄爾設計並獲得了可潛水筏的專利，該筏在海浪下 10 到 12 英尺處時最大限度地減少了擾動，即使在狂風中也是如此。系在紐厄爾佩馬奎德貽貝養殖場駁船上的筏子就是這些非凡的裝置之一，它使在緬因州養殖貽貝變得更加可行。紐厄爾說，使用漂浮在水面上的筏子，他每個季節每根繩索收穫約 150 磅貽貝。“使用潛水艇，始終是 300 到 400 磅。每個筏子每年大約有 10 萬磅貽貝。”這也是一個利潤更高的命題，使養殖貽貝成為前漁民有吸引力的選擇。

斯坦福大學經濟學家內勒認為，這些貝類可以在健康飲食中發揮重要作用。“雙殼貝類是蛋白質的極佳來源，”她說，並補充說我們不需要在盤子裡放大量的蛋白質；美國人往往蛋白質攝入過量，而重要微量營養素攝入不足。雙殼貝類含有大量的微量營養素，包括鋅、鐵和鎂等礦物質，以及 omega-3 脂肪酸。快餐店尚未在其選單中新增貽貝，但也許他們應該這樣做：四盎司的貽貝所含的蛋白質幾乎與麥當勞的四分之一磅漢堡一樣多，但鐵含量更高，卡路里和飽和脂肪卻少得多，而且成本更低。儘管將貽貝視為快餐的想法可能聽起來有些牽強，但鑑於這些雙殼貝類在法國、比利時、土耳其、泰國、中國和其他國家的普及程度，它們在美國流行起來並非不可能，就像 20 世紀 60 年代的壽司一樣？

幾十年來，美國漁業一直在努力捕撈足夠的野生魚類來滿足不斷增長的需求——我們想要廉價的魚，而且我們現在就要。緬因州商業野生漁業令人震驚的衰退表明，這種方法不再適合我們。養殖鰭魚通常比野生魚類便宜，許多餐館老闆認為養殖雙殼貝類比許多野生品種更美味。所有魚類的養殖品種通常都更廣泛地供應，無論季節如何。

現在說水產養殖是否可以提振緬因州脆弱的航海業，或者在不破壞該州標誌性海岸線的情況下為該州經濟做出重大貢獻，還為時過早；大型鰭魚設施，如 RAS，會引發人們對能源使用和動物福利的額外擔憂。但在許多科學家、經濟學家和政策制定者看來，一件事正變得清晰：以可持續的方式與其他動物和植物協同養殖魚類，很可能是未來幾十年養活世界人口的最佳方法。

*編者注（2022 年 7 月 17 日）：此句在釋出後經過編輯，以更正系統當前迴圈的總加侖水。