C阿特·纽维尔(arter Newell)拥有并经营着缅因州最多产的贻贝农场之一。一个寒冷的春天早晨，我和他的两名船员一起坐了一小段船，来到了他叫来的驳船喃喃而语当天，一艘长60英尺、宽24英尺的船停靠在咸淡的达马里斯科塔河(Damariscotta River)的一个安静的小海湾。以纽厄尔曾经做过研究的威尔士海滨小镇命名，喃喃而语被拴在一个钢框架的筏子上，上面挂着数百根45英尺长的绳子，每根绳子上都有数千只处于不同发育阶段的贻贝。
我在刺骨的寒风中颤抖，一个工作人员从喃喃而语在移动的木筏上识别准备收割的贻贝绳。纽厄尔留在驳船上，掌舵一架16英尺长的起重机，拉起指定的绳索，每根绳索都很重，上面有大约3000只贻贝组成的圣诞树形状的组合。然后，一把超大的刷子把这些双壳类动物从绳索上扫到一个巨大的不锈钢桶里。另一台机器将它们装入一个小象大小的沉重聚乙烯袋中，然后将它们倒入传送带设备上进行清洗、分类和装袋。纽厄尔花了几十年的时间，在代价高昂的试错过程中设计了这个笨拙的威利·旺卡式装置，并最终克服了几个挑战，包括保护贻贝免受汹涌的大海和贪婪的羽绒鸭子的伤害。
拥有海洋生物学博士学位的纽厄尔一边监督早上的收获，一边讲了一些科学知识——浮游植物的动态变化，为什么硝酸盐化学物质的浓度在冬天会增加，缅因州整个海岸的叶绿素水平如何只用三张卫星图像就能绘制出来。不过，他主要谈论的是贻贝:它们的生命周期、地理分布、如何准备它们(不要吝惜大蒜)——关键是——如何最好地养殖贻贝而不破产。“养鱼不可能赚快钱，”他告诉我。
事实是，养鱼可能很快就会成为缅因州苦苦挣扎的海产品工人赚钱的唯一途径。由于过度捕捞、寄生虫和海洋温度上升，以及其他威胁，缅因州几乎所有的鱼类都灭绝了商业渔业正在自由落体．缅因州鳕鱼和当地虾的数量都在锐减。在过去的20年里，野生贻贝捕鱼量从2500万磅下降到900万磅。到目前为止，龙虾是加拿大最赚钱的渔获物，而龙虾正向北迁移到更凉爽的加拿大水域。这些都不是该州曾经蓬勃发展的航海经济的好兆头:缅因州商业渔民的平均年龄徘徊不定高于50，这表明许多年轻人已经对这项工作失去了信心。
随着一个又一个野生渔业的衰落，缅因州的未来——有人说，还有海鲜的未来——可能就在于水产养殖，即水生植物和动物的养殖。从历史上看，集约养鱼场与许多坏事有关:生物多样性下降、栖息地丧失、过度使用抗生素和虐待动物福利，尤其是在亚洲和拉丁美洲。近年来，鱼类死亡和其他问题一直困扰着我们北美网站。但纽厄尔代表了一种新型科学家，他采用了创新的方法来养殖鱼类，这种方法在经济上和环境上都是可持续的。他简陋的贻贝养殖设备生产的海鲜是传统贻贝养殖场的三倍。由于自由漂浮的贻贝幼虫自然地在绳索上播种，吃任何浮游植物漂流而来的东西，纽维尔的农场不需要人类生产的饲料或能源，这对环境和他的底线都是一件好事。
缅因州的一项更具争议性的实验涉及养殖鲑鱼和黄尾鱼等鳍类鱼类，要么是在海洋中巨大的网箱中养殖，要么是在陆地上养殖，成千上万吨鱼围在巨大的鱼缸里，就像在监狱院子里踱步的重罪犯一样。在这些循环水养殖系统(RAS)中，鱼类以科学设计的饲料为稳定饲料，如果需要，还会服用抗感染药物。它们游泳的水流是人工产生的，就像LED灯每天24小时为它们洗澡以加速它们的生长一样。这是一个超现实的场景，但支持者声称RAS在支持缅因州经济的同时，也服务于国家不断增长的需求。缅因州水产养殖研究网络主任、微生物学家黛博拉·布查德说:“美国存在巨大的海产品赤字。”她指出，美国严重依赖从其他国家进口的鱼类。“缅因州正在利用这个机会填补这一空白。”
