目前全球人口仍然持續增加，對於蛋白質等營養素之需求將會越來越多，但海洋資源枯竭問題也越加明顯，為有效維持人們所需要的蛋白質來源，近年來利用天然水面或人造池塭進行計畫生產之水產養殖產業成長非常迅速。人工飼料是集約式養殖所不可或缺的生產要素，隨著水產養殖業的發達，水產養殖動物成長所需之食物量也逐漸增加，而魚粉和魚油為魚飼料中主要成分，這些原料來自於海洋捕撈之小型魚類而得，例如鳳鱭、沙丁魚、鯡魚和鯖魚等，預計到2040年，對魚粉和魚油的需求將超過供應量，影響到人類的糧食安全。 　　吳郭魚(Oreochromis niloticus)由於有極強的環境適應能力，可存活於高鹽度與溶氧度低的水域中，因此是目前亞洲熱帶地區重點培養的水產種類之一。為了維持吳郭魚養殖所使用飼料的永續性，美國達特茅斯學院(Dartmouth College)研究了使用不同比例的海洋微藻(marine microalga)替代魚粉和魚油的有效性，其中Nannochloropsis oculata能夠提供魚類許多必需胺基酸、礦物質、維生素和Omega-3不飽和脂肪酸等養分，生產時也不需要與農業競爭淡水和耕地，具有良好的發展潛力。 　　經過消化率計算後結果發現，可利用N. oculata取代33%魚粉，可使得吳郭魚的體重增加百分比、飼料轉換比(feed conversion ratio，FCR)、比生長速率(specific growth rate，SGR)和蛋白質利用效率(protein efficiency ratio，PER)皆與對照組(魚粉取代率0%)無差異性，並可供給吳郭魚豐富的離胺酸(Lysine)。然而目前生產海洋微藻的成本仍然較高，但微藻生產之副產物也含有豐富的蛋白質，若是可藉由酵素協助副產物分解再用於魚飼料中，則有利於永續性養殖吳郭魚生產。【延伸閱讀】全球水產飼料產業面臨的五個主要挑戰 　　此研究團隊早期曾評估另一種海洋微藻Schizochytrium sp.作為吳郭魚飼料的應用潛力，利用其完全取代魚油時，吳郭魚體重增加更多且飼料轉化率更高。未來或許可藉由結合多種海洋微藻作為魚飼料，增進養殖魚業發展的永續性。 　　相關研究發表於<Plos One>

海洋覆蓋了約70%的地表，具有調節地球氣候功能，也吸收了四分之一因人類活動所排放的二氧化碳，幫助緩衝溫室氣體排放後的衍生效應；而大氣中的二氧化碳可微溶於水形成碳酸，因此當海洋吸收的二氧化碳越多，酸化程度也越發明顯。然而，在過去兩百年間海洋酸度增加了43％，逐漸影響海洋生態系統，包含珊瑚白化、魚類發育異常、甲殼類動物骨骼脆弱等現象；預計到西元2100年時，海洋酸度可能比現在高2.5倍。 　　為了探討海洋酸化對魚類所造成的影響，英國艾克斯特大學（University of Exeter）與葡萄牙阿爾加維大學（University of Algarve）合作，研究歐洲鱸魚（Dicentrarchus labrax）於酸性環境下所感應到氨基酸時的電生理活動與基因表現量變化。結果發現酸性環境會影響嗅球中的神經細胞突觸傳導，進而降低嗅覺的靈敏度，使其對某些氣味的反應改變，不易辨識出食物或掠食者的確切位置，但只要將魚類放回原有環境兩小時就可使此現象恢復。【延伸閱讀】放下草蝦王國的口號，面對臺灣蝦類養殖產業的未來 　　由於嗅覺是魚類的重要感官之一，許多海洋魚類依靠嗅覺尋找食物、配偶或感受周圍環境，若溫室氣體排放與海洋酸化依舊持續，預計到本世紀末海洋鱸魚嗅覺的靈敏度可能只剩現在的一半，使其生存與繁殖更加困難。相關文章發表於<Nature Climate Change>

