海洋表面棲息的生物群落

編譯 無(wú)機(jī)客

遼闊的海洋和外太空的遙遠(yuǎn)區(qū)域有許多共同點(diǎn)。這些不可知的區(qū)域廣袤無(wú)邊，不斷延伸，由某些極端力量統(tǒng)治，生命的存在在那兒一般是例外，而不是慣例。然而，正如星辰散布在夜空中，聚合成星云或者一頭墜入其中就無(wú)法逃脫的無(wú)底黑洞，有一整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)棲息在海洋表面上，與天上的星辰一樣不計(jì)其數(shù)，神秘難解。

2007年的一個(gè)霧蒙蒙的早晨，麗貝卡 ? 赫爾姆（Rebecca Helm）沿著加利福尼亞的蒙特雷灣海岸散步，她回憶道，她那時(shí)“撿起塑料垃圾，就像每個(gè)深?lèi)?ài)海洋、想要保護(hù)它的人那么做”。她在枯萎的海草和破碎的貝殼之中，看到一些像半透明垃圾的東西，她撿起那東西，準(zhǔn)備丟棄。但結(jié)果它根本不是塑料。相反地，它是一種在海上度過(guò)一生、卻被沖上岸的生物的脆弱骨骼。

赫爾姆那時(shí)是一名經(jīng)驗(yàn)尚淺、即將開(kāi)始博士生研究的海洋生物學(xué)者，認(rèn)出這個(gè)生物是帆水母，一種類(lèi)似海蜇的生物，有一面硬帆板來(lái)讓它在海洋表面上四處活動(dòng)。赫爾姆說(shuō)，她在那一刻突然想明白，海龜之類(lèi)以這些生物為食的動(dòng)物為何最終會(huì)吞下那么多的塑料——帆水母這種小型無(wú)脊椎動(dòng)物的外觀和紋理酷似塑料，幾乎一模一樣。正如她后來(lái)了解到的，在許多相同因素（包括風(fēng)、海浪和洋流）的影響下，這些在海上漂流的無(wú)脊椎動(dòng)物常常最終和塑料進(jìn)入相同的場(chǎng)所。正是相同的因素讓垃圾集中到海洋的特定區(qū)域里。

帆水母屬于一類(lèi)名叫“漂浮生物”、永久棲息在海洋表面的神秘莫測(cè)的生物和有機(jī)體。它們生活在遙遠(yuǎn)的海洋上，難以接近，這意味著科學(xué)家在過(guò)去一個(gè)世紀(jì)里僅僅零星研究過(guò)它們，在2007年之前的論文中，只有極少數(shù)提到漂浮生物，在2007年之后這類(lèi)論文也僅僅超過(guò)100篇而已。目前，有大約20種已知的漂浮生物，其中包括手掌大小的甲殼動(dòng)物、刺細(xì)胞動(dòng)物、海螺、海蛞蝓，甚至還有一種昆蟲(chóng)和一種大型原生生物（漂浮的海藻馬尾藻）。就像每年進(jìn)入海洋的1 100萬(wàn)噸塑料一樣，漂浮生物也積聚在海洋的“垃圾帶”里——那些區(qū)域因?yàn)楸环Q(chēng)為大洋環(huán)流的大型洋流而形成，人類(lèi)清除塑料污染的努力一直著眼于此。海洋表面群落在這些環(huán)境中興旺繁衍，但我們對(duì)它們的研究不足。當(dāng)赫爾姆和其他研究者揭開(kāi)這些群落及他們提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的更多內(nèi)幕，一些人在質(zhì)疑，那些本意良好的項(xiàng)目是否實(shí)際上造成的壞處大于好處。

漂浮生物常常呈現(xiàn)為藍(lán)色或紫色，譬如這種銀幣水母。科學(xué)家假定，這種著色既是偽裝，也是一種抵御射紫外輻射的方式

“我不認(rèn)為那些試圖將塑料從海洋中清除的人在企圖殺害漂浮生物。”赫爾姆告訴《科學(xué)家》雜志。但她形容了她見(jiàn)到某些清潔塑料垃圾倡議在面對(duì)他們所用技術(shù)在環(huán)境影響方面的隱患時(shí)，保持了緘默。“我已經(jīng)注意到關(guān)于海洋表面生態(tài)系統(tǒng)會(huì)有什么遭遇的討論的缺位。因此，我真心想要讓那些生活在海洋表面的生物進(jìn)入更廣泛的對(duì)話中。”