缅因州大学(University of Maine)海洋科学学院(School of Marine Sciences)主任、海洋学家戴维·汤森(David Townsend)说，该州对养鱼有两个重要的特点:寒冷、营养丰富的海水和极其活跃的潮汐，这些潮汐将营养物质分布在整个水柱中。“我们的沿海水域产量很高，”他说。
但大型食肉鱼类的养殖让一些科学家感到不安。循环水箱每天需要大量的能量来移动和过滤数百万加仑的水，而且这些水仍然含有可能污染附近河流和河口的废物。此外，还有鱼类和它们的福利问题。斯坦福大学食品安全和环境中心主任、经济学家罗莎蒙德·l·内勒说:“工业化规模养殖鳍鱼就像工业化规模在陆地上养殖牲畜一样。”“有办法把风险降到最低，但成本很高，而且不是每个人都在采取他们应该采取的措施。”
工业化水产养殖是否能丰富缅因州的经济，而不破坏其脆弱的生态系统，这个问题困扰着科学家、政治家和居民。缅因湾是位于墨西哥和加拿大之间的大西洋沿岸碱性最低的水域，其微妙的化学成分特别容易受到自然和人为破坏的影响。无论结果如何，缅因州的实验将为全球的海鲜生产树立一个重要的先例。
科学家们一致认为食物供应必须大幅增加粮食来养活世界不断增长的人口吗而人工养殖的鱼类、贝类和藻类将在这种扩张中发挥重要作用。水产养殖已经是世界上增长最快的粮食生产部门，生产了一半以上的渔业产品，而海产品是地球上交易量最大的商品。但虽然美国人吃很多海鲜，本土生产的相对较少:据估计，美国消费的鱼有65%到85%是进口的，其中大部分来自中国。美国也没有出口很多养殖鱼，因为它自己养殖的鱼很少。根据最新的数据，从2019年起，美国生产49万吨养殖鱼与中国约4900万吨的产量相比，美国的产量几乎是四舍五入。
缅因州的大西洋鲑鱼可以帮助美国竞争。鲑鱼通常被称为“鱼之王”，它光滑、有光泽、美丽。它们也是一种非常受欢迎的菜单项目，在美国最受欢迎的海鲜中排名第二，仅次于虾。这种冷水鱼在缅因州曾经非常丰富，但由于水坝、过度捕捞、寄生虫和污染等原因，该州的野生大西洋鲑鱼渔业在1948年被关闭，如今捕捞或出售鲑鱼都是非法的。如今，在美国销售的大西洋鲑鱼中，95%以上都是国外种植的，大多数都是在沿海水域的海面下锚定的网栏中。
自20世纪60年代以来，挪威就开始使用开放式养鱼栏，加拿大和智利仍在使用，但出于环境考虑，美国大多数沿海州已经禁止了这种做法。华盛顿州的一项禁令将于2025年生效，缅因州将成为唯一一个仍在禁止使用大麻的州。尽管有严格的规定，但每年网笔作业都因环境和劳工相关的渎职行为、海虱和其他寄生虫的侵扰以及传染病而被引用。科学家们说，同样令人烦恼的挑战是，从围栏中逃出来的叛逆鱼类与野生鲑鱼交配，产下了后代从基因上来说，无法生存．最后一种威胁在缅因州尤其令人担忧，缅因州是美国移民之乡最后一个野生大西洋鲑鱼种群。
