鲸落,世界上最慷慨的死亡

作者: 谢伟

来源: 格致论道讲坛

发布日期: 2020-06-19 17:10:24

鲸落是鲸对大海最后的温柔,形成独特的生态系统,维持深海生命。鲸落的发现填补了南海的空白,研究鲸落有助于理解深海生态、温室气体循环及生命演化等重要问题。

一只鲸的寿命是50-75年,鲸落深海可以维持深海生命50-75年。因此,有人说“鲸落是鲸对大海最后的温柔”,这体现了海洋生态系统的平衡之美。

鲸落是指当鲸在海洋中死去,它的尸体最终沉入深海,形成一种独特的生态系统,科学家称这个过程为“鲸落”,它的英文名称是Whale Fall。鲸落和热液、冷泉一同被称为“深海生命的绿洲”。

南海的鲸落是如何发现的呢?我们先看一段视频。这是我们在南海第一次发现鲸落时拍摄的视频资料,大家可以注意右下角的这只铠甲虾和鼬鳚鱼。这只铠甲虾本来想到鲸尾部来分一杯羹,结果被鼬鳚鱼发现了,鼬鳚鱼快速游过去、挥舞着它的鱼鳍,驱赶铠甲虾,铠甲虾只好悻悻地退到旁边去再待时机。在镜头远处,还可以看到,两只铠甲虾在非常凶狠地争斗着,要争夺这个鲸落的食物,这就是海洋生态学中生态位的鲜活体现。

通过这段视频我们可以领略到南海鲸落的奇妙画面。有朋友会问:我们要看深海的鲸落,需要乘坐什么交通工具?我在这里向大家隆重介绍一位深海勇士,它是我国自主研发的深水潜器,国产化率达95%,是名副其实的国之重器。潜器通常可以在海里待10个小时,搭乘三个乘客,一般是两个潜航员,一个科学家,这次鲸落的发现,就是我们三个共同见证的。

在这个过程中,我深刻感受到国家海洋科技力量的发展,是我们能够顺利观察到鲸落的先决条件。除了海洋工程技术的保障之外,有没有一些科学层面上的因素使我们这次能够幸运地发现鲸落呢?

海山效应是一个重要的概念。海山是海底隆起一千米以上又没有露出海面的海底地形。海洋是分层的,表层虽然有光,但是营养缺乏,深层营养丰富,但是光线无法到达,海山特殊的地形结构可以形成一个上升流,使得深海营养盐被带到海洋表层。海山效应在光照的作用下,浮游植物就可以利用补充的营养盐进行生长,所以海山区的初级生产力较高,相应的渔业资源也较丰富。

我们这个航次,就是在南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)所支持的“西太平洋典型海山生态系统的关键过程及驱动机制”项目的框架下执行的。这个项目主要目的是通过海洋生态、物理海洋、海洋地质等多学科方法,系统地阐述海山效应的内涵以及它的外延。

由于海山效应带来的高生产力,海山也成为海洋顶级捕食者聚集的区域。科学家通过浮标的观测发现,在海山区每天所观测到的座头鲸数量最多可达5-7只,在其他的海底平原观测到的鲸数量明显少得多,由此可见,海山区会聚集更多的鲸。

科学家为什么要千辛万苦去寻找鲸落?研究鲸落到底有什么意义?我们先从鲸落的研究历史开始说起,第一次鲸落的发现,起始于1987年,当时是美国阿尔文号在加利福尼亚外海1240米深处发现了蓝鲸或者是须鲸的鲸落,Science文章对该鲸落进行了详细的报道。值得一提的是,阿尔文号载人潜水器就是发现泰坦尼克号沉船的潜器。

第一次发现鲸落之后,对鲸落的研究一直受到海洋科学家们的关注,到目前为止全球发现的鲸落总量大概不超过100只,这里面的现代自然鲸落数量更少,不到50只。这一次南海发现鲸落,填补了南海的空白,具有重要的科学价值。