認(rèn)識(shí)漂浮生物

2018年秋天，那時(shí)在北卡羅來(lái)納大學(xué)阿什維爾分校的赫爾姆在推特上瀏覽內(nèi)容時(shí)，注意到“海洋清理”發(fā)布的一個(gè)帖子。這家公司在五年前由一個(gè)高中生建立，旨在應(yīng)對(duì)塑料污染問(wèn)題，采用的方式在多年間不斷變化，從以可再生能源供能的平臺(tái)變成目前的方式，即用兩艘船以U形網(wǎng)拖過(guò)洋面——但他們的愿景在很大程度上保持不變：到2040年時(shí)打撈出海洋中90%的塑料。

赫爾姆說(shuō)，她看到那條推特時(shí)，立刻想到了漂浮生物，她在這個(gè)團(tuán)體分享的浮起的捕撈網(wǎng)照片中能清楚地看見(jiàn)漂浮生物。她一頭鉆進(jìn)文獻(xiàn)，尋找關(guān)于該項(xiàng)目可能如何影響海洋表面生態(tài)系統(tǒng)的研究。除了一隊(duì)俄羅斯科學(xué)家在20世紀(jì)五六十年代對(duì)于太平洋洋面生存的物種的一次系統(tǒng)表征分析，對(duì)于漂浮生物的所知少得驚人。不久后，她開(kāi)始親自研究漂浮生物，發(fā)表論文，撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文，強(qiáng)調(diào)漂浮生物未被認(rèn)識(shí)到的重要性，呼吁大家關(guān)注“海洋清理”組織可能引起的潛在危害。她對(duì)于漂浮生物的公開(kāi)支持吸引了一些對(duì)于研究漂浮生物及其與塑料的關(guān)系感興趣的合作者。

其中的一位，便是德魯?麥克沃特（D r e w McWhirter），他是2019年“漩渦遠(yuǎn)征”倡議的首席科學(xué)家，該項(xiàng)目追蹤長(zhǎng)距離游泳健將本 ? 勒孔特（Ben Lecomte）橫渡太平洋的壯舉，吸引社會(huì)公眾關(guān)注海洋污染問(wèn)題。在80天里，麥克沃特生活在一艘20米長(zhǎng)的支援船“發(fā)現(xiàn)號(hào)”上，支持著在海中游泳的勒孔特，同時(shí)進(jìn)行每日拖網(wǎng)打撈，取得太平洋垃圾帶（GPGP）中的塑料微粒和漂浮生物樣本，赫爾姆則在陸地上用成像軟件來(lái)標(biāo)記出照片里的生物。

他們的研究結(jié)果在去年以預(yù)印本形式發(fā)表，顯示了盡管在太平洋垃圾帶中到處都有生物，但無(wú)論塑料還是漂流生物，都不是均勻分布的。已經(jīng)離開(kāi)科學(xué)界的麥克沃特說(shuō)，海洋中心不存在“垃圾山”。相反，“垃圾是分散的，存在一簇簇的垃圾”，大量的漂浮生物和塑料垃圾之間正面地相互關(guān)聯(lián)。

盡管時(shí)至今日，我們對(duì)于漂浮生物的所知仍然相對(duì)稀少，迄今為止的研究已經(jīng)揭示，這些生物既陌生又熟悉。太平洋垃圾帶作為一處棲息地，與珊瑚礁有許多共同之處，包括貧營(yíng)養(yǎng)的海水、高紫外線暴露，從而導(dǎo)致相似的適應(yīng)方式。像珊瑚一樣，一些漂浮生物擁有內(nèi)部共生體來(lái)獲得額外的營(yíng)養(yǎng)，幾乎所有漂浮生物都是藍(lán)色或紫色的，這也和許多珊瑚相同。一種假設(shè)表明這種著色反射更多光線，另外也和偽裝有關(guān)，赫爾姆說(shuō)。

那種偽裝支持了大洋食物網(wǎng)，漂浮生物在其中同時(shí)充當(dāng)了捕食者和獵物。譬如說(shuō)，浮游的海蛞蝓捕食僧帽水母，僧帽水母又誘捕小型魚(yú)類(lèi)和甲殼動(dòng)物。漂浮生物也是其他海洋生物的主要食物源，其中包括一些瀕危物種和重要經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)，前者諸如赤蠵龜和黑背信天翁，后者就如稚魚(yú)階段的大西洋鱈魚(yú)和鮭魚(yú)（鮭科）。

