把短吻鳄沉到海底（上）（作者：周泽华） - 深海生物多样性研究

本文翻译整理自文章“Bone-Eating Worms, Super-Sized Isopods, and Other Surprises from Dumping Alligators in the Sea”（见文末“阅读原文”），作者：Stephen Ornes，题图：Ingo Arndt/Minden Pictures

编译：周泽华

2 `4 @7 N2 I: g, W& o- y! q6 y

2018年11月，一个阳光明媚的早上，美国路易斯安那州，生物学家将3条1.5米长、重达几百千克的死去的短吻鳄搬到皮卡车货箱，沿着州56号公路一直往南开，直到开到密西西比河入海口附近的一片湿地。

, s" @$ a8 r/ k. |. r+ j. o+ p, r

在那里等待他们的是Craig McClain，一位个高、秃顶却有着厚厚胡子的海洋生物学家。McClain是路易斯安那州立大学海洋联盟（LUMCON）的带头人，专门研究海底生物的摄食。LUMCON主要研究海陆交界区域的生物，其办公地点就位于湿地的某座楼上。

路易斯安那州沿岸有数不清的美国短吻鳄（Alligator mississippiensis），说不定超过100万条。它们大张着嘴巴在路边或河边趴着，或者在河道里慢悠悠地游着，再爬上岸美美地享受阳光；当然，运气背的也可能被车子碾过去。McClain工作闲暇时眺望窗外，有时就能看到它们游过。他不禁思考：这些短吻鳄死后会怎样呢？它们如果死在海里或者死后被冲到海里，会不会成为墨西哥湾海底那些动物的食物呢？它们也会成为深海能量循环的一部分吗？为了弄懂这些，他立刻想出了个好点子，但他需要先找几条死掉的短吻鳄。

当短吻鳄威胁到了宠物、牲畜或人类的安全时，路易斯安那州野生动物和渔业部便会派猎人来捕捉它们。2018年10月，McClain问部里的人能不能提供几条死鳄鱼用于研究，11月他就接到了电话。

+ E0 y- I" J3 q' K

“他们说：‘这儿有3条死的短吻鳄，你准备好来接它们了吗？’”McClain说。

McClain的团队卸下短吻鳄，用厚厚的塑料布把它们包起来，然后放进了大冰箱。直到2019年2月，这些死鳄鱼才派上用场——生物学家将它们运移到LUMCON的一艘船上。这艘船有35米长，上面有4个实验室，并储存了供14个科学家生活3周的用品。McClain的研究计划是把它们沉到墨西哥湾3个不同的地方并做后续观察。

这个实验的原理非常简单：如果有吃的，“它们”就会来。这里的“它们”是指墨西哥湾的浮游动物、游泳动物以及在海底爬行或打洞的底栖动物。这些动物不能没有食物，然而海草和浮游藻类又不能在没有光的深海生存，因此生物学家猜测这些动物的食物主要来自海水上层“掉落”的海草或者动物残骸。McClain认为死去的短吻鳄很可能也给墨西哥湾的无脊椎动物带去了食物。研究这3条死鳄鱼的“命运”，或许能填补人们对深海食物链和碳循环的认知空白。

, Y% P0 b2 b& [4 j6 V$ C9 c

沉到墨西哥湾的一条死鳄鱼吸引来了等足目动物（图片来自LUMCON）

McClain的团队虽然不是世界上第一个研究沉在海底的动物残骸的，却是第一个拿爬行动物下手的。最近几年，生物学家为了研究“海底清道夫”，向世界各地的海底——不管是深海还是浅海、冷水还是暖水，从加州到地中海，从日本到南极——“扔”了不少东西：鲸鱼残骸、火鸡、鲨鱼头、死猪、鱼骨、牛骨……“我想想都觉得不可思议，”McClain说道，“就在两三千米深的海里有着与陆地动物完全不同的动物，它们吃任何沉下去的能吃的东西。”

这项研究不是一时兴起。关于深海生物的更精细的研究结果，已经帮助生物学家更好地了解深海生物多样性和演化。根据一项最近发表的研究，这些“海底清道夫”在1亿年前就已经出现（意味着它们与恐龙生活在同一个时代），它们的“祖先”很有可能吃过蛇颈龙的肉。

3 o- n5 J4 Q" w6 L+ `5 S( L& U

McClain的研究也可以帮助科学家推测这些生活在食物匮乏的海底的生物是如何随着食物的变化而演化的。（比如它们以前吃的是恐龙肉，那么恐龙的灭绝给它们造成了什么影响呢？）McClain还补充说，他的实验可以让科学家更好地预测深海生物如何响应气候变化造成的碳含量变化。“如果给它们一点点食物会发生什么？如果多给它们一些食物又会怎样？”McClain说，“或许我们可以预测未来海洋里哪些生物会成为大赢家。”

只有一片漆黑？

深海是地球上最大的生态系统——地球表面积的1/2以上被淹没在至少2000米深的海水中。然而，深海也是最不适宜生物生存的。

) V! Y7 V5 Y0 T3 D

事实上，在19世纪中叶以前，科学家们一直确信海洋里超过一定深度就没有生命了。用苏格兰动物学家、探险家Charles Wyvile Thomson 1873年写的The Depths of the Sea一书中的话说就是：“生物在海里分布的深度是有上限的，超过了上限，环境会变得非常奇特，那么大的压力下没有任何生物可以幸存。深海只有一片漆黑。”根据19世纪生物学家 Edward Forbes推测，那个“上限”是海面下550米。