饲料是另一个主要问题。鲑鱼养殖者有时会无意中过度喂养鲑鱼，而未食用的饲料会促进藻类大量繁殖，从而在分解时使水中脱氧。这可能会导致“死区”，即无法再维持生命的大片海洋。另一个经常被引用的担忧是，直到最近，鱼饲料的很大一部分是由小型野生捕捞的“饲料鱼”组成，如凤尾鱼、鲱鱼和沙丁鱼，这些鱼都富含长链ω -3脂肪酸，这是大鱼生长所必需的。从1950年到2010年，大约占总数的27%野生捕捞的鱼被用来制作鱼粉．许多观察人士认为这是一种可怕的浪费:他们认为将可食用鱼喂给可食用鱼是不可持续的，最终没有什么经济或生态意义。
食品科学家一直在寻找替代品，但这并不容易。食肉鱼消化碳水化合物困难因此，研究人员尝试了各种植物脂肪和蛋白质的组合，包括大豆中的脂肪和蛋白质。汤森德说:“这就像鱼的不可能汉堡。”不幸的是，像人类一样，并不是所有的鲑鱼都能耐受大量的大豆会损害肠道和免疫系统吗．
实验鱼饲料旨在解决这个问题，并解决另一个问题:养鱼圈的废物会污染自然水道。新型“低污染”饲料的氮和磷含量大大降低，并以易于消化和吸收的形式提供营养物质，以最大限度地减少鱼类排出的这些元素的量。新兴的饲料包括海藻油，酵母蛋白和黑兵蝇幼虫，俗称蛆。科学家们还在设计氨基酸组成类似于鱼饲料的蛋白质，但这种蛋白质是由缅因州森林州大量的锯末和其他森林残留物制成的。藻类、蛆或重组木屑是否最终会取代鱼类在水产养殖食物链中的地位尚不清楚，但科学家们一致认为，这些实验性饲料显示出巨大的前景。尽管如此，一些人认为，在公海中圈养鱼带来的风险大于收益。
巨型RAS水箱旨在将网笔对环境的威胁降至最低。的方法可以追溯到20世纪50年代但最近，科学家和工程师们将这项技术升级为一种效率高得令人难以置信的蛋白质生成机器，能够在比自然界更少的时间和空间内培育出更多的鱼。与海上网笔相比，陆基RAS的设计可以严格控制水质、温度、循环和其他环境变量。细菌将鱼排泄的氨转化为通常无害的硝酸盐;气体交换系统添加氧气并去除溶解的二氧化碳;废水经过微过滤，然后用紫外线去除磷残留的细菌和病毒。一些最新的系统功能机器视觉传感器和人工智能优化喂养通过实时监测鱼类的生物量和行为。
几家跨国RAS公司目前正在争夺缅因州的股份。其中值得注意的是Nordic Aquafarms，这是一家挪威公司，计划在沿海小城贝尔法斯特建造大型坦克设施。Nordic公司计划投资5亿美元，每年生产近7300万磅大西洋鲑鱼，这将使其成为世界上第二大RAS鲑鱼养殖场。其中规模最大的是大西洋蓝宝石公司(Atlantic Sapphire)，这是另一家挪威公司，总部位于佛罗里达州霍姆斯特德(Homestead)。该设施遭受了一系列危机，包括大规模的“死亡事件”-气体浓度升高导致500吨三文鱼死亡。2021年上半年，该公司报告亏损超过50美元百万并面临指控虐待动物犯罪．
北欧水产养殖场创始人兼总裁埃里克·海姆(Erik Heim)坚称，他的公司将避免这些问题，但研究人员持谨慎态度。乔恩·刘易斯(Jon Lewis)作为科学家和潜水员工作了23年，他最近从缅因州海洋资源部水产养殖司司长的职位上退休。他说:“陆基系统有真正的优势，因为它们不依赖自然母亲来处理水。”但他补充说，即使过滤系统清除了大部分排放的废物，仍有一些流入海湾。“考虑到这些系统的规模，这是非常重要的。”
