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Nov. 15 2021

鬚鯨的食量是先前認為的三倍,就連排泄物都是寶!

  • 座頭鯨(圖中是一頭在加州外海的個體)會排泄大量富含鐵質的糞便,對於海洋的養分循環非常重要。PHOTOGRAPH BY JOHN DURBAN

    座頭鯨(圖中是一頭在加州外海的個體)會排泄大量富含鐵質的糞便,對於海洋的養分循環非常重要。PHOTOGRAPH BY JOHN DURBAN

  • 這項近期研究標記的一頭座頭鯨從水中衝出來進食。座頭鯨的嘴裡有鯨鬚板,會把微小獵物過濾出來。PHOTOGRAPH BY MATTHEW SAVOCA

    這項近期研究標記的一頭座頭鯨從水中衝出來進食。座頭鯨的嘴裡有鯨鬚板,會把微小獵物過濾出來。PHOTOGRAPH BY MATTHEW SAVOCA

  • 一頭座頭鯨在靠近東加的太平洋游泳。PHOTOGRAPH BY GREG LECOEUR, NAT GEO IMAGE COLLECTION

    一頭座頭鯨在靠近東加的太平洋游泳。PHOTOGRAPH BY GREG LECOEUR, NAT GEO IMAGE COLLECTION

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藍鯨是全世界最大的動物,一天可以攝食高達16噸浮游生物,這對海洋健康有重大影響。

座頭鯨(圖中是一頭在加州外海的個體)會排泄大量富含鐵質的糞便,對於海洋的養分循環非常重要。PHOTOGRAPH BY JOHN DURBAN

座頭鯨(圖中是一頭在加州外海的個體)會排泄大量富含鐵質的糞便,對於海洋的養分循環非常重要。PHOTOGRAPH BY JOHN DURBAN

一切都是從一個簡單的問題開始的:鬚鯨的食量是多少?

因為座頭鯨、露脊鯨、藍鯨等鬚鯨大多在數十至數百公尺深的水域覓食,所以我們無法輕易觀察牠們的行為。而如果為了解答這個問題,試圖圈養這麼大的動物(藍鯨身長達30尺,是地球上最大的動物)來監測牠們的日常進食模式,那會是既不理想又不可能的做法。此外,有些物種會大量進食幾個月,然後在那一年其餘時間完全不吃東西,這讓我們更難追蹤牠們的食物攝取情況。

「這是一個非常基本的問題,我以為我們在30-50年前就該解決的,但從來沒人測量過。」馬修.薩沃卡(Matthew Savoca)說,他是加州史丹佛大學霍普金斯海洋研究站的博士後研究員,也是國家地理探險家。

對薩沃卡而言,這是一個比基礎科學和旺盛好奇心更加深入的問題。鬚鯨的食量與其排便量成正比;而鯨魚糞便是海洋生產力的主要部分之一,為各式各樣的海洋生命形式提供珍貴能量及營養素。

最近,在國際合作者的幫助下,薩沃卡決定找到這個問題的答案。該團隊在大西洋、太平洋、南冰洋的鬚鯨身上裝備了先進的追蹤技術。鬚鯨以其顎板上的鬚狀物而得名,這種鬚狀物會捕捉磷蝦和浮游動物等微小獵物。該團隊也利用無人機來測量磷蝦濃度。

他們的研究於11月3日發表在《自然》(Nature)期刊上,結果令人震驚:鬚鯨的食量比先前估計的遠遠更多。舉例來說,一頭藍鯨每天平均吃16噸的食物,這大約是科學家原本以為的三倍。

並未參與該研究的愛丁堡大學海洋科學家珊恩.亨利(Sian Henley)說:「這項研究顯示,鬚鯨在我們的生態系中扮演的角色比我們以為的更加重要。」那是因為目前已知的14種鬚鯨對於在海洋中移動碳、氮、鐵等重要營養素是非常重要的,牠們主要是透過排泄來發揮這項作用。

鯨魚便便比你以為的更重要

座頭鯨與其他鬚鯨會排泄大量富含鐵質的糞便,對於海洋的養分循環流動非常重要。

亨利說,這項新資訊也「告訴我們,我們需要盡可能以最大規模改善海洋保護與管理,特別是南冰洋」。南極洲外的水域特別容易受到人類活動的影響,這有很大一部分原因是氣候變遷帶來的溫度上升,以及擾亂營養素正常循環的過度捕撈,這些原因也可能傷害鬚鯨的食物來源,包括磷蝦。這種現象帶來的破壞特別大,因為這些鯨魚還在從幾世紀的捕鯨活動中逐漸恢復。

他說,因為鯨魚的數量持續回升,牠們在回收營養素方面的功能應該會再次復原養分循環,並促進磷蝦生長。

「聊勝於無」 

為了估計鬚鯨的食量,科學家先前根據牠們的體型及活動量,並參照相關或相似體型的動物來分析鬚鯨的代謝需求。舉例來說,生物學家透過測量虎鯨的食量來推斷座頭鯨或藍鯨會吃什麼。

