从 1910 年到 1970 年，人类在环绕南极洲的寒冷水域中杀死了大约 150 万头须鲸。他们因为鲸脂、鲸须(它们用来代替牙齿的过滤边缘)和肉而被猎杀。人们可能会认为，从磷虾——鲸鱼所吃的像虾一样的小生物——的角度来看，这将是一个福音。但由斯坦福大学 Goldbogen 实验室领导的一项合作在《自然》杂志上发表的新研究表明，情况正好相反：南大洋须鲸的数量减少导致磷虾数量减少。
研究人员说，这一矛盾的结果表明大型海洋哺乳动物的急剧减少对海洋生态系统的健康和生产力产生了多大的负面影响。
“在我们停止捕鲸 50 年后，我们仍在了解这会产生什么影响。该系统不一样，”斯坦福大学霍普金斯海洋站 Goldbogen 实验室的博士后学者、该论文的第一作者 Matthew Savoca 说。“我们正在研究如何利用这些信息来恢复海洋生态系统并使鲸鱼回归。希望这对从生物多样性保护到渔业产量再到碳储存的方方面面都有好处。”
研究人员在问了一个非常基本的问题后得出了令人不安的结论：鲸鱼吃多少?
鲸鱼研究的现代化
大型鲸鱼天生就很难研究，因为它们不能被圈养。因此，之前对鲸鱼消耗量的估计通常仅限于对死亡鲸鱼的研究或基于小得多的动物的代谢推断。
在这项研究中，研究人员观察了蓝鲸、鳍鲸、座头鲸和小须鲸——所有鲸鱼都通过吞食大量水并通过嘴巴的流苏鲸须板过滤，直到只剩下猎物为止。他们采用了几种高科技标记设备，这些设备通常会贴在鲸鱼身上大约 5 到 20 个小时，记录它们的动作、加速度、声音，如果光线允许，还会录制视频。由杜克海洋机器人和遥感实验室操作的无人机测量了带标签的鲸鱼个体的长度，这有助于研究人员估计它们吞咽的大小。与 NOAA 环境研究部和加州大学圣克鲁兹分校合作，
Goldbogen 实验室的研究生、该论文的合著者 Shirel Kahane-Rapport 说：“所有这些加在一起确实给了我们一个惊人的观点。”“从每一个中，你都可以学到很多关于鲸鱼的知识，但这种结合将研究提升到另一个层次。”
对他们捕获的数据的分析显示，南大洋的鲸鱼吃的磷虾数量是之前估计的两倍，而加利福尼亚海岸附近以磷虾为食的蓝鲸和座头鲸吃的数量是之前认为的两到三倍。然而，喂食座头鲸的鱼类可能会吃掉之前估计的数量甚至更少。这个范围似乎反映了食物的能量密度——鲸鱼需要吃更多的磷虾才能获得与吃少量鱼相同的能量。
霍普金斯海洋站联合主任、人文与科学学院生物学副教授 Jeremy Goldbogen 说：“随着大型须鲸变大，让它们进食的解剖结构也相对变大。”的纸。“他们已经进化出这些系统，使他们能够成为吃东西的机器。不成比例地更大的吞咽大小使他们能够利用丰富的食物，如磷虾。”
研究人员根据标签记录的有关猎物密度、吞咽大小和冲刺频率的数据对消耗量进行了估计。从数小时的数据到一般估计——并将这些应用于世界各地的鲸鱼——需要仔细计算。
“我们提出了一个非常复杂的过程，我们会尽力在此过程中尽可能多地保留不确定性，”Goldbogen 实验室的研究生、该论文的合著者 Max Czapanskiy 说。“没有其他人拥有这样的数据。这是向前迈出的一大步，但与此同时，这是一个难以研究的系统，仍然存在很多不确定性。”
根据这些新的消费估算，研究人员计算出 20 世纪初期南大洋磷虾的丰度必须是现在的五倍左右，才能养活捕鲸前的鲸鱼种群。这意味着鲸鱼在其生态系统中扮演着复杂的角色，其种群数量的下降或恢复与整体生态系统生产力和功能密切相关。
“希望这样的工作能够真正让人们考虑人类活动对整个生态系统的影响，因为我们仍在不断地影响他们的环境，”Kahane-Rapport 说。
移动加工厂
南大洋是地球上生产力最高的生态系统之一，这主要是由于存在大量称为浮游植物的微型藻类。浮游植物是磷虾、小鱼和甲壳类动物的重要食物来源，而这些又被大型动物食用，包括鲸鱼、鸟类和其他鱼类。但鲸鱼也有助于维持浮游植物。通过吃磷虾然后排便，鲸鱼将锁在磷虾中的铁释放回水中，使这些铁可供浮游植物使用，浮游植物需要它才能生存。
“没有浮游植物，你永远不会得到所有的动物和我们非常关心的一切，”Czapanskiy 说。“当鲸鱼数量众多时，它们在加强生态系统方面发挥了不可思议的作用。”
“将这些大型鲸鱼视为移动磷虾加工厂，”萨沃卡补充道。“每条长须鲸或蓝鲸都有一架商用客机那么大。因此，在 20 世纪上半叶，在捕鲸之前，还有 100 万个这种 737 大小的磷虾加工厂在南大洋周围移动，进食、排便和施肥。”
这些发现的许多曲折证明了提出简单问题的潜在影响。通过试图确定鲸鱼吃多少，这项工作使人们怀疑人们认为鲸鱼需要什么才能生存，以及鲸鱼和人类的活动如何影响海洋生态系统。
Goldbogen 说：“如果你移除大型鲸鱼，那么生产力实际上会降低，磷虾和鱼类可能会减少，这一想法令人惊讶。”“这提醒我们，这些生态系统是复杂的、高度错综复杂的，我们需要做更多的工作来充分了解它们。”
