海洋疾病的影响及危害范文

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《海洋环境科学杂志》2014年第四期

1引起海洋疾病的主要原因

许多因素之间的相互作用影响着海洋疾病的发生，环境因素是其中一个非常重要的因素，同时其他自然因素对海洋疾病灾害暴发也起到了推波助澜的作用。海洋生态环境上的变化会使流行性海洋疾病加剧以及致病因子毒力提高，从而导致海洋疾病的大规模暴发，甚至可能会诱发一些新的疾病的发生。导致环境改变的因素主要包括气候变化和人类行为，他们在病原传播方面扮演着重要角色，而且会使宿主抵抗力下降。虽然目前对气候变化和人类行为是如何影响海洋生态系统的时空变化的研究还不是非常透彻，但是其中一个不争的事实就是海洋生态系统往往随着气候变化而改变，这种突发性、非线性的改变所带来的风险也不断增加［10］;另一方面，人类向海洋环境输入的持久性有机污染物可以影响海洋生物的免疫力［13］。

1．1气候变化对海洋疾病的影响在过去的30a，温室效应已经导致全球平均温度升高了0．2℃，而这个增加的能量大部分被海洋吸收［14］。我国近海海洋表层温度正在不断上升，而由海洋生态环境改变所引起的疾病暴发，其流行性和严重程度与气候变化密切相关。全球温度的升高无论对海洋生物还是对海洋病原体都会产生明显影响，促使海洋疾病的大规模暴发，而且也扩大了疾病发生的时空范围。

1．1．1气候变化对海洋疾病的直接影响随着全球气候变化的发生，海洋生态系统的健康和生产力也受到了影响，气候变暖会导致许多海洋生物的生物性能改变，从而使它们更容易受到疾病的感染。例如，在上个世纪九十年代，由于温度升高，斑海豹的密度增加，这为病原体的传播和侵入提供了良好的条件，从而导致了北欧斑海豹流行病的发生［15］。当水体温度过高或者太阳光照强度过强时，在一系列的环境因素共同协作下，很多珊瑚发生白化现象［1，16］。从上个世纪七十年代开始，珊瑚白化的程度和规模都有所增加，在1998年发生的珊瑚白化现象是历史上范围最广、程度最严重的一次，甚至影响到整个珊瑚礁生态系统［10］。由气候变化所引起的海洋酸化对珊瑚也产生着直接影响［17］。海水的酸化会影响单细胞浮游藻类和珊瑚等有碳酸钙躯壳的海洋生物，因为海洋过量吸收大气中的二氧化碳时就会导致海洋水体的酸化，而珊瑚礁是利用碳酸钙来构建自己的骨骼，海水的酸化使得珊瑚的骨骼变薄，例如大堡礁珊瑚的钙化程度从1990年开始，已经降低了14．2%［18］。科学研究表明，由于海洋的温度和酸度不断升高，当空气中二氧化碳浓度达到450ppm时就会对生态系统中的珊瑚礁构成严重威胁。如果空气中二氧化碳浓度已达到450ppm，大气温度一旦比前工业时代高出2℃，大批珊瑚就会发生白化甚至死亡;如果海洋已呈酸化状态，空气中的二氧化碳浓度一旦超过450ppm，珊瑚礁将会进入负的碳平衡状态［19］。