科學(xué)家目前也在審視漂浮生物可能在更大尺度上發(fā)揮的作用。赫爾姆與同事們最近將漂浮生物與28種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相聯(lián)系，其中包括它們成為海洋和大氣之間界面化學(xué)中介的潛力。赫爾姆說(shuō)：“漂浮生物生活在海洋的‘皮膚’上，我不認(rèn)為誰(shuí)會(huì)質(zhì)疑我們的皮膚健康在保護(hù)我們和身體方面的重要性。”2021年，一支國(guó)際團(tuán)隊(duì)相似地將漂浮生物與全球氣溫調(diào)節(jié)聯(lián)系在一起，作者們?cè)谡撐闹袑?xiě)道，漂浮生物通過(guò)它們吸收太陽(yáng)輻射、固碳并在大氣與海洋之間物質(zhì)與能量的交換中發(fā)揮中介作用。

落入清潔論戰(zhàn)的陷阱

赫爾姆告訴《科學(xué)家》雜志，她開(kāi)始敲響警鐘，提出“海洋清理”組織忽視了他們的工作對(duì)漂浮生物的潛在危害后，該組織聯(lián)系了她，提出見(jiàn)面討論她的憂慮。然而，當(dāng)赫爾姆要求召開(kāi)公開(kāi)討論會(huì)后，雙方的對(duì)話戛然而止。“他們做的許多事，他們的項(xiàng)目取得的這么多成功，都是因?yàn)樗麄兠鎸?duì)公眾的傳播。所以，對(duì)我來(lái)說(shuō)，十分重要的一點(diǎn)是關(guān)于影響的討論要在公開(kāi)討論會(huì)中進(jìn)行。”她確實(shí)通過(guò)電子郵件和該組織的一些科學(xué)家溝通過(guò)，但公開(kāi)會(huì)面從未發(fā)生。

赫爾姆是“海洋清理”最直言不諱的反對(duì)者之一，但她不是該項(xiàng)目的唯一一位批評(píng)者。在推特和學(xué)術(shù)出版物中，其他科研人員早已從各方面痛批過(guò)這個(gè)項(xiàng)目，從項(xiàng)目的碳足跡直至項(xiàng)目的財(cái)務(wù)伙伴。挪威咨詢(xún)公司SALT在一份2021年研究中分析了“海洋清理”的001系統(tǒng)，那是他們塑料收集技術(shù)的早期版本，不包括一些減少對(duì)野生動(dòng)物的傷害而做出的改動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)，捕撈網(wǎng)每小時(shí)能遭遇多達(dá)400億只浮游動(dòng)物，其中有許多會(huì)因此死亡。多位科學(xué)家也已經(jīng)指出，將一張網(wǎng)架在兩艘船之間拖行，這本質(zhì)上就是拖網(wǎng)捕撈，一種長(zhǎng)期以來(lái)飽受譴責(zé)的漁業(yè)操作。“海洋清理”組織澄清說(shuō)，他們緩慢拖動(dòng)捕撈網(wǎng)，可移動(dòng)的物種都能逃脫，每張網(wǎng)還設(shè)計(jì)有一個(gè)工程師能打開(kāi)的逃脫口。但此前部署的捕撈網(wǎng)確實(shí)纏住過(guò)海龜。

漂流的世界

在遠(yuǎn)離海岸的地方，海洋被若干巨大環(huán)流支配，這些環(huán)狀洋流連續(xù)不斷地把廢棄物吸入環(huán)流中心。除了積聚浮木和海藻，一個(gè)環(huán)流還可能包括多達(dá)18萬(wàn)億件塑料廢棄物。在那些廢棄物中也混有生物——混雜了甲殼動(dòng)物、刺細(xì)胞動(dòng)物、海蛞蝓、海螺和其他有機(jī)體，它們被統(tǒng)稱(chēng)為漂浮生物。科學(xué)家如今在研究這些大洋中的漂浮生物的獨(dú)特適應(yīng)能力，以及它們?cè)诖笱笊鷳B(tài)系統(tǒng)中可能扮演的角色。

