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鲸鱼尸体沉落海底,却成了最好的肥料

subtitle 浪潮工作室05-13 01:01 跟贴 6575 条
科学家给死去的鲸鱼放血,让他们的尸体沉到海底。沉落太平洋海底七个月后的鲸鱼椎骨上,爬满了一层红色的食骨蠕虫。

  本文经公众号“利维坦”(微信号:liweitan2014)授权转载,神经基础研究、脑科学、诗歌、小说、哲学……包含一切有趣得知识,欢迎搜索关注。

  利维坦按:“鲸落”真是一个太优美的形容了——鲸鱼如果在海洋中死去,它的尸体会逐渐沉入海底,当然,在未沉入海底前,它很可能就已经被海鸟、北极熊“洗劫”过了。

  作者|Kevin Litman-Navarro

  译者|杨睿 校对|石炜

太平洋海底放置约七个月后的鲸鱼椎骨。一层红色的食骨蠕虫(Osedax)密集地覆盖在椎骨表面。

  4月11日,在太平洋上又是平静的一天。这样的好天气很适合乘船或坐上皮划艇去欣赏落日的余晖。但2007年的这一天,蒙特利海湾研究所的科学家们就没有这么悠闲了,他们在忙着把一头鲸鱼的尸体沉到海底,人为进行一次微生物学家所谓的“鲸落”(whale fall)实验。

  当时的场面看起来有些荒谬。海岸警卫队、鱼类与野生动物部门和研究所的人达成了协议:如果研究所找到的鲸鱼尸体没有搁浅或靠近海岸(要移动一条搁浅的鲸鱼十分困难),那他们就可以把死鲸沉到海底。最终,他们找到了漂浮在水中的死鲸。

  由于鲸鱼的体型较大,它们的尸体往往会沉到深海底,死鲸对研究人员来说具有很多独一无二的实验参数。在过去的几十年中,科学家们一直在研究落鲸的尸体和它们“安息”之处周围的海底生态系统。但海洋本就浩瀚无际,在落鲸完全沉到海底之前几乎不可能发现它。当科学家们终于有机会亲手创造这样一个机会时,其中的诱惑实在难以抗拒。在过去的15年中,研究人员在不同的水深沉下了5只死鲸。

蒙特利海湾研究所的研究人员准备从蒙特利海湾的一片海滩上拖走一条死鲸。这条死鲸被沉到蒙特利海底峡谷1800米深处,研究人员给它取名为“帕特里克”(Patrick)。

  水面上所有生物的大部分能量都是通过光合作用,以碳的形式产生。光合生物(如植物)吸收阳光,大多数动物吃植物来获得“二手”能量,或通过吃动物间接吃植物,得到能量。但是,就算太阳光真的强度足够,能渗透海洋,照到海底落鲸的光线也是非常非常少的,海底几乎没有光。没有光,就没有光合作用,也就不能产生碳。一切生命都需要碳。所以我们曾认为,超过一定的深度,海洋中就没有生命存在了。

  当然,这是过去人们的观点。后来,我们在海洋深处发现了极端微生物和有机物的存在,发现它们在这样恶劣的环境中也得以生存,我们的观点才发生了变化。尽管这些极端的环境中缺乏碳,但碳仍然是这些极端微生物偏爱的食物;这些细菌希望能得到丰富的营养,便在它们上方的海水中寻求“救赎”。这些“救赎”通常是死去的浮游植物:微小的、进行光合作用的生物原本生活在海面附近,它们死后沉到海底,形成所谓的“海洋雪”(marine snow)。但当浮游植物沉到海底时,有机碳大多都已经被生活在海洋中的其他生物吸收了,剩下的量非常少。对于海底沉积物中的微生物来说,这就是残羹剩菜。而死鲸的出现,是它们的盛宴。

  2007年,研究所的科学家和微生物学家维多利亚·奥芬(Victoria Orphan,2016年麦克阿瑟基金会天才奖得主)一起,在死鲸漂上岸之前找到了它,他们把一根绳子固定在死鲸尾部,把它拖回了公海。这头鲸鱼,被命名为“帕特里克”。它死后无意识地将自己的尸体献给了科学;你可能会说帕特里克的存在引人深思。

  鲸鱼开始在海面腐烂、分解,细菌侵蚀脂肪,尸体开始发酵。就像酵母释放气体让面包膨胀一样,这些分解体也会释放出气体,这种气体充斥在死鲸体内,让它保持漂浮的状态。为了让尸体沉没,科学家们不得不手动释放气体,或者让死鲸穿上,额,新的混凝土鞋,增加重量后沉入海底。

  抹香鲸爆炸:鲸生前吃了很多食物,消化后会产生甲烷、氢硫化物以及氨等气体,鲸死后,内部组织与器官腐败的速度越快,细菌扩散的速度也越快,身体的蛋白质分解,产生更多气体,增加腹部与肠道的压力。若处置不当,极可能发生爆炸。图为2013年一条被冲上法罗群岛海滩的抹香鲸尸体,在生物学家Bjarni Mikkelse进行解剖时发生爆炸,所幸没有发生人员伤亡。

  他们没有给死鲸放气的工具,只能选择后一种做法,把火车轮绑在死鲸的尾巴上。不幸的是,这个重量比死鲸体内气体的浮力要小。奥芬说:“这一幕充满了戏剧性。他们把火车轮拿掉,死鲸在水面上下摆动,垂直立在那里,就像是坐着一样。大家都在左顾右看;在想现在该怎么办?”