北美大陸棚(North American continental shelf)具有豐富的海洋生態，是全球最具高生產力的魚場之一。近年來受到全球氣溫上升之影響，海洋暖化可能導致物種棲息地產生變化，因此羅格斯大學(Rutgers University)針對美國與加拿大沿岸大陸棚的底拖網捕撈生物狀況進行長期調查，包含303個太平洋沿岸物種及383個大西洋沿岸物種，其中有硬骨魚、軟骨魚、甲殼類動物、頭足類生物、棘皮動物、其他無脊椎動物與一種海龜，並利用電腦模擬在16種氣候預測模型中，未來(2081-2100)年這些物種的遷徙距離與遷移方向。 　　結果顯示，海洋暖化會使得原本處在溫帶的物種逐漸北移，而西海岸的溫度變化梯度比東海岸低得多，因此就長期而言，該地區的物種分布相對穩定。研究人員指出，受暖化影響最嚴重的物種是太平洋石斑魚，大西洋鱈魚和黑海鱸魚，由於物種遷徙距離較遠，使得捕撈漁業需要耗費更多時間和航運成本。而16個氣候預測模型中針對高碳排放的模擬結果顯示，物種棲息地變化較低碳排放結果高出兩到三倍。【延伸閱讀】研究發現氣溫將影響微生物碳排放的多寡 　　此研究強調全球暖化程度對本世紀末海洋生物資源變化幅度的重要性，海洋物種對溫度變化的反應非常敏感，因此溫度呈小幅度上升就可能對預測結果產生重大影響；相關研究結果也可以提供風險管理機關作為參考，預先考量未來區域間的資源分配與轉移。 　　該研究由美國國家海洋與大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA)和皮尤慈善信託基金會(Pew Charitable Trusts)贊助，結果發表於<PLOS ONE>。

柄海鞘(Styela clava)是一種棒狀大型海鞘，原生於太平洋海岸地區，由於其可抵禦溫度與鹽度的變動，且生長密度極高，因此容易在不同地區建立起新的族群，擠壓當地的原生物種生長所需的空間及食物，甚至捕食其他當地物種隻幼蟲。此外，柄海鞘具良好附著性，可能附著在船體或是水中儀器、捕魚設備上，使得業者需要耗費更多燃料、清潔與汰換成本，成為沿海養殖業者必須面對的問題。部分亞洲國家具有食用柄海鞘的習慣，能夠稍稍控制族群數量，但除了食用以外，若是可開發更加大量利用海鞘之用途，有助於提高此類入侵種所帶來的效益。 　　木漿是製造紙類與其他紙製品過程中所使用的原料之一，通常由商用木材加工後剩下的材料製成，然而木漿經過數次回收利用後纖維結構會愈加脆弱，故無法多次重複利用所造成的資源浪費也是一大難題。而美國國家標準與技術研究院（National Institute of Standards and Technology ，NIST）的研究人員現在將此兩種剩餘材料結合起來，形成一種新型複合材料，內部分子以螺旋形狀堆積，形成具有韌性的「Bouligand」結構；這種特殊結構在受力時能夠吸收與導出碰撞能量，同時保持材料的完整與功能性。【延伸閱讀】開發肯亞農民儲存農作收成的大型離網型冷藏庫 　　因為木材本身並無天然的Bouligand結構，經過多次酸清洗的木漿內含有纖維素奈米晶體，可經由加工製成具Bouligand結構之薄膜；但純木漿薄膜易碎且無法承受強大重量，這種同時結合動物與植物資源再利用之技術突破了木漿原有的性質，且增加了紫外線反射性。目前製造此種複合材療的成本仍然較高，需要審慎評估添加量與使用範圍；未來或許可應用於食品包裝、生物醫療設備、建築與機械結構上，增加受力與減緩光線損害物體之功能性。  　　此研究發表於<Advanced Functional Materials>

生質能源發展為近代積極探討之生物資源利用的研究之一，動植物油脂、植物纖維素與微生物多醣均可作為生質燃料的轉化原料，但使用動植物來源可能會影響人類的糧食安全，因此各地也正積極開發微生物作為替代原料。微藻(microalgae)是一類生長快、光合作用效率高、處理污水效果好、油脂等有機物含量高的自營生物，其細胞生理反應所產生之多種代謝產物於食品、醫藥、基因工程等領域皆具有良好的開發潛力；此外，微藻油脂精煉後還可做為生質柴油原料。【延伸閱讀】新型水凝膠能直接利用陽光淡化水體 　　近年來，微藻水熱液化(Hydrothermal liquefaction，HTL)因具有直接加工產油的優勢，逐漸獲得學界與產業界的青睞，但HTL過程中所產生的廢水會增加作業處理成本，因此一直無法成為商業化發展技術。HTL廢水中除了含有豐富營養，同時也有反應過程產生的水與萃取油質後所留下的高濃度酚類、重金屬、碳氮雜環類物質，這些具有生物毒性的物質阻礙了廢水直接循環利用於微藻養殖的可能性，排放到環境中也會造成一定程度的汙染；因此傳統上以活性污泥法進行水質處理，不但平白浪費水中的營養物質，工廠還需額外付出活性污泥法處理之設備與場地成本，基於成本與永續性的考量，如何完善利用與處理廢水實為一大考驗。中國南昌大學透過調整HTL參數、菌種篩選及馴化、藻菌共培養等方式，強化系統中的生物多樣性，憑藉多種生物間的交互作用，逐漸減少水中抑制物質的濃度，探討成功利用廢水作為微藻養殖利用之潛力，在生產微藻的同時也能循環利用水資源，加速微藻水熱液化生物質能產業的發展。

