鲸鱼的饭量与气候变化有关？没错鲸鱼是海洋中最大的生物

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鲸鱼是海洋中最大的生物，它们每天吃掉的食物也很多，但是这个“多”到底是多少呢？新研究发现之前科学家低估了它们的饭量。而且进一步的研究表明，这个饭量问题可不是小小的八卦，而是与整个海洋生态系统乃至气候变化大有关联。

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图源：MatthewSavoca
最近发表在《自然》杂志上的研究发现，巨型须鲸（如蓝鲸、长须鲸和座头鲸）每年平均吃掉的食物是科学家此前估计的三倍。由于这种低估，科学家之前也可能低估了这些海底巨兽对海洋生态系统的重要性。
大型鲸鱼天然就很难研究，因为它们不能被圈养。之前对鲸鱼进食量的估计通常仅限于对死亡鲸鱼的研究或根据小型海洋哺乳动物的情况来推算鲸鱼的数据。为了更精确的估算鲸鱼的进食量，科学家们在2010年至2019年间收集了来自生活在大西洋、太平洋和南大洋的7种、321头已标记鲸鱼的数据。固定在鲸鱼背上的数据采集装置，配有摄像头、麦克风、GPS、加速度计和深度计等传感器。这些设备全方位跟踪鲸鱼的活动，包括水平路线和深度信息，使科学家能够根据这些线索来确定鲸鱼进食行为的频率。
其他的有关数据还包括105头鲸鱼的无人机照片，用于测量它们体长，然后可以根据鲸鱼的长度来准确估计其体重和每口过滤的水量。最后，团队成员驾船前往鲸鱼觅食的地点，使用回声检测仪测量磷虾和其他猎物群落的大小和密度，这一方法可以获得用于估计鲸鱼可能消耗多少食物的关键经验数据。

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【鲸鱼的饭量与气候变化有关？没错】研究人员在南极半岛西部附近的地表水域乘船配合无人机观察一头座头鲸
图源：杜克大学海洋机器人和遥感图像
通过这三类证据——鲸鱼进食的频率、每次进食可能吃掉多少猎物以及最多能吃到多少猎物，科学家们可以对这些巨大的哺乳动物每天甚至每年实际吃多少食物做出迄今为止最准确的估计。该研究发现，一头成年的北太平洋东部蓝鲸在觅食季节可能每天吃掉16吨磷虾，而一头北大西洋露脊鲸每天吃掉约5吨的小型浮游动物，一头弓头鲸则每天吞下大约6吨磷虾和小浮游动物。
鲸鱼每天吃掉的食物比以前估计的要多很多，按照一般的理解，捕食者的数量和猎物的数量应该是成反比的。如果捕食者的数量减少，那么猎物被吃掉的数量也减少了，猎物的数量应该增加。但是研究结论恰恰相反：根据这些新的鲸鱼进食量来估算，在二十世纪初，南大洋的小须鲸、座头鲸、长须鲸和蓝鲸每年消耗约4.3亿吨磷虾，这个数量是今天整个南大洋磷虾数量的两倍。
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，但是同时磷虾等小动物的丰度也在下降。研究人员将大量捕食者消失后磷虾数量的下降称为磷虾悖论。磷虾数量的下降在捕鲸最为频繁的地区更加明显，例如南大洋和南美洲东南部的大西洋。如果不是明知道鲸鱼数量减少是因为人类的捕杀，这种结果可能会让人们以为是因为磷虾的减少才导致了鲸鱼由于饥饿而减少。

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捕食者和猎物的数量同时减少，原因何在？研究团队提出了一种可能生态模型来解释这一现象。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浮游植物——多数是微型藻类。浮游植物是磷虾、小鱼和甲壳类动物的重要食物来源，而它们又被大型动物（包括鲸鱼、鸟类和其他鱼类）食用。这是食物链的前半段，而后半段可能是之前人们所料想不到的：因为鲸鱼吃的很多，所以它们的便便也很多，而且通过捕捉食物和排出粪便的活动，鲸鱼让很多关键营养物质悬浮在靠近海洋表面的地方，这很重要——那些巨量的浮游植物必须在海面上才能进行光合作用，海水中有氮和磷等养分，但是溶解铁的数量非常少，缺铁会令浮游植物无法大量繁殖。鲸鱼粪便中的铁含量大约是南极海水中铁含量的1000万倍，正是这一关键因素让鲸鱼成为南大洋生态系统中的核心成员：面积广阔的南大洋中铁元素非常缺乏，鲸鱼大量的进食和排便行为发生在大海的各个角落，等于是在南大洋的各处施肥，这大大促进了海洋生产力的发展。研究人员计算出，鲸鱼种群在20世纪大规模捕鲸活动之前每年产生的排泄物中含有约12000吨的铁，是目前南大洋鲸鱼产生量的10倍。