海马野生资源保护与海马产业发展路径探析
中国网/中国发展门户网讯 海马较其他典型海洋生物有高附加值、生态价值和科研独特性,可持续开发潜力大,对其进行保护和产业开发具有重要意义。但是,由于生态环境变化及过度捕捞,野生海马资源急剧下降,且受海马养殖技术壁垒高、规模化苗种生产和培育技术难度大等影响,海马保护与产业开发面临困境。本文详细分析了海马保护与产业开发现状及面临的问题,给出创新对策和建议,以期为海马保护与产业开发提供参考。
开展海马野生资源保护与产业开发的重要意义
保护海马野生资源是守护海洋基因库的重要防线
海马(拉丁学名:Hippocampus)是刺鱼目海龙科下的一类小型硬骨鱼类,因头部与马相似得名。截至2023年,全球有效海马物种为46种,中国海域分布有16种,54%的海马物种被世界自然保护联盟(IUCN)评估为受威胁(2022年数据),所有种被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)附录Ⅱ(国际贸易受管制)。海马作为海洋基因库的“特异性载体”,其基因组携带脊椎动物进化史上的关键突变(如雄性妊娠、无尾鳍运动、骨板结构等),为研究性选择压力、适应性进化提供不可替代的模型。野生海马种群在长期自然选择中积累的遗传多样性,是海洋生物应对气候变化和栖息地退化的“天然数据库”。若野生种群消失,这些适应性基因将永久丢失。保护海马野生资源,有维护基因多样性、生态系统功能、技术衍生潜力的3级连锁价值。
开展海马保护与产业开发具有生态和经济双重价值
海马虽非传统食用鱼类,但其在药用和功能性食品开发中的潜力显著;且海马产业开发具有低生态足迹优势,在封闭式循环水养殖系统(RAS)下,每千克海马生产的碳排放仅为牛肉的1/15。海马作为珊瑚礁、海草床生态系统的“哨兵物种”,种群密度可反映生态系统健康状况,其保护直接关联联合国“海洋十年”中“清洁、健康、可预测的海洋”愿景。海马产业开发需以野生种质资源库的遗传多样性为基础,通过“保护性利用”平衡资源可持续性与功能性产品开发,是兼顾生态保护与低碳经济的可行路径。
对海马进行高值化生态创新开发是激活海洋新质生产力的关键路径
海马体内已鉴定出多种具有生物活性的小分子化合物(如海马多肽PGP-1、抗氧化肽Hp-SHP1等),其药理作用机制(如抗炎、抗骨质疏松)已在细胞和动物模型中验证(如通过NF-κB信号通路抑制炎症因子释放)。这类化合物可作为新型药物先导分子或功能性食品添加剂,韩国已利用海马胶原蛋白开发了相关美容产品。海马的方形尾椎结构使其拥有优渥的抓握力、抗压性和灵活性,为仿生学开发提供了灵感。海马养殖可与海草床修复形成“碳汇+蛋白”复合产出模式,山东威海试点项目显示,每公顷海草床可支撑300千克海马养殖,同时年固碳3.5吨。通过“生物医药创新+智慧养殖技术+生态价值转化”三位一体模式,对海马进行高值化生态创新开发不仅驱动海洋生物医药、大健康、高端装备等新兴产业崛起,更推动了传统渔业向智慧化、低碳化升级,完全契合《海洋经济发展规划》中“培育海洋新质生产力”的战略要求。
海马野生资源保护与产业开发的国际研究现状及发展趋势
海马野生资源数量及变化趋势
受气候变化、栖息地破坏、过度捕捞及兼捕问题等影响,全球海马野生资源正经历系统性衰退,种群数量较1990年平均下降50%—80%,野生种群下降驱动因素占比如表1所示。其中,中国黄渤海海域的三斑海马(H. trimaculatus)已濒临区域性灭绝,现存数量不足1 000尾。如无强化保护,到2050年,全球至少30%的海马物种可能面临灭绝,但通过保护区及栖息地修复、贸易管制和人工繁育补充等手段干预,有望在局部海域恢复种群至1990年水平的30%。
海马人工繁育现状
2022年全球人工养殖海马产量约80吨,中国占比65%。目前全球已实现32种海马的人工繁育(占已知物种的70%),其中15种达到小型规模化生产。全球代表性国家/地区的海马繁育现状见表2。受海马繁殖、饵料、胎产量、成活率、病害防治技术,以及养殖水温、盐度、密度、微生态制剂作用、3代近亲繁殖会导致抗病力下降等因素影响,全球仅5%的海马养殖企业年产量超过10吨。
海马产业化开发利用的全球共识
