作者:红枫 来源:中国科学报 发布时间:2016/4/14 8:46:25
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科学家研究水母对海洋食物链重要意义

那些水母装满了水桶,实际上它对地球和食物链的运行都非常重要。

海月水母比其他水母含的卡路里更高。

图片来源:Jeff Wildermuth

在科考船Skookum发出的隆隆声中,Jennifer Purcell专注地盯着这艘船缓缓地将3米长的浮游生物网拉出美国华盛顿州奥林比亚附近的普吉特海湾。这位海洋生物学家将大多数职业生涯锁定在寻找资金以及让海洋研究人员相信水母也值得关注的“战斗”上。但她并不走运。

其中一个问题是,她尝试研究的这种生物95%由水构成,打捞其他海洋动物的网很容易将它们撕成碎片。更重要的是,除了研究水母的小科研群体之外,很多生物学家认为这种生物处于食物网的死胡同。“让鱼类科学家相信水母的重要性实在太难了。”Purcell说。

但这一局面正在改变。Skookum科考船的船员中就包括美国国家海洋与大气管理局(NOAA)的两名鱼类生物学家,他们此前的研究聚焦在该海域丰富的三文鱼储量上。几年前,他们发现三文鱼的猎物鲱鱼和胡瓜鱼倾向于在听到水母声音的地方聚集,他们现在开始尝试了解在此过程中起作用的生态因素及其如何影响有价值的鱼类储量。

从挪威峡湾到南太平洋的开阔洋面,研究人员正利用新工具向更深处探索水母以及其他软体动物在海洋中的角色。“我们一直都在忙着研究食物链的顶层。”新西兰奥克兰大学海洋生物学家Andrew Jeffs说,“但那些看起像水母鼻涕的物质却装满了水桶,实际上它对地球和食物链的运行都非常重要。”

大量的糊状物

这种受到质疑的动物是地球上最古老的多细胞生命形式的后代。迄今为止所知的最早水母化石可追溯到距今5.5亿年前,但一些研究人员估计,它们可能已经存在了7亿年左右,比鱼类出现得更早。

而且,它们拥有的物种多样性也让人感到吃惊。它们中一些体形微小,以其他动物很少会捕食的浮游生物为食。另一些是体形庞大的捕食者,它们的钟形身体直径达两米宽,触须长度足以包裹体积是其身体3倍的校车。水母属于刺胞动物门,它们中间一些物种的带刺细胞足以杀死人类。

水母的身体结构让这种凝胶状的生物很难被观察到。很多水母也难以被人类接触到,它们居住在遥远的海域或是位于光照区以下。它们经常以分散的群体模式生活,数量会发生明显波动,这使得统计其数量非常困难。而且由于它们的身体缺少坚硬的部分,因此非常脆弱。

“很难在捕食者的肠胃中发现水母。”Purcell说,“它们会很快被消化,它们一被吞掉就会变成糊状物。”

对于大多数海洋生物学家来说,遇上一大群水母只会是件头疼的事,因为收集网会被它们的黏液填满。“我们不只是忽视了它们。”英国贝尔法斯特女王大学的Jonathan Houghton说,“我们还会主动地回避它们。”

但是在过去15年中,水母变得越来越难以让人忽视。从2003年夏季开始,地中海海岸就盛开了无数的水母“花朵”,迫使海滩关停,并留下数以千万计被水母刺痛的海水浴者接受医疗护理。2007年,有毒的水母漂到北爱尔兰的一个三文鱼养殖场,导致10万条鱼全部死亡。有时,因为水母堵塞了进水道,核电站不得不被暂时关停。

暴动的水母

这些消息促使科学家进一步观察这种生物。在大量淡紫色“刺客”水母反复出现给西班牙海滨游人带来困扰之后,巴塞罗那大学海洋生物学家Luis Cardona在2006年将注意力转移到水母研究上来。Cardona对于水母暴动的推测特别关注,这是因为过度捕鱼已经减少了其捕食者的数量。“这个观点并没有足够的科学支撑。”他说,“但这是人们和政治家制定决策的基础,所以我决定研究它。”

