高密度水产养殖为什么病害频发？病原菌的毒性正在增强
大家都知道，无论是畜禽养殖还是水产养殖，要想获得更高的经济效益，就要在有限的空间内增加养殖密度，提高养殖产量。如果养殖的品种利润不高，比如常见的四大家鱼以及鲤鱼、黑鱼、鲫鱼等，那么也只能通过“走量”的方式来赚取利润。但是，养殖密度一旦过高，水产动物患病的风险与几率就会大大升高，甚至还会造成严重的经济损失。
那么，集约化、高密度的养殖对病原菌的毒性到底有什么影响呢？为什么集约化养殖病害频发呢？
这正是今天要讨论的话题。
高密度养殖
首先，鱼为什么会患病呢？
鱼类患病不仅仅是鱼本身的问题，还有养殖环境与病原的共同作用。鱼儿想要健康地生活，一方面要有好的水质环境，另一方面要有适应环境的能力，或者说抵抗不利环境的能力。如果水域环境的变化超过了鱼类本身的适应能力，就会导致鱼类抵抗力下降，进而感染疾病。
在生产上更常见的现象是，患病的鱼类会同时感染几种不同的病原菌。假设病原菌A首先感染了鱼类，就会通过释放毒素、造成机械损伤、夺取鱼类自身营养等三种方式来降低鱼类的抵抗力。鱼的抵抗力一旦下降，其他病原菌（B、C、D等）就会趁虚而入。
除此之外，细菌本身的毒性大小也是一个重要的致病因素。随着水产养殖上抗生素的大量使用，致病菌的耐药性越来越强，细菌性疾病的治疗也越来越困难了，比如迟缓爱德华氏菌病、弧菌病、巴斯德菌病、丝状细菌病、气单胞菌病等等。
致病菌模式图
池塘中的养殖环境，不仅是鱼类生活的场所，也是细菌、病毒的容身之处。养殖环境对致病菌存在着选择作用，不同的养殖模式下选择强度不同。而在集约化养殖模式下，养殖水质更容易恶化，条件更加苛刻，致病菌要想存活下来，就必须提高自身的毒性与侵染力。
致病菌的毒性是怎样增强的？下面用实验来说话
为了调查清楚集约化养殖对病原菌会产生怎样的影响，国外有研究团队展开了相关实验。
该实验选择了在全球范围内普遍存在的鱼类病原——柱状黄杆菌为研究对象。在2010年夏季，科研人员从一个养殖场的上游进水处A以及下游出水处B分别收集了9种不同的细菌菌株，其中在B处收集的菌株就代表了经过集约化养殖环境选择作用的细菌菌株。
为了测定A、B两处细菌的毒性，研究人员以斑马鱼（Zebra fish）为感染对象统计致死率。A、B两个采样点分别提取了9种菌株，为了测试每一种菌株的致病力，分别用14条斑马鱼测试。因此，接受菌株侵染的斑马鱼总数为14×9×2＝252条。另外再取14条斑马鱼作为空白对照组，将其放入接种了无菌培养基的封闭水体中。
斑马鱼特写
▲▲▲选择斑马鱼作为侵染对象的原因有三个：首先，斑马鱼的基因与人类有着87%的同源性，是一种典型的模式生物（常见的模式生物还有拟南芥、果蝇、酵母、小鼠等）；其次，斑马鱼体长只有3-4cm，在一个小型水箱中就可以养殖很多斑马鱼，非常节省空间；再者，斑马鱼是一种热带鱼，只需要3个月就能达到性成熟，因此试验周期短，方便展开生物遗传、毒理实验、营养水平等方面的科研项目。
实验总共使用了266条斑马鱼，为了减少系统误差，所有的斑马鱼的体长、体重、发育水平、营养条件均相似。实验周期长达11天，每天观察鱼病的身体症状并记录好发病率；在疾病进入急性期的前3天，研究人员每个小时都对斑马鱼的身体状况进行一次监测。
实验结果表明，受到进水口菌株感染的斑马鱼平均死亡率为10.3%，受到出水口菌株感染的斑马鱼平均死亡率达到了32.5%，空白对照组(没有接受任何菌株感染的一组)没有观察到死亡现象。
斑马鱼
此外，对A、B两处菌株的基因片段分析表明，出水口的细菌种群比进水口的细菌种群分布更加均匀，种群规模也更大，而且在出水口检测到的基因型比进水口更少——也就是说，集约化的养鱼环境会选择具有特定基因型的菌株。
根据以上分析可以断定，高密度养鱼环境确实会选择毒性更强的致病菌株，而那些致病力弱的菌株则会随着它们的基因型一起被淘汰掉。
抗生素是如何杀菌的？频繁使用有什么后果？
除了集约化养殖模式，其他生态因素也会导致致病菌在毒性和竞争力方面的进化，比如水体中养分的增加、单位水体内化学药物及抗生素含量的增加，其中最严重的就是抗生素滥用所产生的影响。
抗生素对细菌的杀灭原理是这样的:
抗生素的作用位点位于细菌的细胞壁上。以革兰氏阳性菌为例，其细胞壁由肽聚糖和磷壁酸组成，其中肽聚糖又是由四肽尾、肽桥、聚糖(N-乙酰葡萄糖氨和N-乙酰胞壁酸两种单糖相互连接形成的长链结构)组成。