由於水產養殖需求與產量不斷擴大，因此維持良好的生長環境與相關的福利也日漸重要。其中養殖型鮭魚可能因過度密集的養殖環境而威脅到健康狀態，故適當使用功能性飼料除了可改善基本的營養需求，也能間接提升魚群的健康狀況；然而，至今尚未有研究評估功能性飲食對養殖環境擁擠的鮭魚影響情形。 　　功能性飼料包含酵母菌、植物萃取物、礦物質、藻類萃取物或其他益生菌等，種類繁多。其中普通聖約翰草具有豐富的抗氧化物質，檸檬香草能夠減緩發炎反應，迷迭香則能鎮靜安神，而Xanthophyllomyces dendrorhous屬於一種商業應用的酵母菌；因此來自智利與西班牙合作的研究團隊分別使用X. dendrorhous酵母菌與上述三種植物來源做為功能性飼料，評估這些飼料是否能有效改善大西洋鮭魚的免疫系統。【延伸閱讀】蠅蛆能拯救世界嗎？養殖漁飼料研究效益多 　　實驗魚先餵食30天的功能性飼料，再承受10天的環境壓力，並於第20、30天及實驗結束時取出部分魚體樣本以檢查其免疫狀態。實驗結果發現，餵食兩組功能性飼料皆能有效提高鮭魚部分免疫基因的表現量，並減輕因環境壓力所造成的氧化損傷，及發炎反應的產生。然而，要得到健康且品質良好的養殖水產，除了使用營養豐富的飼料維持動物健康，健康種苗、良好的水質條件及合理的放養密度也是不容忽視的重要因素。

隨著天然資源不斷耗損，永續發展的相關議題逐漸為各國所重視；然而世界上大多數的商業性漁船仍然缺乏捕撈水產的數量控管與評估，長久以來，瀕臨絕種的物種數量逐漸增加，無法持續捕撈的魚類比例達到了63%以上。但全球超過100萬人以魚為主要蛋白質來源，因此對糧食安全產生了重大威脅。 　　為解決此問題，歐盟科研計畫Horizon 2020中「釋放水生生物資源的潛力(Unlocking the potential of aquatic living resources)」策略旗下有51個計畫，其目標是管理、永續開發和維護水生生物資源，盡量從歐洲海洋和內陸水域獲得社會和經濟效益的最大報酬，並保護生物多樣性。其中，為了解決魚類的「兼捕」問題，2018年初成立了「SMARTFISH」四年計畫，該計畫是由挪威的SINTEF Ocean研究機構協調，團隊包含了挪威、丹麥、土耳其、法國、英國和西班牙的大學、研究機構和漁業組織等。【延伸閱讀】新的人工智慧演算法可以更好地預測玉米產量 　　該計畫目的是開發出一套高科技系統，透過自動化數據收集，能夠優化捕魚效率並降低人類行為對海洋生態的影響；同時也能為漁民提供漁業法規的遵守證據。研究團隊中的東英吉利大學(University of East Anglia)計算科學學院團隊將專注於開發圖像處理與電腦學習等相關技術，可用於分析閉路電視和手持性裝置拍攝的圖像，幫助提高漁民的捕撈效率，並協助提供新的漁業資源數據，避免人為的捕撈壓力與生態破壞，並增進漁業資源管理。期望通過智慧技術發展永續和環境友善之漁業，提供全球經濟背後的優良競爭性和良好的水產養殖環境，促進海洋產業創新。