在贝尔法斯特的设施中，鲑鱼卵将在特别设计的孵化柜中孵化，这些被称为鱼苗的新生小鱼将在进入隔离箱之前的前几周吃它们的卵黄囊。然后，幼鱼将被转移到一系列模拟鲑鱼自然生命周期的水族箱中——在18到20个月的时间里，当它们达到市场大小时，从淡水游到越来越咸的水。海姆说，该系统目前每分钟循环5500加仑的水:4700加仑的盐水来自缅因湾，800加仑的淡水来自地下水井和含水层。*过滤后的废物将转化为动物饲料或肥料理论上，每生产一磅鱼，就足以给7.5磅蔬菜施肥．
不幸的是，抽水和过滤所有的水都需要大量的电力，就像冬天加热水和夏天冷却水一样，所有这些都会导致气候危机。刘易斯说:“与其他方法相比，我们确实没有这些系统的能源使用数据，但它显然非常高。”由缅因州环境保护部门发起的一项评估得出结论，该工厂将释放多达75.9万吨的水相当于每年排放到大气中的二氧化碳，大致相当于每年的CO247000名美国人的贡献。
还有人从根本上反对在拥挤的圈养环境中饲养鲑鱼等自由放养的动物。纽约大学研究动物行为和福利的心理学家贝卡·弗兰克斯(Becca Franks)说，我们统称为“鱼”的动物代表了一个惊人的物种多样性，其中一些具有令人难以置信的复杂社会结构和导航能力。大西洋鲑鱼就是一个很好的例子:它们往返于产卵地的距离为2000海里只有地球磁场和敏锐的嗅觉才能指引它们．“养殖鲑鱼在道德上等同于养殖鹰，”弗兰克斯说。“我们需要考虑这些动物的压力和痛苦．.．关于他们如何过自然生活。”
然而，并不是所有的海洋动物都是水生的鹰，有些很容易驯化。桑德拉·沙姆韦是康涅狄格大学的海洋科学家，是国际公认的海洋生物培养专家。她说:“我认为我们种植更多的微量营养素和蛋白质供人类食用是非常重要的。”“但让我们想想双壳类动物。”
双壳类动物只需要很小的空间，有些——比如贻贝和牡蛎——几乎没有移动的倾向。弗兰克斯说:“它们更像土豆或牛油果，而不是鲑鱼。”更妙的是，与土豆和牛油果不同，双壳类植物可以在没有人类提供的肥料、水或食物的情况下生长。养殖牡蛎通常从幼虫开始，很快成熟为微小的“种子”牡蛎，附着在贝壳或石灰石等坚硬的表面上，然后转移到河口的微咸水体中，以自然漂浮的任何营养物质为食。这些“滤食性动物”用鳃吸水，以提取浮游植物，缅因州至少有300种浮游植物。双壳类生物居住的水道通常非常清澈，阳光可以穿透水面以下，进一步促进浮游植物的生长。一些科学家和农民希望通过故意在双壳类动物附近种植海带和其他海藻来建立这种“良性循环”。在这种安排下，动物粪便将为植物提供营养，植物将清除CO2并为动物提供氧气。
缅因州的海岸线上布满了深深的河口和海湾，河流与冰冷的海水混合在一起，从下面泵出营养物质，看起来像是双壳类动物的天堂。但冰冷的海水是一把双刃剑。海洋储存了世界上30%的二氧化碳2在冷水中，这种气体是最易溶解的，它吸收的量远远超过它的份额，使其酸性更强。缅因州河流和河口的酸度不断上升，威胁着侵蚀软体无脊椎动物的外壳，如双壳类动物。
比尔·莫克在这个问题上有过痛苦的经历。缅因州达马里斯科塔河上的莫克海农场和孵化场是该州最大的两个牡蛎生产商之一，他既种植成熟牡蛎，也种植种子牡蛎。几年前，他注意到他的牡蛎幼虫发育不正常，他认为这是由于流经他孵化场的河水酸度增加造成的。河水还软化了成熟牡蛎的壳，尤其是在暴雨期间，河水涨得最高。莫克找到了一种缓冲海水的方法来保护在室内孵化场中生长的牡蛎，这是一项了不起的创新，尽管劳动强度很高，但如果酸性水平继续上升，缅因州的其他双壳类养殖户很可能会接受这一创新。