抗生素可以干扰革兰氏阳性菌细胞壁上肽桥的形成，而没有了肽桥，细胞壁上的短肽之间就失去了连接，细胞壁骨架就会分崩离析，因此也就无法形成完整的细胞壁。这种情况下细菌很容易在低渗透压的环境中裂解死亡。
而细菌耐药性的增强，在微观上的反映就是细菌的细胞壁上形成了厚实的蜡质层，如同保护罩一样保护者细菌表面的结构，因此抗生素、溶菌酶、化学药物等难以接触细胞壁，细菌的生命力也就更加顽强了。
抗生素的好处很单一，就是为了防病治病，但是坏处却很有很多。
- 首先就是破坏水体的微生态平衡。
抗生素在杀灭致病细菌的同时，也会杀灭水体中的有益微生物，池塘中原有的微生态系统就会遭到破坏，池塘的稳定性和自我调节能力就会大大降低。
- 其次，抗生素本身也会对致病细菌产生强烈的选择作用。
剂量过高、使用时间过长会导致菌菌发生突变，能够存活下来的都是抗药性强的菌株，这就是所谓的有利突变（当然，这是对于细菌而言）。但为了杀菌不得不使用更大剂量、药效更强的抗生素，最终使养殖生产陷入恶性循环。
- 最后，这种恶性影响还会波及人类。
水体中的抗生素被养殖的动物吸收后会在体内残留，人类通过食用水产品就间接摄入了抗生素，即使经过加热、煮沸等方法也无法消除这种影响。位于食物链顶端的人类无疑是受影响最大的。
为防止细菌产生耐药性，可以尝试推广中草药
与抗生素不同，中草药取材于天然无公害的植物产品，并不会使致病菌产生抗药性的问题。中草药常作为添加剂加入饲料中，经过消化后产生的纤维素等物质，在水产动物的肠道内停留的时间相对较长，能够促进肠道的蠕动，更有利于消化健康。用中草药代替抗生素，有以下三种好处：
- 1.中草药可以有效抑制各种病原菌
大黄、穿心莲等中草药可以抑制细菌的增殖；野菊花、板蓝根可以帮助鱼虾抵抗病毒的侵袭；马鞭草、苦楝皮具有杀灭寄生虫的功能。因此在生产上完全可以根据养殖鱼类的患病情况，选择合适的中草药，达到防病治病的效果。
需要说明的是，不同的中草药对致病菌的抑制作用不同。国内曾经有研究团队针对大黄、黄连、五倍子、石榴皮这四种中草药对弧菌(能够侵染48种海水鱼类，是一种侵染性很强的细菌)的抑制能力展开过相关实验。
实验中的四种中草药
他们的研究表明，大黄、黄连、五倍子、石榴皮都能够显著抑制细菌的增殖，其提取液的原始pH分别为6.573、3.105、4.131、3.905；但是养殖池塘中的pH并不会这么低，更有意义的是在中性pH下这4种中草药的抑菌能力。当研究人员将药液的pH值调整到7.0附近时发现，五倍子和石榴皮能够有效抑制溶藻弧菌、副溶血弧菌、创伤弧菌以及鳗弧菌的活力，而大黄、黄连的抑菌能力相对较弱，具体的抑制效果如下表所示：
▲▲四种中草药对副溶血弧菌、鳗弧菌的抑制效果
- 2.中草药还能从根本上提高水产品的质量
在传统的养殖中，养殖户为了提高鱼类的生长速度，就大量使用动物性饲料来养殖，但是养出来的鱼往往口感较差、肥瘦比例不均匀、肉质松散，还伴有明显的土腥味儿。这是因为动物性饲料中缺乏多种微量元素，但加入中草药之后，其中的草本成分可以改善水产品中游离氨基酸的比例，在肠道中产生的有机酸还可以提升水产品的口感与风味。
- 3.中草药还能促进鱼类摄食
因为中草药中的多糖、生物碱、挥发油、氨基酸等具有诱食的功能，反而会刺激鱼类竞相摄食。研究人员曾经用不同的诱食剂研究对蛇鮈（ju）诱食效果的影响，四种诱食剂分别是摇蚊幼虫、蚯蚓、甘草、陈皮的提取液，其中前两种是动物性的天然饵料，后两种是植物性的中草药。
结果表明，在浓度为0.05 g/L和0.005 g/L时,摇蚊幼虫提取液的诱食效果最好，甘草提取液次之，蚯蚓提取液的诱食效果最差;当浓度为0.01 g/L时,甘草提取液的诱食效果最好，后面依次是:摇蚊幼虫提取液>陈皮提取液>蚯蚓提取液。
以上实验说明，通过控制诱食剂的浓度就能够提高鱼类对中草药添加剂的摄入，进而达到提高进食量和免疫力的双重效果。
总之，无论是畜牧养殖还是水产养殖，控制合理的养殖密度、合理使用中草药都能够降低疾病发生的几率，提高养殖的成功率。
在养殖上致病菌的毒性正在增强，关于这种现象您怎么看？欢迎在评论区留言讨论！
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