對(duì)這些批評(píng)給出回應(yīng)的一個(gè)人是馬蒂亞斯 ? 埃格（Matthias Egger），“海洋清理”的首席海洋領(lǐng)域科學(xué)家，他的工作是進(jìn)行研究，幫助“海洋清理”的工程師們?cè)O(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品。這份工作常常與塑料有關(guān)，涉及塑料垃圾的來(lái)源，海水中的塑料如何移動(dòng)，能移動(dòng)多遠(yuǎn)，能構(gòu)成什么危害，但在本質(zhì)上，漂浮生物群落也與同樣的問(wèn)題有關(guān)。

盡管漂浮生物并未納入“海洋清理”在2018年做的第一份環(huán)境影響評(píng)估，但2021年發(fā)布的一份評(píng)估提到捕撈網(wǎng)有可能危害漂浮生物的物種，在最近幾年里，“海洋清理”的科學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)始在部署裝置時(shí)對(duì)漂浮生物取樣。在2021年發(fā)表的一篇論文中，埃格和同事再次證實(shí)，漂浮生物和塑料在太平洋垃圾帶中無(wú)所不在，不過(guò)分布是一塊塊的。然而，他們的研究工作表示漂浮生物的豐度與塑料積聚并不直接相關(guān)，這點(diǎn)與赫爾姆及同事的發(fā)現(xiàn)形成鮮明對(duì)比。埃格說(shuō)，因?yàn)樗芰虾推∩锒加性S多不同外形，一些主要是因?yàn)轱L(fēng)而移動(dòng)，其他塑料和漂浮生物是由于洋流或波浪而移動(dòng)，沒(méi)有跡象表明漂浮生物和塑料一起積聚。

研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)利用這個(gè)發(fā)現(xiàn)來(lái)完善他們追蹤塑料的模型，“海洋清理”成員用這個(gè)模型來(lái)尋找目標(biāo)，到污染最為嚴(yán)重的海域作業(yè)，也識(shí)別出塑料垃圾污染的熱點(diǎn)地區(qū)，那兒棲息的生物也許較少。此外，埃格在用捕撈網(wǎng)的前后對(duì)漂浮生物進(jìn)行取樣，假如群落層面有發(fā)生任何變化的話，他就能確定到底是什么變化。“有了這些新數(shù)據(jù)，我們的目標(biāo)是完善對(duì)于那些物種的了解，它們確實(shí)是我們需要密切注意的關(guān)鍵物種。”另外，項(xiàng)目工程師已經(jīng)對(duì)捕撈網(wǎng)做出改進(jìn)，包括采取更大的網(wǎng)眼尺寸，從而讓意外捕捉到海洋生物的可能性降到最低。在把捕撈網(wǎng)拖上船之前，船員讓捕撈網(wǎng)在海中靜置多達(dá)一小時(shí)，從而給予生物們逃脫的時(shí)間。埃格說(shuō)，傷害海洋生命的風(fēng)險(xiǎn)是他嚴(yán)肅看待的一方面，而且這“正是我們目前只有一套清理系統(tǒng)，而不是十套清理系統(tǒng)的原因”。

不管怎樣，赫爾姆都在繼續(xù)發(fā)出批評(píng)，部分原因是她認(rèn)為科學(xué)應(yīng)當(dāng)走在海洋清理的前面。“在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)火并沒(méi)有阻止他們推進(jìn)設(shè)計(jì)方案，但我認(rèn)為，這已經(jīng)讓他們置于持續(xù)壓力下，他們得要嚴(yán)肅地看待這個(gè)影響。”赫爾姆說(shuō)。

她指出另一個(gè)團(tuán)體以更加深思熟慮的方式來(lái)應(yīng)對(duì)海洋塑料垃圾的問(wèn)題。以加州為大本營(yíng)的海洋航行研究所分發(fā)地理定位標(biāo)簽給經(jīng)過(guò)太平洋垃圾帶的志愿者，讓他們標(biāo)記出大塊的廢棄物，譬如“鬼網(wǎng)”，也就是漫無(wú)目標(biāo)地漂浮在海洋中的廢棄漁網(wǎng)。標(biāo)記出垃圾不僅能讓船只避開(kāi)它們，也讓它們搖身一變，成為追蹤洋流的信標(biāo)。一旦有足夠多的垃圾被標(biāo)記出來(lái)，一艘帆船就能出海去回收地理定位標(biāo)簽和它們標(biāo)記出的垃圾。2020年，海洋航行研究所完成史上最大規(guī)模的單次清理行動(dòng)，從海洋中打撈出103噸垃圾。赫爾姆說(shuō)，以標(biāo)記出的一件件垃圾為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)多得多的成績(jī)，帶來(lái)更少的環(huán)境影響。