莫克的牡蛎养殖设施位于Quonset的两间小屋中，看起来更像实验室而不是农场。2021年春天，该公司的研发总监梅雷迪思·怀特(Meredith White)把我带进了孵化场，这是一个潮湿、洞穴般的空间，散发着海水的恶臭。怀特第一次见到莫克时，她是缅因州东布斯湾毕格罗海洋科学实验室的一名研究科学家，她对双壳类动物的了解非常全面。她说，莫克的牡蛎是在弗吉尼亚和新泽西的贝类实验室里根据特定的特性——大小、形状、抗病能力——培育出来的，然后作为育苗运往莫克。她说:“有些是雄性的，有些是雌性的，但不打开就分不清哪个是雄性的，那就会要了它们的命。”
工人们需要等待牡蛎宣布自己的性别:雌牡蛎和雄牡蛎在产卵前都会拍壳，在产卵期间，雌牡蛎会释放出多达2000万个卵子，雄牡蛎则会释放出大量精子。技术人员将卵子和精子小心地放在白色的小碗中，开始体外受精过程。由此产生的胚胎被转移到装有3000到6000升水的水箱中，逐渐加热以优化生长。“我们每天都在显微镜下检查它们，”怀特说。“我们可以看到细胞分裂，在24小时内，它们有了一个外壳。”
大约两周后，牡蛎就会形成一个有色的眼斑(有趣的是，成熟的牡蛎全身都有眼睛)，这是它们接近pediveliger阶段的标志，那时它们会长出相当于脚的双壳类动物。怀特拿出几盘碾碎的牡蛎壳，小牡蛎把这只脚“放在”上面，用一种天然的胶水粘在坚硬的表面上，就像它们在野外一样。她说:“我们一年卖出1.4亿只牡蛎种子。”这些牡蛎被卖给加州各地的牡蛎养殖户，最终将长成成熟的牡蛎，当地市场的价格约为15美元一打，餐馆的价格为25美元一打。
缅因州的牡蛎生长季节只有5个月，从4月到10月。但莫克的成功部分来自于他能够延长这段时间，从1月开始，在寒冷的月份在室内种植。就像猫、狗和鸡一样，室内牡蛎也需要喂食。Mook已经开发了藻类的专有生长和加工技术，细节是公司的秘密。他指出，这些微小的生物是异养的，这意味着它们可以从糖中提取能量，而且它们不需要光，这有助于降低电费。这个省钱的创新改变了游戏规则。
刘易斯说:“比尔的系统很巧妙，而且完全可扩展。”他说，这是第一次用这种技术专门为双壳类动物制作食物，“它可能会彻底改变这个行业。”它还需要非常严格的制造过程。穆克告诉我说:“我们给海藻喂葡萄糖，在一个洁净的房间里负压培养，以避免污染。”在进入这个原始的空间之前，我看着一名技术人员像外科医生一样擦洗，戴着纸帽，穿着靴子。“我们每七天收集一次细胞，用特殊的离心机将它们旋转，以保存它们的结构，挤出水分，然后将糊状物冷冻成一公斤重的块。”莫克打开冰箱，拿出一个密封塑料袋，里面装着冰冷的绿色黏液。“我们花了10年的时间来开发这个，”他说，然后把我们赶到“生长室”，里面装满了实验室烧杯，每个烧杯里都有不同种类的藻类，颜色有绿色、黄色和橙色。
莫克说，牡蛎比贻贝更挑剔，贻贝是他修补过的另一种生物。“种植牡蛎和贻贝就像种植兰花和郁金香一样，”他告诉我。“贻贝每磅赚的钱更少，但一旦你有了基础设施，它们的种植成本就低得多，因为与牡蛎不同，贻贝的种子是野生的，是免费的。”汤森德表示同意。他说:“贻贝的生长密度非常高，它们含有大量蛋白质，是omega-3脂肪酸和其他营养物质的良好来源。”“如果我们能让全世界吃更多的贻贝，我们的健康状况就会好得多。”