1．1．2气候变化提高了海洋病原生物的活力病毒、细菌和寄生虫是海洋有机体致病的主要因素，同时也是海洋生物数量和栖息地的关键调节者。然而，近十多年来，气候变化导致了海平面和温度上升，海洋循环、pH、盐度和紫外线发生变化。这些物理和化学因素的改变影响了海洋病原生物的传播和致病力。ChrisB等［17］研究者指出水温和紫外线辐射强度发生变化，会扰乱海洋中细菌、真菌和病毒的相对数量，同时也会影响到鱼类和海洋哺乳动物的生存状况。海洋环境中，尤其是海水养殖环境中细菌性疾病是一类常见且危害非常大的疾病。温度影响着有害细菌的生存状况以及感染疾病的能力。已知的病原菌有副溶血弧菌、鳗弧菌、哈维氏弧菌、河流弧菌、创伤弧菌、溶藻胶弧菌、黄杆菌、链球菌、诺卡氏菌等，共30多种。弧菌是引起海水养殖鱼虾细菌性疾病发生的一种最为常见的病原体，其发生温度范围广，持续时间长，地域范围广［20］。当水温升高或者其他环境条件恶化时，其致病力更强，潜在危害性更大。有报道指出美国东部大西洋沿岸的切萨皮克湾弧菌的存在状况与海水温度的升高有一定关系［21］。气候变化中的一个重要生态因子的改变就是海洋温度升高，许多寄生虫原本生活在抑制其生长的环境，但是由于温度的升高，该环境变为更有利于其繁殖的环境，从而使寄生虫的生长、传播速度加快，生存能力也更强。据报道，寄生虫病的危害日益严重，例如，在1990～1991年变暖的期间，贝类帕金虫向美国东南部扩散了500km2［17］。

1．1．3气候变化影响赤潮的发生赤潮的发生与海水温度及营养盐密切相关。2011年美国科学促进会(AAAS)科学家指出，随着气候变暖，美国太平洋西北区普吉特海湾赤潮发生的频率和持续时间正在增加。通过对未来海洋和气候模型的分析，链状亚历山大藻或有毒“赤潮”将大量传播，它们可积累在甲壳类动物体内引发病变，甚至引起神经麻痹［11］。专家们预言，在30a之内，甚至可能是在10a内，普吉特海湾赤潮发生时间可能将会提前，到21世纪末，赤潮发生的时间可能每年会提前两个月，而且比现在的持续时间会增加一个月，这对海洋生物的危害无疑是巨大的，可能会导致海洋鱼类等大量的死亡。

1．2人类行为对海洋疾病的影响

随着科学技术和国际贸易的不断发展，人类的影响已经涉及远洋。即使在南极洲，企鹅远离任何农业但体内却检测到DDT，海岸线也被溢油污染，蓝鲸处于严重濒危状态。然而，物种和生态系统受到危害最严重的区域则还是在最靠近人类的海域。人类行为触发了海洋生态和气候的变化，同时人类行为也直接影响海洋生物的生存状况［3］。

1．2．1人类行为对海洋疾病的直接影响世界上有很大一部分人口居住在沿海地区，因此，废水经常被直接或间接的排入到近海。以美国为例，美国每天处理后的废水排海量约达1．0×1010gal［22］。从全球来看，沿海地区约有90%的废水未经严格处理就排入到海水中［23-24］。病原微生物是一类重要的海水污染类型，人类生活和生产中排出的废水、污水中含有大量的病原微生物，它们在一定条件下，可造成海水环境严重污染，引起疾病流行，甚至严重危害人类健康。由于海洋环境恶化使各种细菌、病毒和原生动物等滋生，增加了海洋生物的发病率或死亡率，并可导致灾害性疾病暴发。一项抽样调查显示，大量的生活污水入海是导致海洋贝类大肠菌群超标的主要原因［25］。从1966年开始，海洋哺乳动物的疾病发生率就开始增加，到1992年开始稳定的增加，已经公布的鲸等海洋哺乳动物的发病和死亡多数是由陆地上的病原生物扩散到海洋导致的［26］，例如，在北大西洋，海洋疾病引起的哺乳动物的大规模死亡，这些证据均表明人类行为是海洋疾病发生的一个主要原因［27］。废水的排放还可能引起近岸海域富营养化的发生，水体的富营养化直接或间接的导致了一些病原微生物的滋生，以及富营养化引起的赤潮藻类的大量繁殖，不仅造成大批海洋生物因为缺氧死亡，而且有毒藻类可能会产生大量的毒素。据报道，1998年5月17日～1998年6月6日在福建省连江县苔录镇后湾海域发生一起由裸甲藻等引起的赤潮，对鲍鱼养殖业造成严重危害，初步断定是由于裸甲藻等赤潮生物分泌了某种毒素［28］。一项调查结果显示，在过去的40a里，赤潮的发生也间接的导致了哺乳动物的发病率和死亡率的升高［29］。化学污染物对海洋生物也是一个重要的威胁。化学污染物增加会造成海洋哺乳动物传染疾病的流行，尤其是多氯联苯(PCBs)、DDTs和重金属等污染能在食物链中累积，并且能够在哺乳动物的组织中检测出污染物质，这些污染物会对生物的内分泌系统、免疫系统产生影响，例如波罗的海的海豹发生的肾上腺畸形就是由PCBs引起的［30］。