& K( Z- t9 X2 J3 S2 e- B1 B* J

当时也有反对的声音。例如，1810年，法国博物学家Antoine Risso发现并命名了几种从地中海深处捞上来的鱼，其中包括在水深1500米捕获的发光巨口鱼（Stomias boa boa）。Risso结合自己和他人的发现，提出了一个假设：在水下随着深度的变化，会有不同的生物出现。

图片发光巨口鱼（图片来自Encyclopedia of Life）

发光巨口鱼是最早被科学家发现的深海生物之一，1810年被法国博物学家Antoine Risso命名（图片来自David Shale）

1818年，探险家John Ross行经西北航道时，发现一只海蛇尾缠在了1000米深处的探测绳上，这是在大西洋北部冰冷海域发现的第一只深海生物。19世纪60年代，工程师们从北大西洋2000米深处回收线缆时，发现上面附着了美丽的珊瑚、蛇尾和一些不常见的无脊椎动物。这一发现更加否定了生物分布有深度上限这一说法。

4 _4 q& B8 j3 t2 }' I

然而，Thomson又被认为是“第一个否定海底无生物论的人”。1872—1876年，他乘HMS Challenger（一艘英国战船，原本放置火炮的位置改建成实验室、工作间等）开始了探索之旅。Thomson和他的团队将小陷阱缠在4.8千米长的绳索上捕捉海底生物。据Thomson的描述，那些生物“无与伦比，它们色彩斑斓的身体还会发出彩虹般的磷光”。深海生物和浅海生物同样多样而美丽。Thomson坚信未来的科学家将深入了解这些生物：“一定要研究它们的分布规律、生活习性和与其他生物的关系。”

- w3 w" i+ N" A2 Q5 G% B

神秘的深海生物

6 [7 X, }, z* F" s: W. j' r7 Z, l

在那之后的150年里，科学家们尽可能地去完成Thomson提出的挑战。多亏技术的不断进步，科学家们得以发现更多前所未闻的生物，并进一步了解深海生物的能量流动。科学家们了解到，太阳光只能照射到海平面下几百米，这就意味着没有任何生物可以在水深超过1000米的地方依靠光合作用生存。他们也知道，只靠从表层沉降的鱼、海草、浮游动物残骸是无法填饱深海动物的肚子的，那么食物从表层到达海底一定还经过其他通路。这也是McClain投放短吻鳄的目的。

R. D+ y$ I" D7 m6 N

“人工降食物”这个点子很大一部分来自夏威夷大学的海洋生物学家Craig Smith。1980年，Smith还是加州大学圣迭戈分校（UCSD）斯克里普斯海洋研究所的一名研究生，抱怨着人们对海底生物了解得太少。当时科学家们虽然已经在深海发现了许多新物种，但依然对它们如何在贫瘠的环境中生存下来知之甚少。“我们已经确认海底具有较高的生物多样性，但生态学理论并不能解释这一切。”Smith说道。

, K; u% p4 W! m

早些年，海军深海探测器在加利福尼亚州卡塔利娜岛附近的海底发现了一具保存完整的鲸骸骨。Smith推测鲸落或许可以成为了解海底生物种类的现成的实验室。功夫不负有心人，1987年，Smith终于找到了一处鲸落——他用遥控车探索1200米深的海底峡谷时，发现了一具长达20米的鲸骸骨。当年11月，Smith和他的同事下潜了5次，在鲸骸骨上发现了一些细菌、螺、扇贝，以及之前从未见过的生物类群。他们的发现于1989年发布在Nature上，使海洋生物学家们对海底生物和海底生物残骸周围的生态系统的探索有了极大的飞跃。

在墨西哥湾深海生活的海星（图片来自Jason Bradley）图片

在墨西哥湾深海生活的透明的海参（图片来自Jason Bradley）图片

Smith知道自己能找到一处鲸落实在是捡到了宝，这背后的运气成分极大。为了继续研究鲸落，他认为应该人工制造一处鲸落。1992年，他与美国国家海洋和大气管理局（NOAA）签了个合作协议：若有鲸被冲上加州海岸，NOAA就给Smith打电话，让Smith带船将鲸拖到海里做实验。（有时候为了让鲸尸沉下去，Smith的团队得在鲸尸上开几个孔。）

1992、1996和1998年，Smith的团队共投放了3头灰鲸（Eschrichtius robustus），投放深度为1200~2000米，并在此后10年里研究它们的分解过程。他们发现，深海鲸落的分解可以分成几步：最先到来的是以软组织为食的动物，如盲鳗、银鲛、鲨鱼、端足目动物以及章鱼；之后，甲壳类和螺类会来吃掉鲸脂和骨头上剩下的肉；最后，更小的蠕虫、软体动物、细菌和螃蟹会分解掉余下的骨头。整个分解过程耗费1~10年不等，这取决于鲸落所在的深度：鲸落的位置越深，那里的“清道夫”就越少，那么所需的分解时间就越长。

# r9 l) @" \& |% z! y+ l

当鲸落到达海底后，章鱼和银鲛是较早到达享用“大餐”的深海生物（图片来自David Shale）

当鲸落到达海底后，章鱼和银鲛是较早到达享用“大餐”的深海生物（图片来自David Shale）

（未完待续。）

作者简介PROFILE

Y8 h( j* u$ \6 t) k: }! A

图片

周泽华

UC Berkeley在读

平常心学者，海洋生物爱好者

# Q' i/ Z) ]8 `" q5 ~

提拉米苏终极粉丝

文中部分图片版权来源不详，无法与著作权人一一取得联系，未能及时支付稿酬，在此表示由衷的歉意。有关著作权人可与我们联系。