  研究所的团队回到岸上寻找更重的重物,他们把一个GPS转发器装到了死鲸身上,方便他们再次找到它。但等科学家们回到现场,他们却发现转发器不见了,鲸鱼也不见了。他们就这样错过了这条死鲸。

  幸运的是,六个月后他们再次偶然发现了这头死鲸。真是一场美丽的意外。

鲸落约两个月后,蒙特利海底峡谷约1800米深处死鲸“帕特里克”附近的螃蟹。鲸鱼骨头上还残存着很多鲸脂、鲸肉。

  如果一只死鲸沉落的地方原本没什么营养,它会破坏自然秩序,成为许多海洋生物丰富的自助餐。奥芬表示,“人们做了很多计算发现,一头死鲸就相当于很多年、甚至几百年的海洋雪,而且还都集中在同一个区域”。鲸油、鲸脂被鲨鱼和其他大型食腐动物吃掉之后,小一些的生物,如海星和海参,也开始享受美餐;最后,死鲸被吃得只剩下骨头了。

  虽然骨骼常与死亡、朽烂和死寂联系在一起,但它们在海底却能发挥积极的作用。丰沛的雨季能够带来丰收,对于生活在海底沉积物中的极端微生物来说,鲸落也像是一场春雨,是件大好事,这甚至可以算是一场奇迹。较大的生物不能消化骨骼,有的细菌却可以。最后,鲸骨被沉积物掩埋,黑暗中的微生物将蓬勃发展。

一个鲸落,长有细菌层,躯干上生活着贝类、螃蟹、蠕虫和其他一些无脊椎动物。这个鲸落原为一具35吨重的灰鲸尸体,1998年沉于海底1674米深处,本图拍摄于6年之后。

  想象一下,如果美国最大的仓储量贩店好市多(Costco),有间仓库设在了干旱的沙漠之中。人潮汹涌而来,这里的人口剧增,形成新的都市,这一现象被称为“好市多绿洲”。在一段时间内,周边地区也会受到影响,曾经荒无人烟的沙漠变成了人头攒动的绿洲。

  就像地震一样,距离震中(好市多绿洲)越远,受到的影响就越小。好市多仓库内部会发生变化,1英里范围内受到的影响会小一些,10英里范围内受到的影响会再小一些。

  但自然界总是会回归到自然状态的。过不了多久,好市多绿洲原本不计其数的布鲁塞尔豆芽、甜菜和香蕉售罄,所有食物消耗殆尽,人们也随之迁走,或是减少到最初的数量。这些初级消费者会留下废弃物,吸引次级消费者涌来。这里变成了飞虫、昆虫和各种害虫的天堂,它们在这里分解食物残渣和人类的粪便。

  同样,鲸落也会落入这样的结局。只要有足够的时间,大自然会消耗掉所有的东西,没什么不同。要完全消化掉一头死鲸可能需要一点时间,但最终,所有的碳都会“售罄”。死鲸中存在的细菌群落可以存活100年,甚至更久;在这段时间里,海底的生命仍然会蓬勃发展。

  奥芬承认:“它让我们洞悉有机碳变化的全过程,就像一部快速播放的电影。知道落鲸的‘计时起点’是研究的额外优势。”研究人员观察到,一旦落鲸身上所有的碳被耗尽,附近的生物数量就会回到最开始的水平。生物数量的减少最开始发生在鲸落这个“震中”上,然后逐渐向周围蔓延;最后,距离鲸落较远的“郊区”生物数量也会慢慢减少。

  帕特里克沉入海底之后,研究所的人每过几个月就会重新检查它的尸体,进行深入的纵向研究,沉没在不同深处的其他鲸鱼也是一样。过去十年来,科学家发现了食骨蠕虫和蜗牛的新物种,进一步了解了深海的陌生环境。

  帕特里克的尸骨所剩不多,但尸体下面的沉积物仍然具有很大的研究价值,是奥芬和其他科学家研究中重要的极端细菌样本。

  南加州大学的研究员博妮塔·拉姆(Bonita Lam)把这些样本用在她研究细菌“呼吸岩石”的实验中。微生物学家所谓的“呼吸”(breath)是指电子流,而不是摄入氧气。为了维持电子的流动,所有生物都需要电子供体和受体。在多数动物身上,指的是从食物的葡萄糖中接收电子,并将它们传递到我们吸入的氧气之中。

  但极端微生物细菌生活在缺氧的环境中。为了克服这个障碍,它们利用沼气(甲烷)和锰岩等物质作为电子受体。鲸落样本能帮助我们更多地了解这些奇怪的过程。例如,聚集在帕特里克尸体上的细菌都拥有奇怪的能力,能用带电电极作电子供体。简单地说,它们可以“吃电”。

  就在几十年前,科学家还认为生物在深海中无法生存,更无法想象深海丰富的生态。奥芬感叹说,“这说明我们完全不了解深海环境”。

  太阳再次从海面升起,太平洋上这又是平静的一天;但无需惊讶,海面以下的世界绝不平静。想了解这“不平静”,你只需要一头死鲸,足够的耐心,以及足够多的火车车轮。

  原文标题:Why Scientists Drag Dead Whales to the Bottom of the Sea

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