欧盟、美国、日本、英国等发达国家和地区分别提出“Pharma Sea计划”“海洋生物技术计划”等。海马因其独特的生物学特性及生态功能,在生物医药、仿生学、生态经济与基因资源等领域备受关注(表3),越来越多科学家开始开展海马繁殖发育、人工养殖、有效成分提取、国际贸易、保护对策及成效评估等研究。海马产业从养殖、生产到产品开发的链条不断拓展扩大,开始与特色农业、健康食品、康养养生、文化旅游等产业逐渐形成联动发展态势。
海马野生资源保护与产业开发面临的问题
野生资源枯竭与生态修复滞后
2020年,青岛胶州湾调查仅记录到12尾三斑海马,而1980年同期则为5 000尾。2021年,南海渔业资源调查显示,海马密度从1980年的5尾/公顷降至0.8尾/公顷,下降幅度达到84%。导致我国海马野生资源枯竭、种群数量锐减的直接驱动因素之一是海马栖息地被破坏。据有关部门统计,中国海草床面积从20世纪50年代的5万公顷已降至2020年的不足2万公顷,南海珊瑚礁覆盖率从1970年的60%已降至2020年的15%。尽管近年来,随着我国生态文明建设的持续深化,海草床和珊瑚礁等关键海洋生态系统的修复工作已逐步纳入国家战略规划,并得到显著重视;然而,由于生态系统的复杂性和恢复过程的长期性,生态修复效果在一定程度上仍显现出了滞后性。以海草床修复为例,其修复成本高达15—50万元/公顷,但成活率仅35%—45%,且需持续维护3年以上才能形成稳定群落。
人工养殖技术受限及产业化困境
海马幼体需投喂活体桡足类,而替代性微颗粒饵料还存在营养不足问题,养殖成本较高;养殖过程中受水质波动和病害影响,幼苗的损失率可高达65%,育苗存活率低下;长期近亲繁殖,会导致人工繁殖3代海马出现抗病基因下降现象,存在近交种质衰退等问题。目前我国作为海马需求大国,干品年需求量达700吨,但国内上市海马养殖产量只占市场需求量的不足10%,每千克海马干品的市场价格在万元左右波动。膨腹海马等作为北方海马人工养殖的主要品种,即使韩国、美国、加拿大等国家已有相关产品销售,但因其未被《中国药典》收录,且未纳入国家卫生健康委员会发布的《按照传统既是食品又是中药材的物质目录管理规定》,使得海马除了在我国药用市场受阻,保健食品的开发也一直受限。
科研转化断层及价值链低端锁定
中国水产科学研究院黄海所早在2015年已突破三斑海马全人工繁育技术,但截至2023年,全国规模化养殖企业仅20家,技术转化率不足10%,存在基础研究与产业应用脱节;中国目前已鉴定的海马活性物质有217种,但仅3种实现商业化提取(如抗肿瘤肽Hipposin),核心专利被美日企业垄断75%,高价值活性物质开发滞后;中国占全球海马原料供应的65%,但终端产品(如药品、化妆品)市场份额不足5%,产品价值链低端。中国海马产业正面临基础研究积累与产业化脱节的核心矛盾,唯有打破科研转化壁垒、解决高值化路径的学科交叉需求,方能在全球蓝色经济竞争中占据主动,实现资源保护与产业收益的双赢。
监管体系漏洞及协同机制缺位
目前,中国海马非法捕捞处罚标准较低,单次查获25尾以下仅处以罚款,且基层渔政部门的专业鉴定设备配备率较低,无法快速识别查获的海马物种,存在监管漏洞;中国尚未制定人工养殖海马的药用原料质量标准,导致企业无法通过欧盟《药品生产质量管理规范》(GMP)认证,出口产品被压价50%;海马栖息地管理涉及自然资源部(海域使用审批)、农业农村部(渔业执法)、生态环境部(污染控制),但缺乏统一协调机制,重复监管与监管真空并存,权责划分模糊;中国虽于2004年将海马纳入CITES附录Ⅱ管理,但合法贸易证书核发率仅20%,远低于菲律宾(65%)和澳大利亚(80%),国际协同不足。唯有通过“严执法、立标准、强协同”三位一体改革,才能破解海马保护与开发两难的困境。
加强海马野生资源保护与海马产业发展的建议
加强对海马野生资源的保护
海马在海洋生态系统中起着关键作用,其对环境变化极为敏感,可以作为指示物种来监测海洋环境的健康状态。要加强对野生海马的保护工作,具体包括:加强对现有野生海马栖息地保护和管理,可以在海马集中分布的近岸海域或内湾区域,建设海洋生物庇护地,从生物学、生态学和行为学等多角度观察记录海马的全周期生活史,充分利用大数据和人工智能技术。保护野生海马生物多样性种质资源的同时,兼顾育幼和放流存活技术。对海马适宜栖息的红树林、海草床等典型滨海湿地生态系统进行保护,控制陆海统筹污染与塑料、化学垃圾对海马栖息地造成的影响,推广“海草—贝类—海马”复合养殖模式,降低生态修复成本。结合海马繁殖季节和分布情况划定区域性渔业作业时间或禁捕区域,严控底拖网作业,更好地保护海马野生资源。构建海马保护协同管理平台,如国家海马保护联盟等。开展海马栖息环境和种群活动的全链条监管,参与跨境海马保护协定,强化与国际组织和其他国家的合作。尝试设立生态补偿基金或推动“海草床+海马”修复项目产生的碳汇纳入全国碳排放交易市场,开展社区与经济协同,共同保护海马野生资源。
