地中海新型多营养层次综合养殖（IMTA）系统中缨鳃虫（Sabella spallanzanii）的生物修复潜力与生物质生产研究

本研究针对集约化鱼类养殖导致的环境污染和资源浪费问题，在地中海鱼场开展了一项创新性多营养层次综合养殖（IMTA）研究。通过利用天然纤维绳招募大型污损生物群落，成功培育缨鳃虫（Sabella spallanzanii）并实现19-24 kg/绳的生物量产出，其中目标物种占比66±7%。研究证实该物种能有效吸收重金属（体组织含量低于欧盟标准），其产生的抗菌黏液和观赏价值为水产饲料、医药和观赏水族市场提供新的资源化路径，为可持续海水养殖提供了重要实践依据。

　　

随着全球人口预计在2050年突破90亿，水产养殖已成为解决食物安全的重要途径。2022年，全球水产养殖产量首次超过捕捞渔业，占总产量的51%。然而，集约化的单一养殖模式，尤其是高价值肉食性鱼类（如鲈鱼和鲷鱼）的养殖，虽然提高了产量，却也带来了显著的环境问题：残饵和鱼类排泄物直接进入水体，导致有机负荷增加；抗生素等化学品的滥用进一步污染环境；养殖饲料仍高度依赖鱼粉和鱼油，对野生小鱼资源构成压力。这些问题促使研究者寻找更可持续的养殖方式。

在这一背景下，多营养层次综合养殖（IMTA, Integrated Multi-Trophic Aquaculture）作为一种环境友好型解决方案被提出。IMTA系统将投喂型物种（如鱼类）与提取型物种（如滤食性贝类、藻类和沉积食性生物）结合起来，使前者的废物成为后者的营养来源，从而实现营养物质循环利用，减轻环境负荷，并生产多种有经济价值的产品。尽管IMTA概念已提出多年，但其实际应用仍以贻贝和大型藻类为主，其他高效提取物种的开发相对不足。

位于意大利塔兰托Mar Grande的一家合作鱼场，在REMEDIA Life项目支持下，将部分养殖区改造为IMTA系统，悬挂196条10米长的天然纤维绳，通过自然招募本地大型污损生物群落，开展多物种共养实践。其中，地中海缨鳃虫（Sabella spallanzanii）因其在当地的天然优势、高滤食效率以及潜在的经济价值，被选为主要研究对象。

为开展本研究，作者团队采用了多种关键技术方法：利用环境DNA和形态学鉴定对污损生物群落进行物种组成分析；通过定期采样（每三个月一次）监测缨鳃虫的密度、体长和体重变化，并运用指数衰减模型和逻辑生长曲线模型拟合其种群动态和生长规律；使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-AES）分析虫体不同部位（体组织、鳃冠和虫管）的重金属含量；并在系统层面评估总生物量生产和有机物质回收效率。

研究结果主要体现在以下几个方面：

3.1. 大型污损生物定植与缨鳃虫招募

ropes于2020年10月布放，初期以藻类为主，随后逐渐被多毛类、贻贝、海鞘和海绵等替代。至2021年4月，群落结构趋于稳定，形成以缨鳃虫（Sabella spallanzanii）、地中海贻贝（Mytilus galloprovincialis）、乳突海鞘（Phallusia mammillata）和大海绵（Paraleucilla magna）为主的“动物森林”格局，四者占总生物量的86±7%。缨鳃虫在绳体下部丰度较高，这与其生态位和摄食习性相关。

3.2. 养殖周期结束时的总生物量

经过19个月培养，每条绳产生19–24 kg湿重生物量，其中缨鳃虫贡献了65.9±6.9%，即约10–15 kg/绳。按196条绳计算，系统共培育出约21万条虫，总活生物量约1吨。

3.3. 缨鳃虫生长性能

虫体密度从2021年4月的3393±343条/绳下降至2022年7月的1090±85条/绳，死亡率达67.9%，符合指数衰减模型，反映出种内竞争导致的自疏现象。与此同时，个体重量从0.25±0.08 g增长至5.06±1.36 g，增长模式符合逻辑斯谛曲线，预计22–30个月时生物量达到峰值（1.57±0.85吨）。体重与体长呈异速生长关系（W=aL^b，b=2.69），说明虫体随生长逐渐变细。

3.4. 重金属含量分析

重金属主要集中在虫管（如铬、铜、铅、汞）和鳃冠（砷），而虫体组织中的重金属含量均低于欧盟饲料限值（EC 2019/1869），说明如去除虫管和鳃冠，虫体组织可安全用作鱼饲料原料。

讨论部分指出，本研究首次在实际养殖条件下验证了利用自然招募的污损生物群落实现IMTA的可行性。缨鳃虫作为优势物种，不仅贡献了大部分生物量，还通过滤食活动有效去除水体中的有机颗粒和悬浮物，其形成的复杂空间结构也为其他小生物提供栖息地，增强系统生物多样性。尽管虫体在鳃冠和虫管中富集了重金属和微塑料（虽未直接检测但引文献支持），但虫体组织仍符合饲料安全标准。

此外，缨鳃虫还具有多重资源化潜力：虫体蛋白质含量高，可用于替代鱼粉；其黏液具抗菌活性，可供药物开发；鲜艳的鳃冠也赋予其观赏价值。未来可通过适时采收（22–30个月）、扩大培养规模以及开发多种污损生物产品，进一步提升IMTA的经济效益和环境可持续性。

该研究论文发表于《Aquaculture》，为发展环境友好型水产养殖提供了重要理论与实践依据，表明基于本地生物资源的IMTA系统不仅能够减轻养殖污染，还能创造出新的经济价值，是推动水产养殖向绿色、多元和可持续方向发展的有效路径。