鲸落到深海中去,会经历三个阶段:第一个阶段,睡鲨、盲鳗、鼬鳚鱼这些大型的食腐肉者,会清除鲸的软组织;第二个阶段,一些蜗牛、贝类以及蠕虫会利用鲸落区的有机碎屑作为食物;第三个阶段,有机组织被消耗完之后,由于鲸落的骨骼富含油脂,一些硫氧化细菌会在中间生长,这些硫氧化细菌又可以滋养一些较大的生物。因此,鲸落维持深海生命最长可以达到一个世纪。

研究鲸落的意义是什么?首先,鲸落是观测深海生命的“窗口”。深海生命通常分布得比较稀疏,要研究深海生物是比较困难的。鲸落入海后,会把旁边大量的深海生命聚集到一起,通过在鲸落周围架设的照相机、摄像机,以及一系列海洋观测设备,可以对这个区域的海洋生命有一个系统的了解。

其次,鲸是温室气体的“抽水泵”。鲸在上下浮游过程中,捕食深海生物,到表层呼吸时,会排泄大量废弃物,这些废弃物可以供给表层浮游藻类生长,浮游藻类生长增加,就可以吸收大气中的温室气体——二氧化碳,所以鲸的生态行为就像抽水泵一样,把大气中的二氧化碳吸收到海水中,从而减缓温室效应。同时一个鲸落本身,可以把30多吨有机碳带到深海中埋藏,也起到碳汇的作用。

第三,鲸落会显著地改变深海微型生物的结构。鲸落显著改变深海微型生物生态系统(以古菌为例)。古菌是生命的三种形态之一,在深海中,它是一个非常有优势的类群,在正常的海洋环境中间,古菌主要是行使氨氧化的功能,在氮循环中发挥作用。

第四,鲸落是深海生命扩殖的“垫脚石”。在海洋生态系统中,热液和冷泉是两种截然不同的环境,它们相隔多至几千公里的距离,但是在它们中间,却有一些相似的物种,科学家提出,鲸落可能在这中间起到了很重要的“垫脚石”作用。据估算,全球海底分布着85万只鲸落,海底几十公里范围内都可能存在一个鲸落,这些鲸落大大减小了热液与冷泉之间的隔绝程度。

最后,鲸落还是生命演化的“摇篮”。食骨蠕虫鲸落中存在着很多非常独特的物种,以食骨蠕虫为例,它主要是在鲸落生态系统中被发现的。它的生理特征非常有特点,在它的繁殖过程中,蠕虫幼体是没有雌雄之分的,谁先抵达鲸落骨骼上快速地长大,谁就会发育成雌性,其他后到达的幼虫则发育成雄性,寄存雌性体内,形成一个独特的生命体。

鲸落和人有什么关系呢?一头大型鲸的价值有很多方面:首先,它在上下游动的过程中可以把深层营养物质带到表层,促进这个区域渔业资源的发展,这会创造很大的渔业经济价值。同时鲸鱼游动会促进浮游植物的生长,它所固定的大气二氧化碳可达到每年370亿吨,这个数量相当于一千棵树一年所固定的碳量,由此可见,鲸对于缓解全球气候变暖有着重要的作用。

鲸落还会把多至30吨的有机碳埋藏到深海,也起到碳汇的作用。令人伤心的是,最近不断有新闻报道在海滩上发现了一些搁浅的鲸。在它们体内通常会发现一些被误食的塑料垃圾。去年3月份,在菲律宾海岸有一头鲸搁浅了,当地研究人员从它体内发现40千克的塑料垃圾,这只鲸是被塑料垃圾窒息而亡的。

在全球气候变暖的大环境下,鲸和我们人类已经是一个命运共同体了。最后,我要致谢中科院深海所潜航员团队以及“探索一号”TS16航次的全体人员,感谢他们在航次中给予的支持和帮助。

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