加强对海马人工繁养技术的开发
建议组织专业院所、高等院校等科研力量,联合海马龙头企业成立全国海马种质繁育研究中心,推动建立涵盖完整世代周期的海马繁育体系和年生产力千万尾海马的大型标准化养殖示范基地。积极开展养殖海马国家药品标准(外来物种不能建立地方标准)和新食品原料的科学研究,制定《养殖海马药用原料国家标准》,对接《美国药典》(USP)和《欧洲药典》(EP)。考虑非洲、大洋洲、南美洲等诸多海洋国家具有较好的海马养殖自然基础,可以将海马与国际合作深度融合。建设全球海马人工繁养协会,让海马企业和相关科研成果走出国门,到更加广大的空间中发展转化。与更多拥有海马生物资源的国家加强海马人工繁养技术领域相关合作,拓展国际间科技、人才交流和产能合作。
加强对海马潜在应用价值的开发
海马在临床医药、保健养生方面具有广阔的应用前景;其独特的形态特征、拟态能力、雄性孵化后代等特点,有助于揭示生物学的多样性和复杂性,对开展科普研学,提升公众对海洋生物和生态保护认知也有重大意义。建议政府牵头成立“海马高值化产业联盟”,让药企、养殖企业与科研机构按一定比例匹配研发资金;或者从海洋经济专项资金中划拨部分专项,定向支持海马活性物质中试、药械注册及国际认证。在现有基础上,进一步拓展海马应用领域,开展海马和数字、材料、化学等领域的跨学科研究,加强精深加工技术研究,充分发挥其营养价值高、抗氧化、防癌抗癌等功效,最大程度实现海马的高质化和高值化开发利用。
打造海马资源保护与高值化利用的示范基地的建议
作为一类有显著药理活性的海洋生物资源,海马市场需求一直保持稳定增长趋势。不只中国,泰国、韩国、菲律宾、日本、马来西亚等国家和地区也有将海马作为医药或保健食品食用的记载。随着高质化和高值化利用技术的提升、产业链条的延伸和养殖供给能力的提高,海马可以与科学、健康、品牌、文化和体系等概念结合发展,有形成综合产业集群的潜力。
建议基于自然栖息地基础、科研支撑能力、产业链配套和政策支持等因素,在山东、海南、广西、福建等地打造“生态修复+医药研发示范”“栖息地保护+生态旅游”“人工繁育+跨境合作”“基因技术+冷链加工”的海马保护与高值化利用的示范基地(“海马之都”),为海马保护与产业发展提供路径借鉴。以威海为例,其拥有得天独厚的自然环境和良好的湿地生态系统,可以在全国最大的海马养殖基地——威海银泽生物科技股份有限公司的基础上,充分发挥原有西洋参国家级现代农业产业园、中医药大健康和海马产业集群的相对成熟优势,以海马单品为切入点,以数字经济、绿色经济、蓝色经济为指引,实现资源利用与环境保护的双赢,推动海洋经济的持续健康发展。
海马的人工繁育技术提升与医药研发产业升级是实现海马资源保护和产业发展的重中之重,具体做法建议如下:建设海马种质繁育示范和标准化养殖基地,进一步完善海马生态养殖标准,推动海马养殖产业的规模化、标准化、国际化、低碳化发展;争取国家和地方政府政策支持,助推养殖海马品种纳入《人工繁育国家重点保护水生野生动物名录》、纳入“三新”食品名录和《中国药典》;搭建美丽健康(海马)产业创新中心,启动活性物质药用开发平台、功能食品精深加工基地和海洋预制菜产业示范园区建设工作,积极构建海洋中药和保健资源高值化产业链;提升品牌集聚效应,申报地理标志证明商标,筹备举办海马产业发展大会,推动全国海马种质繁育研究中心、海马增殖放流生态修复基地等落户;建立健全海马产品质量标准和检测体系,通过标签制度实现海马溯源,完善伦理、法律、社会和安全监管体系。希望通过以上做法,最终建立起涵盖生态修复、育种育苗、标准化养殖、功能性食品、康养和医药产业耦合发展的生态体系,为海马保护与产业发展打下坚实基础,与其他海马产业城市形成跨区域产业协同网络,打造海马综合产业集群。
(作者:王诗成,中国科学院海洋研究所;李博,威海市蓝色经济研究院有限公司;俞兰良,威海银泽生物科技股份有限公司。《中国科学院院刊》供稿)