帕金森氏症(Parkinson’s disease)是一種慢性中樞神經系統退化疾病，多發生在老年人身上，由於病患腦內黑質(Substantia nigra)中的多巴胺神經元退化或受到破壞，使得這些細胞無法分泌足夠的多巴胺(dopamine)供神經傳輸之用，導致四肢顫抖、動作遲緩與肌肉控制不良等臨床症狀，嚴重時會影響病人的生活起居與心理狀態。目前尚未確認此疾病發生的原因，只了解病程進況與類澱粉蛋白(amyloids)堆積有關；而除了帕金森氏症外，阿茲海默症(Alzheimer's disease)或其他多種神經性退化疾病也會因腦中堆積類澱粉蛋白(amyloids)而導致腦神經破壞。 　　魚肉為人類補充優良蛋白質的來源之一，且富含多種不飽和脂肪酸、維生素與礦物質等營養，部分研究也發現，攝取較多魚類的個體發生帕金森氏症與阿茲海默症的機率較低。由於魚體中的小白蛋白會引發部分人體的過敏反應，因此可推測其與人體蛋白質可產生交互作用，進而影響生理反應。瑞典查爾姆斯理工大學(Chalmers University of Technology)的研究指出，魚肉中的小白蛋白(Parvalbumin)有助於減緩與帕金森氏症相關的蛋白質結構形成。小白蛋白是一種小分子蛋白質，多半存在於肌肉、大腦和內分泌相關組織中，涉及許多與鈣結合之相關生理過程，常見的魚類包含鯡魚、鱈魚、鯉魚、鮭魚和鯛魚等皆具有豐富的小白蛋白。研究人員發現，鱈魚β-小白蛋白（Gad m 1）可以與α-突觸核蛋白（alpha-synuclein）結合，減少α-突觸核蛋白於大腦中堆積之情況。 【延伸閱讀】喝咖啡可能減緩阿茲海默症和帕金森氏症疾病風險 　　憑藉著健康的糧食、科學發展與日益精進的醫療技術，人類平均壽命將逐漸延長，如何減緩與治療退化性神經疾病為未來社會中的重要課題，作者也將持續研究魚小白蛋白在人體中的輸送與影響範圍，了解其作用機制。

介電彈性體(Dielectric elastomers，DE)是一種新型材料，只要加上電壓就能使此材料發生形變，具有重量輕、價格低、運動靈活、易於成形和不易疲勞損壞等優點，能夠用來製作柔軟、輕巧的人造翅膀或是軟性機器人。介電彈性體致動器(Dielectric Elastomer Actuator，DEA)則能將電能轉化為機械能，不但產生噪音低，且驅動變化大，適合用於人造肌肉製作。 　　美國加利福尼亞大學(University of California)利用DEA做出透明的鰻魚機器人，可有效減少螺旋槳噪音對海洋生物的影響，便於進行水中觀察並降低機器人活動時對生物的傷害。此機器人裝有電線，可施加電壓到周圍海水及人造肌肉內部的水囊中，使得海水帶有負電荷，而機器人內部肌肉則有正電荷。電荷影響導致機器人肌肉彎曲，幫助機器人進行游泳運動；此外，這些電流變化十分微小，不會危害到周圍的水中生物。此鰻魚機器人最大游泳速率達到1.9毫米/秒，弗勞德效率(Froude efficiency)為52％，在可見光中平均透明度為94％，近似於海洋鰻魚(leptocephalus)。【延伸閱讀】新加坡使用天鵝機器人監測水質 　　此研究最大的突破在於使用環境作為機器人設計的一部分，同時也簡化了裝置，而人造肌肉內的腔室也可填充螢光染料，以利於在水中追蹤機器人動態。除了實驗室測試外，此機器人也於斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)的水族館進行測試，未來將持續改進機器人的潛水深度與增強結構穩定性，強化機器人的利用性。 　　相關研究發表於<Science Robotics>

新菸鹼類(Neonicotinoid)藥物是一種結構類似於尼古丁(Nicotine)的神經性殺蟲劑，因其具有較長的殘留活性，且對鳥類與哺乳動物的毒性較低，因此在20世紀末期被大量使用於田間噴灑，成為現今世界上最為廣泛利用的殺蟲劑之一。然而目前有越來越多研究顯示，此類藥物可能導致蜂群數量減少或生態破壞等不良結果，因此部分國家也逐漸開始限制使用。 　　過去十年中，澳洲使用除蟲菊精類(pyrethroid)和新菸鹼類(neonicotinoid)等殺蟲劑的情況增加，使得河流中新菸鹼類殺蟲劑的濃度提高。過往研究顯示，殺蟲劑可能影響部分水中生物成長或繁殖狀況；而澳洲大部分養蝦場主要位於河口附近，水中具有適合蝦群生長的足夠鹽分，但也同時含有自上游土地沖刷出的各種農用藥物，故研究蝦群暴露於殺蟲劑的潛在風險十分重要。【延伸閱讀】運用螞蟻費洛蒙來誘捕害蟲減少殺蟲劑於作物的噴灑 　　為了探討殺蟲劑對幼蝦成長的影響，聯邦科學與工業研究組織(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation，CSIRO)，使用草蝦（Penaeus monodon）與現今常用之殺蟲劑，包含費普尼(imidacloprid)、聯苯菊酯(bifenthin)及芬普尼(fipronil)等三種藥物進行測試。結果顯示，新菸鹼類藥物對魚類及節肢動物的毒性較高，且蝦後期幼蟲(Post-larva)暴露於聯苯菊酯和費普尼中會降低其捕獲食物的能力。此外，研究團隊也嘗試於養蝦場的水源中測試殺蟲劑的濃度，這些水源中大部分的藥物濃度均低於實驗室中所測試的毒性濃度。 　　然而目前所測試的毒性濃度均於實驗室中單獨進行，無法完全反映現場多種藥物間接或交叉影響的狀況，故仍需進行進一步研究才能確定新菸鹼類殺蟲劑對蝦群生態的影響。相關研究發表於〈Ecotoxicology and Environmental Safety〉。