「當你認真研究這些動物的行為、生態學、生理學時,」薩沃卡說:「就會發現藍鯨及座頭鯨跟虎鯨是非常非常不一樣的。」他承認,早期的嘗試「聊勝於無,但其實不是非常好的猜測」。

為了調查,薩沃卡的團隊標記了來自七種鬚鯨的321頭鯨魚,包括座頭鯨、藍鯨、長鬚鯨、弓頭鯨、南極小鬚鯨、布氏鯨,以及北大西洋露脊鯨。

他們的標記是在鯨魚背上用特殊黏膠裝上有加速計、磁力計、全球定位系統、光感測器、迴轉儀、相機的設備,薩沃卡把這種標記稱為「鯨魚iPhone」。正如我們的手機能顯示我們一天走了幾步,鯨魚iPhone也能測量鯨魚進行幾次衝刺,以及在什麼深度衝刺。鬚鯨經常透過衝刺來捕食,也就是在水中以平行或垂直方向張著嘴巴很快加速。

這項近期研究標記的一頭座頭鯨從水中衝出來進食。座頭鯨的嘴裡有鯨鬚板,會把微小獵物過濾出來。PHOTOGRAPH BY MATTHEW SAVOCA

這項近期研究標記的一頭座頭鯨從水中衝出來進食。座頭鯨的嘴裡有鯨鬚板,會把微小獵物過濾出來。PHOTOGRAPH BY MATTHEW SAVOCA

該團隊也使用無人機測量鯨魚嘴巴的大小,這讓他們能計算鯨魚在這種衝刺時含進嘴裡的水量。他們還使用聲納來計算生活在鯨魚棲地的磷蝦密度,使他們能確認鯨魚每次衝刺時會吞下多少這種類似蝦子的微小動物。

他們將這些數據結合起來之後發現,受到標記的鯨魚每天吃的磷蝦量是體重的5%到30%之間;而先前的估計則表示,鬚鯨每天的攝食量不到體重的5%。

磷蝦失蹤之謎

薩沃卡說,這項發現也協助解決了另一個謎題:為什麼南極洲外的海洋沒有大量磷蝦?鬚鯨是這種小型甲殼類的主要捕食者,牠們在1900年代幾乎被人類消滅,薩沃卡將那段工業捕鯨的時代稱為「地球史上最有效又最高效的滅絕活動之一」。

根據薩沃卡的說法,儘管愈來愈多人捕捉磷蝦來製作魚飼料及營養豐富的磷蝦油,但這項產業並未大到足以解釋為什麼極區水域沒有充滿這種對於鯨魚、海豹等動物而言至關重要的食物來源。

在1980年代晚期,海洋生物地球化學家約翰.馬丁(John Martin)提出假設:因為南冰洋缺乏鐵質,所以限制了浮游植物的數量,而浮游植物是磷蝦的主要食物來源之一。植物與動物只需要微量鐵質,卻無法在沒有鐵的情況下生存。

後續實驗顯示,鯨魚糞便是海洋中最富含鐵質的物質之一。這種鐵質來源加上撒哈拉沙漠的塵土和其他陸地上的來源,一起形成南冰洋鐵循環的中樞。鯨魚藉由進食、消化、排泄磷蝦,並透過牠們的漂浮糞便將鐵從海洋深處帶到海面,使浮游植物──即磷蝦的主要獵物──能利用鐵。愈多糞便就會產生正向回饋循環,因為愈多浮游植物就代表愈多磷蝦,也就能支持愈多鯨魚。

一頭座頭鯨在靠近東加的太平洋游泳。PHOTOGRAPH BY GREG LECOEUR, NAT GEO IMAGE COLLECTION

一頭座頭鯨在靠近東加的太平洋游泳。PHOTOGRAPH BY GREG LECOEUR, NAT GEO IMAGE COLLECTION

薩沃卡說,由於南極鬚鯨的數量仍在增加,尤其是南方長鬚鯨和小鬚鯨的數量,所以磷蝦的數量尚未恢復是很合理的。不過,正面的跡象已經出現了:南大西洋西部的座頭鯨數量已經從20世紀中葉的僅僅450頭增加到2萬5000頭。

沒這麼簡單

倫敦帝國理工學院的海洋生物地球化學家艾瑪.卡文(Emma Cavan)稱讚這項研究,但指出這項研究說「磷蝦數量下降的原因只是鯨魚數量下降而已」,是「將事實過於簡化」。氣候變遷與捕撈也造成了影響。

舉例來說,氣候在極區變遷得更快,所導致的變化也會減少浮游植物的數量,例如更溫暖、更酸的海水。

卡文說,即使如此,這項研究仍是一個強而有力的提醒,顯示健康的海洋需要鯨魚,以及鯨魚的排泄物。

 

延伸閱讀:異常瘦弱的瀕危北大西洋露脊鯨,這個警訊代表什麼? / 為什麼座頭鯨無法吞下人類?

 

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