他利用稳定同位素分析法—— 一种通过动物组织中的碳和氮的化学指纹了解它们食用什么的技术。当Cardona的团队分析了20种捕食者和13种潜在猎物之后,他们惊奇地发现,水母在蓝鳍金枪鱼、小鲔、旗鱼等动物的食物中扮演着重要角色。对于幼年金枪鱼而言,水母和其他凝胶类动物占其总食物摄取量的80%。“根据我们的模型,它们可能是幼年蓝鳍金枪鱼最重要的一种食物。”Cardona说。

一些研究人员质疑这一发现,他们认为稳定同位素分析并不总能区别拥有同类饮食的猎物,例如水母和磷虾都会食用浮游生物。“我确定这种观点是错误的。”Purcell在谈到饮食分析时说。她表示,快速移动的鱼类“对水中的动物有着最高的能量需求。它们需要食用那些优质的、高卡路里的鱼肉。”

但Cardona却坚持其研究结论,并指出对金枪鱼等动物胃脏中的物质分析表明,它们食用的是水母而不是磷虾。此外,他还利用脂肪酸作为标记进行了另外一项实验,该研究结果也支持食用水母的结论。“它们可能在地中海西部的深海系统中发挥着比我们此前认为的更加重要的作用。”

全世界其他地方的研究人员也在得出同样的结论。“信天翁、巴布亚企鹅、帝企鹅、麦克罗尼企鹅以及冠企鹅都会在某种程度上食用水母。”有专家说,“尽管水母可能并非食物链中卡路里含量最高的物种,但是它们在海洋中到处都是,它们对顶级捕食者也有贡献。”

通过DNA分析,研究人员还发现水母在开阔水域的“收容所”功能。科学家知道,小鱼、浮游生物和大量其他生物会搭乘水母的“便车”。过去几年来,研究人员还发现,那些搭便车的家伙还会以它们的运输者为食。

水母去哪里了

研究人员开始认识到,水母还有其他的重要意义,比如将营养物质从海洋的一端运输到另一端。挪威斯塔万格国际研究所生物海洋学家Andrew Sweetman在其研究的“水母陨落”(这个杜撰的词被用来描述大量水母死后迅速沉入海底的现象)中描述了这一现象。

2010年11月,Sweetman开始周期性地将一个监控摄像机放在挪威西南部Lurefjorden峡湾水下400米的位置,以跟踪该峡湾密集的水母群的命运。此前其他地方的研究表明,死水母会不断堆积并腐烂,使海水含氧量降低,形成有毒的环境。但Sweetman吃惊地发现,海面上几乎没有死水母。“这不合理。”他说。

2012年,他返回峡湾,将挂着死水母的诱饵放到水下,并安装了摄像机。峡湾底部的视频显示,食腐动物会迅速吃掉这些死水母。“我们一开始认为,没有什么动物会吃掉它们。”他说。

回到陆地后,Sweetman计算得出,水母陨落使峡湾底部的含氮量增加了160%。那些能量进入了食物链,而不是像一些研究人员想象的那样在腐烂后消失。此后,他利用远程操控设备在遥远的太平洋海域更深处得出了类似的结论。“这推翻了水母是食物链‘死胡同’的范式。”Sweetman说。

视线再次回归普吉特海湾,NOAA此次参与航行的科学家Correigh Greene表示, 三文鱼数量受到水母的影响,“那么就需要跟踪它们”。Greene利用安装在渔网上的一个相机收集一个水母群的数据。他观察着摄像机缓缓下潜到大量乳白色球体的密集群落中,在水下约10米的地方,水母构成的帷幕逐渐变淡。随后,Greene作了一次粗略估算。“250万只到300万只之间。”他停顿了一下然后说,“这可是个大水母群。”

随后将会产生更加精确的统计。现在,甲板上有很多黏液需要清除。一旦这些被收拾干净,科考船将会再次发动引擎,向下一群水母驶去。(红枫)

《中国科学报》 (2016-04-14 第3版 国际)
 
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