生物学家大大低估了鲸鱼的进食量和排泄量

须鲸是地球上有史以来最大的生物之一。但它们一生中大部分时间都在吃一种叫做磷虾的微小虾类生物，它们会大口地从海里捕捞磷虾。为了给它们巨大的身体和行星迁徙提供能量，它们需要吃掉数以百万计的小型甲壳类动物。

但究竟有多少呢？事实证明，研究鲸鱼的科学家几乎不知道它们吃了多少，排泄了多少，也不知道捕鲸公司在过去 100 年里捕杀了数百万头鲸鱼，而这些排泄物的消失会对生态系统造成什么样的影响。

“我们记不清世界曾经是什么样子，因为我们改变了世界，使其远离了那些基线，”史密森尼自然历史博物馆的古生物学家尼克·皮恩森 (Nick Pyenson) 说，他研究海洋哺乳动物，也是《自然》杂志上一项旨在回答这些问题的新研究的合著者。“就像我们没有旅鸽遮天蔽日的文化记忆，也没有美洲野牛的规模。我们不知道当鲸鱼数量更多时海洋是什么样子。”

这些生物的体型巨大，使得研究它们和它们的粪便成为一项独特的挑战。

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“这些动物体型巨大，很多都和校车或飞机一样大，”这项研究的主要作者、斯坦福大学生态学家马修·萨沃卡 (Matthew Savoca) 说道。“它们在水面下觅食，我们无法看到它们。你无法将它们圈养起来并喂给它们定量的食物。因此，最初看似简单的事情变得颇具挑战性。”

萨沃卡表示，之前的估算并没有直接研究鲸鱼。相反，他们以海豚等小型哺乳动物的饮食为参考，并根据鲸鱼的大小对其进行放大，或者根据死鲸胃中的内容物进行估算。

在这项新研究中，为了得到基于更可靠物理数据的数字，研究小组使用了数十年来自不同来源的记录：他们用 GPS 标签跟踪鲸鱼，这样他们就可以记录鲸鱼每次扑向猎物的时间。他们使用无人机和声纳测量鲸鱼的嘴巴和磷虾群的大小，从而估算出鲸鱼一次可以吞下多少食物。

令他们惊讶的是，他们发现鲸鱼的食量比之前认为的要多得多。相比之下，之前的估计发现所有鲸须 北美太平洋沿岸的鲸鱼每年吃掉 200 万公吨海鲜。新研究发现，实际上每种鲸鱼可能都吃掉 200 万公吨海鲜，总捕捞量是其三倍，甚至更多。

鲸鱼大小的悖论

但这一发现又引出了另一个问题。19 世纪和 20 世纪的工业捕鲸活动将许多鲸鱼推向了灭绝的边缘，对南极洲周围的南大洋的影响最为严重。在短短几十年的时间里，人类杀死了世界上大约 99% 的蓝鲸。所有这些鲸鱼都必须吃点东西。但现有的猎物种群，尤其是磷虾，还远远不足以养活这些鲸鱼，尤其是如果它们吃得比以前认为的要多的话。

这个问题并不新鲜。当鲸鱼消失时，渔业专家预计磷虾种群会激增，因为它们不再被大量食用。在一段短暂的时期内，南大洋的海豹和企鹅种群激增，这表明周围有更多的磷虾可供捕捞。但随后磷虾种群却急剧下降。

这项新研究为磷虾去向之谜（即所谓的磷虾悖论）提供了答案。如果鲸鱼的食量比之前认为的要多得多，那么它们的排泄量也会更多。鲸鱼排泄物是一件大事：一头蓝鲸每天要吃掉大约 16 公吨的磷虾，并排出大量的排泄物。而且这些排泄物中含有大量的铁。南大洋中铁元素稀缺，而鲸鱼排泄物中的丰富元素可能导致食物链底层的微小藻类和生物激增。这些藻类和生物反过来又会为大量磷虾提供食物，而磷虾又会为鲸鱼提供食物。

在随附的论文中，阿尔弗雷德·韦格纳研究所亥姆霍兹极地和海洋研究中心的长期海洋微生物研究员 Victor Smetacek 表示，该地区的早期欧洲水手描述说“海面被成群的磷虾染成了红色，并报告说鲸鱼进食时喷出的水柱从地平线延伸到地平线。”（Smetacek 没有参与这篇论文，但之前曾写过关于铁和鲸鱼之间关系的论文。）

“鲸鱼进食和排泄时，它们在水体高处进行，”皮恩森说道。“因此，这些营养物质不会直接落到海底然后被锁住，而是会重新悬浮起来，”斯梅塔切克将这一过程比作将营养物质犁入田地。

但是，如果鲸鱼不再循环利用铁元素，整个食物网就会崩溃。

如果这是正确的，那么鲸鱼就不再是人类捕捞的竞争对手，而是磷虾和鱼类繁衍生息的关键。“如果你让鲸鱼数量恢复到捕鲸前的水平，”皮恩森说，“我们的数据告诉你，海洋生态系统的大量功能应该会得到恢复。”

斯梅塔切克认为，这意味着我们需要用铁来启动整个恢复过程：在南大洋播种铁矿石可以引发“绿色浪潮”式的增长，从而养活反弹的鲸鱼种群。

但在不列颠哥伦比亚大学研究海洋生态系统中金属移动的玛丽亚·马尔多纳多认为，这项研究夸大了鲸鱼在这一故事中的作用。她的研究此前发现，即使在 20 世纪，鲸鱼对铁的贡献也只有微生物的千分之一。“这些小家伙才是真正做一切事情的人，”她说。

她指出，她对 1900 年的估计与新论文的估计一致。“这是一个非常吸引人的故事，”她说，但她并不认为这表明鲸鱼是铁的转化来源。

不列颠哥伦比亚大学的海洋生态学家、马尔多纳多研究报告的合著者叶夫根尼·帕霍莫夫对此表示同意。他说，海洋生产力下降的时间与鲸鱼数量的下降并不相符。而且，气候变化等全球性过程的影响比鲸鱼对磷虾的影响要小得多。

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鲸鱼和磷虾的消失可能只是因为不同的原因，而这种悖论只是时间上的巧合。（尽管根本原因仍然是人类的工业。）“没有人说过鲸鱼粪便不重要……但其他过程更为重要。……最重要的是，如果有人说，南大洋生产力下降是因鲸鱼作为天然肥料的消失而导致的，那么这种说法完全是片面的，而且在很大程度上是不完整的。”

Savoca 同意微生物几乎肯定含有更多的铁。“我认为问题在于鲸鱼的行为，即转化和移动铁的行为，”他说。他和 Smetacek 都认为鲸鱼粪便中的铁对生态系统的影响不同，使其能够停留在海面附近，而不是沉入海底。

然而，研究人员一致认为，鲸鱼一定对海洋做了一些我们再也看不到的事情。马尔多纳多说：“我们不认为鲸鱼对铁的回收做出了重大贡献，但我们确实认为它们在塑造生态系统。”她说，在过去的几十年里，海鞘（一种微小的水母类生物）的数量激增，而磷虾的数量却减少了，这可能与鲸鱼有关。

这就是关键点：我们知道鲸鱼体型巨大，而且非常贪婪，它们大规模的破坏给它们曾经塑造的生态系统留下了巨大的漏洞。但如果不知道这个漏洞的形状，我们就无法帮助它愈合。