然而，不是人人都贊同赫爾姆的觀點(diǎn)，即“海洋清理”的方式完全不適當(dāng)。許多研究者與《科學(xué)家》雜志交流時(shí)，指出海洋的面積龐大，漂浮生物重新占據(jù)棲息地的速度很快，而且塑料污染的威脅就在眼前，這些都是應(yīng)該推進(jìn)海洋清理的理由。“因?yàn)榍謇頃?huì)影響漂浮生物，就不清理海洋，這樣的想法相當(dāng)可笑。”麥克沃特說(shuō)，并補(bǔ)充說(shuō)他見(jiàn)到“海洋清理”使用的捕撈網(wǎng)網(wǎng)眼“大得足以讓漂浮生物穿過(guò)”。加州大學(xué)圣迭戈分校的榮休教授鄭蘭娜一生都在研究海黽屬漂浮生物物種，她也注意到海洋中任何東西——無(wú)論是塑料還是漂浮生物——的稠密漂浮聚集很罕見(jiàn)。“因此……就算我們嘗試清理海洋，也不會(huì)真正地大幅影響洋面的生物群落。”

魯伊 ? 阿爾布開(kāi)克（Rui Albuquerque）是葡萄牙阿威羅大學(xué)的一名博士生，他的博士論文聚焦于漂浮生物。他說(shuō)，他至今的研究表明，那些物種有足夠的功能冗余性——意味著許多物種能扮演相似的生態(tài)角色——因此任何組成上的變化都會(huì)被群落的其他成員補(bǔ)償。“我認(rèn)為，要點(diǎn)是漂浮生物表現(xiàn)得比我們本以為的強(qiáng)韌得多。”他告訴《科學(xué)家》雜志，“就算你移除一群生物，另一群生物總是能代替它的生態(tài)位，就算環(huán)境條件改變，漂浮生物似乎也能適應(yīng)。”

在打撈垃圾的同時(shí)進(jìn)行科研

在“海洋清理”本身的研究之外，埃格也提議在該團(tuán)體每年進(jìn)行的漫長(zhǎng)而花費(fèi)極大的航程中為其他科學(xué)家收集數(shù)據(jù)。譬如，他最近與史密森環(huán)境研究中心合作，探究入侵物種是否在橫渡太平洋（入侵物種可能是做了廢棄物的搭車(chē)客，并在遠(yuǎn)行中以漂浮生物為食物）。“海洋清理”團(tuán)隊(duì)也已經(jīng)為鄭蘭娜收集了樣本，使得她能調(diào)查海黽如何與塑料相互作用。“我們定期出海，所以我們最終能獲得數(shù)據(jù)……與其他科學(xué)家一起幫助填補(bǔ)關(guān)于這些我們所知甚少的生態(tài)系統(tǒng)的知識(shí)鴻溝。”埃格說(shuō)。

同時(shí)，赫爾姆最近到了喬治城大學(xué)工作，正在為職業(yè)生涯的新階段做準(zhǔn)備。她的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始解答的許多問(wèn)題依然在很大程度上從未被人研究過(guò)，包括全球海洋中的漂浮生物群落呈現(xiàn)什么面貌，是否擁有季節(jié)性模式，對(duì)于全球生態(tài)進(jìn)程有如何重要的貢獻(xiàn)。她說(shuō)，研究者需要的是更多數(shù)據(jù)，她和多位同事為此而在最近建立了“全球海洋表面生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)盟”，鼓勵(lì)公眾遞交漂浮生物和塑料垃圾目擊報(bào)告。赫爾姆說(shuō)，有了這種眾包數(shù)據(jù)后，她希望能繼續(xù)揭開(kāi)大洋的謎團(tuán)。“一定還有好多工作要做，我很興奮能夠參與進(jìn)來(lái)。”

赫爾姆說(shuō)，當(dāng)她第一次在沙灘上發(fā)現(xiàn)一個(gè)脫水的帆水母時(shí)，她怎么也猜不到，她會(huì)在某天成為公海生物多樣性方面的一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)性發(fā)言者。但是正如她在多年后注意到的，存在于海洋和天空之間的界面中的生物已經(jīng)改變她的人生。她曾在2021年這么表示：“我從未打算研究海洋表面，但我現(xiàn)在相信，這個(gè)被遺忘的世界是地球上的一個(gè)最為重要的場(chǎng)所。”

資料來(lái)源 The Scientist