纽维尔花了几十年时间试图让这个梦想成为现实。几十年前，当他开始创业时，缅因州还没有贻贝筏。养殖的贻贝生长在一条长长的线上，这条线穿过漂浮在开阔水面上的浮标。在很多地方，这种方法廉价、高效、有效。但在缅因州不是这样。该州到处都是海鸭，包括6磅重的羽绒鸭，它们每天都要吃和自己体重相当的贻贝。鸭子问题困扰了缅因州未来的贻贝养殖者几十年，直到纽厄尔和其他几位爱好者了解到西班牙的一种方法，即从锚定的木筏上将鱼线投进海里，他们认为可以用网来防鸭子。他们制作了35个木筏，并将它们固定在全州的不同水道上。“我们在筏子周围安装了60英尺深的网，”纽维尔说。
这解决了鸭子的问题，但他们很快又面临另一个问题。这些木筏是为平静的水域建造的，但在缅因州暴风雨肆虐的海岸上，时速60或70节的大风吹走了贻贝，摧毁了木筏。
在政府拨款的帮助下，纽维尔设计了一种潜水筏，并申请了专利。这种潜水筏在海浪下10到12英尺时，即使在大风中，也能将扰动降至最低。在纽维尔的佩马奎德贻贝农场，拴在驳船上的木筏就是这些了不起的发明之一，它使缅因州的贻贝养殖变得更加可行。纽厄尔说，利用漂浮在水面上的木筏，他每个季节每根绳子能收获大约150磅贻贝。“对于潜水器，重量一直是300到400磅。每只筏子上每年大约有10万磅贻贝。”这也是一个更有利可图的提议，使得种植贻贝成为前渔民的一个有吸引力的选择。
斯坦福大学经济学家内勒认为，这些贝类可以在健康饮食中发挥重要作用。18新利官网多久了“双壳类是一种非常丰富的蛋白质来源，”她说，并补充说，我们的盘子里不需要大量的蛋白质;美国人倾向于过量摄入蛋白质，而缺乏重要的微量营养素。除了欧米伽-3脂肪酸外，双壳类还含有大量的微量营养素，包括锌、铁和镁等矿物质。快餐店还没有把贻贝加入他们的菜单，但也许他们应该这样做:一份四盎司的贻贝含有几乎和麦当劳的四分之一磅汉堡一样多的蛋白质，含有更多的铁，更少的卡路里和饱和脂肪，而且价格更低。考虑到贻贝在法国、比利时、土耳其、泰国、中国和其他国家的流行程度，把贻贝当作快餐听起来可能有点牵强，但它们不可能像寿司在20世纪60年代那样在美国流行起来吗?
几十年来，美国渔业一直在努力捕捞足够的野生鱼类来满足日益增长的需求——我们想要便宜的鱼，现在就想要。缅因州商业性野生渔业的惊人下降表明，这种方法不再适用于我们。养殖的鳍鱼通常比野生的便宜，许多餐馆老板认为养殖的双壳类比许多野生品种更美味。不管什么季节，所有鱼的人工养殖版本通常都更容易买到。
现在就说水产养殖是否能在不破坏该州标志性海岸线的情况下支撑缅因州脆弱的航海业，或对其经济做出重大贡献还为时过早;大型有鳍鱼养殖设施，如RAS，对能源使用和动物福利产生了额外的担忧。但对许多科学家、经济学家和政策制定者来说，有一件事正变得越来越清楚:在未来几年和几十年里，与其他动植物一起可持续地养殖鱼类可能是养活世界人口的最佳方法。
*编者注(7/17/22):这句话在发布后被编辑，以纠正系统当前循环的每分钟总加仑水。
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