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水母串通细菌改变海洋食物网
#生物
(文/Ed Yong)墨西哥湾死亡区域的面积达22000多平方公里,超过了以色列的国土面积。虽然它被名为死亡区域,但这里仍充满了生命气息。这片水域中满是肥料、生活污水和工业废水,这些污染物使得藻类生长得格外繁盛,消耗掉了水里的氧气,致使鱼类和其他水生生物无法生存,死亡区域便成了水母的天下。 这里常有成千上万只水母聚集起来,不仅有本地的海月水母 Aurelia aurita 和五卷须金黄水母 Chrysaora quinquecirrha ,还有澳洲斑点水母 Phyllorhiza punctata 这样的外来者。这些水母群呈凝胶状,绵延数英里,用搏动的水母伞和带刺的触须将整片海洋覆盖。在最密集的地方,每立方米水里就有上百只水母,它们对沙滩、渔业、工业生产及生态系统都带来了一定影响。 水母潮形成的原因尚不明确。可能因为过度捕捞,造成了竞争者的减少;也可能是人造物如船类及帆具的残骸,为水母的幼虫创造了栖息地;或者由于人类向海洋中排放了大量污染物,从而使得水温升高,水里溶氧减少,造成了只有水母才能茁壮生长的环境。 海洋生物学家认为水母潮本身是一种自然现象,但是它现在变得越来越多见了。无论是在墨西哥湾还是在地中海或日本海岸,一旦有不同寻常的水母潮出现,相关的报道就会铺天盖地,人们担心海洋正在被水母一点点的蚕食。 来自多芬岛海洋实验室罗伯特•康登(Robert Condon)的发现证实这种担忧不无道理。康登研究了切萨皮克湾的水母潮后发现,水母潮导致海洋的食物网发生了变化。他追踪了这个食物网中碳元素的流动,发现水母将碳元素转给了细菌,后者又将碳变成二氧化碳释放到空气中。结果,海洋失去了宝贵的食物能量,而这些能量本应供给鱼类这样大一些的动物的。 人们通常认为水母处于能量终端,它们吃掉大量浮游生物,但极少有动物以它们为食,结果到水母体内的碳就会被困住,不能传递到食物网的其他部分。但是,康登发现这一想法太过于简单。 水母可能不容易被吃掉,但是它们会向周围的水体中排放大量的有机物,这些有机物是黏液和水母排泄物的混合物,其中的碳含量为氮含量的25到30倍,而海洋中大多数有机物中碳含量仅为氮含量的6倍。这些黏液和排泄物可能引不起我们的食欲,但却是细菌的饕餮盛宴。 康登从切萨皮克湾的一个河口捕获了两种形成水母潮的水母——淡海栉水母 Mnemiopsis leidyi 和五卷须金黄水母,来研究它们的排泄物对细菌的影响。他先将这些水母在水桶中培养,然后捞出水母,观察细菌在其废水中的生长情况。在六到八小时内,这些细菌便消耗掉了一半至全部水母的代谢废物。 如果细菌能将水母代谢废物中的碳富集在体内,则对生态系统不会造成影响。这些细菌会被浮游生物吃掉,这样便能为鱼类及其他动物提供更多的能量。 但事情并非如此。康登发现细菌在含水母代谢废物的水中不会生长或繁殖得更快,甚至长得更慢。它们迅速的将多余的碳代谢为二氧化碳,然后释放到大气中。细菌没有将碳元素在食物网中传递,而是使其完全脱离了海洋,康登称之为“水母碳转轨”。 这一现象大大转变了海洋中的能量流动方式,从而保证了水母的统治地位。康登认为随着海洋温度持续升高,这种不良影响只会越来越大,因为海水越温暖,水母就越繁盛。例如,切萨皮克湾春季海水的温度在过去40年里有所升高,五卷须金黄水母就在比往年早些时候更加迅速地形成了水母潮。 人们还不太清楚在开放海域里情况会是怎么样,最起码这些水里有很多像海龟和旗鱼这样的食肉动物,它们可以吃掉水母。不管怎样,人们预测水母潮会越来越大,越来越普遍,康登的实验结果也表明海洋的未来的确令人担心。 博主介绍: Ed Yong,著名科学作者。他白天在英国癌症研究中心上班,晚上回家写他自己的科普博客Not Exactly Rocket Science。他的文章被众多知名刊物采用,包括New Scientist, Nature, the Economist, the Guardian, the Daily Telegraph以及SEED等。