1．2．2人类行为对病原体传播的间接影响海洋旅游业和贸易是影响动物感染流行性疾病的最主要的人为因素［5，11］，人类活动在很大程度上间接地加快了海洋病原生物的传播，尤其是在水产养殖业，例如双壳贝类的大批死亡就是由于人类无意间传播感染源而引起的。1995年，在澳大利亚的安克舍斯湾，疱疹病毒引起的沙丁鱼死亡以每天30km的速度传播，从3月到9月，覆盖了澳大利亚5000km的海岸线。有证据表明，引起这次灾难的原因是饲喂金枪鱼的沙丁鱼携带疱疹病毒，其第二次大规模的流行是在澳大利亚的斯宾塞湾，该地区也是以冷冻的沙丁鱼饲喂其他鱼类［21］。

1．2．3人类行为造成物种栖息地退化和污染人类行为造成物种栖息地退化和污染也是加快海洋疾病暴发一个重要原因。对水栖哺乳动物的研究表明，污染对哺乳动物的免疫系统造成一系列的不同程度的损害。但是关于栖息地退化对疾病的影响研究还很少，尤其是对无脊椎动物，到目前为止，已经证实的大部分数据都是珊瑚礁疾病暴发和寄生虫病的数据［3，5］。

2海洋疾病的危害

2．1海洋疾病对人类健康的危害

由于许多人类病原微生物在海洋中都是具有活性的病原体，而人类通过某些行为可能会有意无意地造成海洋中的病原体增加，其主要途径就是废水的排放，其次是降雨所携带的空气中的一些人类和动物的废弃物入海，同时地表径流也随之增加，其携带的陆源细菌、病毒、寄生虫的数量也随之增加，给沿岸的游泳或从事其他娱乐活动的人群带来严重威胁［11］;第三是非点源污染，而这一途径也是最近科学界的研究热点。上述这些排放入海的病原体多数能够在海水中存活一段时间，当人类暴露到这些水体或是食用被这些海水污染的水产品时就有可能会感染不同程度的疾病。根据流行病学研究发现，在污染海区游泳患病危险性会增加［31-32］。据估计，香港海岸游泳人群比非游泳人群患胃肠炎的概率要高出5倍，仅1990年因接触污染的海水而患病的人数就不少于40万人。1992年，通过对香港25000个海水游泳者进行调查，他们患眼睛、皮肤和呼吸道疾病的几率要比其他人高出2～20倍［33］。据估计，在香港每年由海洋疾病所引起的人类疾病的医疗费用达数百万美元。海洋疾病很多是通过人类食用污染的海产品，摄入带有病原体的饮用水和娱乐水体而引起的。这些疾病的传播受到各种社会、经济、生态条件和人类免疫力的影响，同时气候条件起到了非常重要的作用［34］。海洋疾病对人类的食品安全影响是非常巨大的，其影响主要是人类食用有毒的海水养殖生物而引起疾病。例如赤潮生物产生的毒素会在贝类体内富集，而人类食用这些贝类常发生中毒。在1976年英国因食用海湾扇贝而引起33起中毒事件，患病人数797人;1978年澳大利亚因食用牡蛎涉及2000余人中毒［35］;1991年加拿大魁北克省有200多人吃牡蛎而感染疾病［36-37］。

