鲸鱼粪便如何为海洋生态系统提供动力

鲸鱼的数量曾一度因捕鲸而锐减，但现在它们的数量正在回升，这揭示了这些庞然大物在地球营养循环中所起的关键作用。鲸鱼不仅仅是在海上游弋，它们还是海洋生态系统的动力。通过将营养物质从深海运送到海面并跨越遥远的距离，它们以我们刚刚开始了解的方式为海洋生物提供动力。 它们的迁徙将富含氮的尿液和有机物带到了营养匮乏的热带水域，促进了浮游生物、鱼类和珊瑚礁的生长。

鲸鱼用尿液将营养物质从阿拉斯加千里迢迢运到夏威夷，为热带生态系统和鱼类的健康提供支持。 (座头鲸母亲和幼鲸。）图片来源：Martin van Aswegen，NOAA 许可证 21476

鲸鱼不仅体型庞大，而且在保持海洋健康方面发挥着巨大作用。 当鲸鱼排便时，它们将营养物质从深海运送到海面。 现在，新的研究表明，它们还通过尿液将大量养分输送到数千英里之外的地方。

科学家们在 2010 年发现，鲸鱼在深海觅食并在海面排泄废物有助于海洋肥沃化，促进浮游生物的生长和海洋生产力的提高。 但佛蒙特大学领导的一项新研究显示，鲸鱼还能将营养物质运送到整个海洋盆地。 当鲸鱼从营养丰富、寒冷的觅食地迁徙到温暖的热带水域繁殖和分娩时，它们会释放这些营养物质--主要是通过尿液，但也会通过脱落的皮肤、幼鲸的粪便、胎盘甚至鲸鱼的尸体。

佛蒙特大学的生物学家乔-罗曼（Joe Roman）是这项新研究的共同负责人。氮和其他营养物质的流动对浮游植物或微小藻类的生长非常重要，它们为鲨鱼和其他鱼类以及许多无脊椎动物提供食物。

该研究报告今天（3 月 10 日）发表在Nature Communications上，据估计，包括露脊鲸、灰鲸和座头鲸在内的大鲸鱼每年向营养贫乏的热带和亚热带沿海水域输送大约 4000 吨氮。 此外，它们还提供了超过 45000 吨的有机物质。 在大规模捕鲸导致鲸鱼数量锐减之前，这种营养物质的运输量可能是现在的三倍，这说明鲸鱼在海洋生态系统中曾经发挥过重要作用，而且可能再次发挥重要作用。

许多鲸鱼从其夏季觅食地前往冬季繁殖地和产仔地，行程数千英里。 氮和其他元素会以尿液、尸体、胎盘、脱落的皮肤和粪便（主要来自哺乳期的幼鲸）的形式释放出来。 北太平洋中部的座头鲸，如图所示，主要在阿拉斯加海岸附近觅食，并在夏威夷群岛的浅水区过冬。 图片来源：插图：A. Boersma；文字改编自《自然-通讯》（Nature Communications）上的原始研究。

例如，数以千计的座头鲸从阿拉斯加湾觅食的广阔海域来到夏威夷的有限海域繁殖。 据科学家团队估计，在夏威夷群岛座头鲸国家海洋保护区内，鲸鱼排出的营养物质--数吨尿液、皮肤、尸体和粪便--大约是当地物理力量运输量的两倍。

罗曼说："我们称它为'大鲸鱼传送带'，或者也可以把它看作是一个漏斗，因为鲸鱼的觅食范围很大，但它们需要在一个相对封闭的空间里寻找配偶、繁殖和分娩。 起初，小鲸鱼没有精力像妈妈那样长途跋涉。"

另外，鲸鱼可能会呆在沙质浅水区，因为那里会掩盖它们的声音。 鲁宾斯坦环境与自然资源学院的保护研究员、弗吉尼亚大学冈德环境研究所研究员罗曼说："妈妈和新生儿一直在叫唤，保持沟通。它们不想让虎鲸等捕食者或正在繁殖的座头鲸雄性捕捉到这些声音。"

罗曼说："这意味着，散布在广阔海洋中的营养物质被集中到了更小的沿海和珊瑚生态系统中，就像收集树叶为花园制作堆肥一样。"

夏季，成年鲸鱼在高纬度地区（如阿拉斯加、冰岛和南极洲）觅食，大吃磷虾和鲱鱼，增肥数吨。 根据最近的研究，北太平洋座头鲸在春季、夏季和秋季每天增重约 30 磅。 它们需要这些能量来完成一段奇妙的旅程：须鲸不进食，洄游数千英里到热带地区的冬季繁殖地。

例如，灰鲸在俄罗斯附近的觅食地和加利福尼亚州下加利福尼亚一带的繁殖地之间洄游近 7000 英里。 南半球的座头鲸从南极洲附近的觅食地到哥斯达黎加附近的交配地要洄游 5000 多英里，每天要消耗掉约 200 磅的体重，同时排出大量富含氮的尿素。 (冰岛的一项研究表明，长须鲸在觅食时每天会排出 250 加仑以上的尿液。 人类每天的尿量不到半加仑）。

"鲸是世界上迁徙时间最长的哺乳动物。 鲸鱼是巨大的。由于体型巨大，鲸鱼可以做其他动物无法做到的事情。 "新研究的十位共同作者之一、非营利组织"气候中心"（Climate Central）的海洋学家安德鲁-佩辛（Andrew Pershing）说："它们在不同的尺度上生活。"营养物质从外部进入--不是从河流，而是通过这些迁徙动物。 这超级酷，改变了我们对海洋生态系统的看法。 我们不认为人类以外的动物会对地球产生影响，但鲸鱼确实会。"

潘兴说："在十九世纪工业化捕鲸开始之前，营养物质的输入量会"大得多，这种影响也会大得多"。 此外，蓝鲸--地球上有史以来最大的动物--的营养物质输入量尚不清楚，也没有被纳入新研究的主要计算中。

在南大洋，蓝鲸的数量在经历了 20 世纪的大量捕杀后仍然大大减少。佩尔辛说："我们对它们的一些基本情况并不了解，比如它们的繁殖地在哪里。 蓝鲸和座头鲸都曾因捕猎而数量锐减，但经过数十年协调一致的保护努力，一些座头鲸和其他鲸鱼的数量正在回升。"

乔-罗曼说："很多人认为植物是地球之肺，吸收二氧化碳，排出氧气。 海鸟将海洋中的氮和磷随粪便运到陆地上，增加了岛屿上植物的密度。 动物构成了地球的循环系统--鲸鱼就是一个极端的例子。"

编译自/ScitechDaily