大氣、海洋和陸地是地球上的三大碳儲存庫，工業革命發生前，人類活動所製造的二氧化碳穩定地在此三大儲存庫中循環；但工業革命後，人類對能源的需求逐漸提升，短時間內大量燃燒石化燃料後產生的二氧化碳除了造成溫室效應外，也會透過碳循環進入海洋，造成海洋酸化(Ocean Acidification)，使得動物碳酸鈣外殼、骨骼與珊瑚礁的融解速度大於製造速度，除了不利其生長，更會影響現今海中食物網的穩定性。 　　先前瑞典的研究顯示，在人工模擬環境Mesocosm中，隨著海水酸性增加，大西洋鯡魚（Clupea harengus）的幼苗生存率會隨之提升。而德國基爾亥姆霍茲海洋研究中心（GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel）則針對酸化環境中浮游生物(食物量)的變化，間接觀察二氧化碳對鯡魚的存活性影響。該系統將鯡魚幼苗暴露於高二氧化碳環境（研究者預測本世紀末將達到760 μatm pCO2）長達113天，結果發現魚苗存活率顯著提高了19±2％，經過浮游生物的族群分析，認為可能因酸性環境導致浮游生物增加，使得鯡魚等高級消費者間接受惠；且鯡魚的產卵環境主要靠近海底，比起在海水表面產卵的鱈魚更具有存活優勢。【延伸閱讀】海洋酸化將會影響魚類嗅覺 　　除了酸鹼值變動，海洋溫度也是影響物種遷徙的因素，由於冷水溶解的二氧化碳較多，因此海中的二氧化碳能透過溫鹽環流帶到底層海水儲存。若海洋環境未來持續改變，則區域性海域的生物結構可能因其環境適應性不同而發生變化。 　　相關研究發表於<Nature Ecology & Evolution>

暴露在水下的漁船船體或水下儀器容易受到微生物聚集攀附，使得船體或儀器運作受到干擾、升溫，或是受到微生物分泌物的影響而加快鏽蝕，造成程度不一的損壞；此外，因擾動較大的環境不利微生物聚集，因此間歇性運作的儀器被生物膜包覆的狀況尤為嚴重，常導致機器再次運轉時需要消耗更多能量。 　　根據估計，生物污染每年造成澳洲航運業損失高達3.2億美元。長期以來，全球航運業對付此種生物污染的方法是使用含有三丁基錫的油漆包覆船體，雖然防治效果藻類與藤壺等效果良好，但是此類有機錫化合物融在水中會造成嚴重汙染，導致貝類雄性化、海洋哺乳類抵抗力降低等不良效應，且三丁基錫的生物累積性強，不易在環境中代謝，因此各國已陸續禁用。 　　既然效果良好的三丁基錫已被禁用，開發新的替代物就顯得十分重要。澳洲雪梨大學(University of Sydney)發明了一種奈米塗層，此塗層設計開發來自於一種食蟲植物—豬籠草。豬籠草的瓶口皺褶非常細緻，可以保留黏滑的液體，使得昆蟲無法從豬籠草的瓶口中爬出。研究人員將此皺褶概念應用於塗料上，利用Polyshrink-Teflon系統製造的細小皺褶效果最好，寬度只有人類頭髮的十萬分之一，能夠長時間留存塗佈在物體表面的無毒矽油(silicone oil)，減少藻類等微生物附著。此塗料在雪梨港(Sydney Harbour)現場進行長達七週的試驗，適用於水下光學設備與感測器等高清晰度之儀器。【延伸閱讀】回收廢棄燈管可望成為商機 　　相關研究發表於<ACS Applied Materials & Interfaces>