2．2海洋疾病对海洋生态系统的影响

海洋生态系统，是人类生存和发展的重要环境，是社会经济发展的重要物质基础。从生态学角度来看，海洋环境的污染、海洋疾病的暴发都可能会引起海洋生物群落结构和分布的改变。海洋疾病的发生一方面可能导致海洋生态系统的优势种群的转变［15］，另一方面还可能降低某一群落结构的多样性。例如，海草床的海胆疾病的暴发可能会改变这些群落的生物多样性，珊瑚疾病的发生导致珊瑚礁生态系统的优势种从珊瑚转变为藻类［38］。随着污染的加剧，可持续发展的海洋生态系统的维护已迫在眉睫，各级政府以及相关环境管理部门应该建立健全生态系统监测指标及评价指标体系，加强海洋生态系统管理，减少疾病的发生，保护我们的海洋。

2．3海洋疾病对商业持续性发展的影响

海洋是人类21世纪生存与发展的资源宝库和实现可持续发展的重要动力源。气候变化以及人类行为引起的海洋疾病暴发已经从根本上影响了水产养殖业和以海洋为基础的旅游业，商业价值大幅度的降低，影响了海洋经济的发展。

2．3．1水产养殖业自上个世纪八十年代以来，水产养殖业已经成为发展最快的一个食品行业。目前，养殖业多为高密度养殖，这就导致养殖动物对疾病的感染更为敏感。在上个世纪60年代，由于某种原因，帕金虫被引入到美国的切萨皮克湾和特拉华州湾，当时的低温抑制了其生长，从而限制了帕金虫传染病的暴发，但是到了90年代晚期，由于海洋温度的升高，导致帕金虫传染病在当地的牡蛎养殖场暴发［29］。从上个世纪七十年代以来，气候变化引起的海洋表面温度、盐度、pH和营养盐浓度的波动导致鱼类死亡率的增加［39］。其表现形式为这些海洋环境的变化加速了赤潮的暴发，而赤潮产生的有害生物毒素多数是致命的，除此之外，赤潮还可以间接引起水体缺氧而导致生物大量死亡。持续的赤潮大量消耗水中的氧气，同时伴随着有机体碎片的分解，导致水体低氧或缺氧。对于一些以渔业为基础经济的发展中国家来说，赤潮对沿岸水域的威胁显得尤为严重。海洋疾病对水产养殖业的直接危害就是导致海洋生物的大规模死亡，造成巨大经济损失。1993年以来，我国对虾养殖病害暴发并大规模流行，使我国的对虾产量由1992年的20．69万t下降至8．78t;1997年以来，养殖栉孔扇贝病害大规模流行，死亡率达50%～90%;1998年以来，养殖贻贝病害大规模流行;1999年开始，池塘和滩涂养殖的文蛤因病害而大规模死亡;2000年开始，发现滩涂养殖的菲律宾蛤仔因病害而大规模死亡;期间，皱纹盘鲍、虾夷马粪海胆、虾夷扇贝、海湾扇贝的养殖病害也时有发生;随着海水鱼类养殖规模的不断扩大，鱼类养殖病害也有日趋严重趋势。此外，条斑紫菜的赤腐病，海带的大面积死亡，也给海水藻类的养殖带来了困难。

2．3．2旅游业海洋旅游业在海洋产业中具有先导地位，尤其是在发展中国家，发展潜力很大。珊瑚礁是海洋旅游业的亮点，他们的吸引力主要在于其生物的多样性，但是珊瑚礁也正在遭受各种疾病的影响，例如珊瑚的白化现象、黄带病和黑带病。世界保护监测中心(WCMC)的一份报告中指出，近20a来，有证据表明珊瑚疾病的暴发主要发生在全球变暖之后，这些结果表明气候变化使珊瑚疾病进一步恶化，但是关于海洋温度的升高与珊瑚礁疾病暴发率升高的关系研究较少，需要进一步的研究。珊瑚礁的死亡不仅仅使得岩礁鱼类的栖息地丢失，而且也使依靠珊瑚礁为主的旅游业变得萧条，尤其对于一些贫困的国家，所带来的经济损失不可估量。

3小结与展望

3．1小结气候变化和人类行为以多种多样的方式影响海洋疾病发生，气候变化主要通过以下几方面影响海洋疾病:(1)温度升高会促进海洋动物的繁殖，增加其密度，从而有利于病原体的侵入，发病几率增加，或是降低海洋生物机体的免疫力，增加了它们对疾病的易感性;(2)温度的升高加快了病原生物的繁殖速度和扩散速度，或者促进了新的病原体的产生，从而使海洋生物致病;(3)海洋的酸化会对一些利用碳酸钙形成骨骼的生物产生影响。人类行为对海洋疾病的影响主要表现在以下几方面:(1)人类排污对近岸海域的污染会造成沿岸生物抵抗力降低，化学污染在其体内沉积造成机体损伤;(2)人类向海洋中排放大量的营养盐，使海水呈富营养化状态，从而促进了赤潮的暴发，赤潮间接造成水体缺氧而导致海洋生物大量死亡，另外，赤潮产生的生物毒素对海洋生物产生了严重的毒害作用。海洋疾病对我国海洋生态系统和经济造成严重的负面影响，主要表现在以下几方面:(1)海洋疾病直接或间接影响人类健康，主要通过食用海产品和暴露到娱乐水体的途径危害人类健康;(2)海洋疾病可能会由食物传播而影响人类健康;(3)海洋疾病的发生对海洋生态系统的影响主要是改变海洋生态系统的多样性和群落结构;(4)全世界每年由于海洋疾病所造成的经济损失是不可估量的。

3．2展望气候变化和人类行为已经对海洋疾病的发生造成明显影响，但是关于海洋疾病的动力学与气候变化以及人为影响的关系的研究才刚刚开始，目前对海洋疾病的研究还比较基础，对养殖、娱乐水体等管理的决策和政策的指导作用非常少，因此非常有必要加强对海洋疾病的基础研究:(1)收集海洋疾病的相关基础数据:目前，对一些海洋生物感染疾病的数据收集的不够完整，而且缺乏对每年研究报道的海洋疾病的数据的标准化处理，这对于比较与预测气候变化和人类行为对海洋疾病的影响是至关重要的。(2)探索环境变化诱发海洋疾病的机理:目前关于海洋环境与海洋疾病暴发之间的关系的研究还不够深入，探索重要海洋疾病与海洋细菌、病毒和寄生虫等之间的相互作用关系，针对性地探讨海洋疾病与生态因子之间的相互依存的关系，这些机理对于我们预测海洋疾病的发生和制定相关疾病诊断政策是非常必要的。(3)鉴定区分气候变化和人类行为对疾病的影响:目前主要是以生物学过程为模型或者绘制疾病发生的地理分布来预测气候变化对海洋疾病的影响，但研究还处于初级阶段;应用生态学的方法研究气候变化与海洋疾病的发生是最近提倡的新方法，为了更好预测气候变化和人类行为对海洋疾病的影响，我们有必要量化一些直接的影响和相互之间的协同因素的影响，这就要求我们进行一些野外的模拟实验。(4)海洋疾病诊断方法的建立:生态免疫学和疾病生态学是刚刚兴起的学科，是应用生态学方法与原则去研究理解生物种群免疫力与疾病动力学之间的关系，但是发展还不成熟，而且快速诊断海洋疾病的方法没有建立起来，有待进一步的研究与探索。

作者：李利利樊景凤明红霞李江宇石岩单位：国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室国家海洋环境监测中心大连海洋大学水产与生命学院