蓝鲸是世界上最大的动物，它们每天消耗的浮游生物多达16吨，这对海洋健康有着重大影响。
座头鲸（摄于加州）排出大量富含铁的粪便，这对海洋养分循环非常重要。摄影：JOHN DURBAN
撰文：CARRIE ARNOLD
一切始于一个简单的问题：须鲸的食量有多大？
须鲸（包括座头鲸、露脊鲸、蓝鲸等）大多在几百米深的海底觅食，因此我们很难观察它们的行为。而且，想要通过圈养这么大的动物（蓝鲸身体长达30米，是地球上最大的动物），监测它们的日常进食模式，来回答这个问题，既不合适，也不可能。更重要的是，一些物种在一年的几个月里狼吞虎咽，其他时候则禁食，这更增加了追踪食物摄入量的难度。
“这是一个基本问题，我原以为30、40、50年前，我们就有了答案，但事实上没有人测量过，”加州斯坦福大学霍普金斯海洋站的博士后研究员、国家地理探险家Matthew Savoca说。
在Savoca看来，这个问题比基础科学更深入，令他感到非常好奇。须鲸的食量与排泄量成正比。鲸的粪便是海洋生产力的重要组成部分，为大量海洋生物提供了宝贵的能量和营养。
最近，在国际合作者的帮助下，Savoca开始寻找答案。研究团队利用先进的追踪技术，给大西洋、太平洋和南大洋的须鲸配备了跟踪装置。他们还借助无人机测量磷虾的聚集情况。须鲸，得名于上颌的角质鲸须，通过鲸须滤食磷虾和浮游动物等微小的猎物。
研究结果令人震惊：须鲸的食量比之前估计的多得多。例如，一头蓝鲸每年平均要吃16吨食物，是科学家以为的3倍。研究结果发表于11月3日的《自然》杂志。
“这项研究表明，须鲸在生态系统中的作用比我们以为的要重要得多，”爱丁堡大学的海洋科学家Sian Henley说。这是因为在海洋中运送碳、氮和铁等重要营养物质方面，已知的14种须鲸起到了至关重要的作用，主要是通过它们的粪便。Henley没有参与此次研究。
Henley说，新信息还“告诉我们，我们需要尽可能大规模提升对海洋的保护和管理，尤其是南大洋。”南极海洋很容易受到人类影响，主要是因为气候变化导致气温上升和过度捕捞扰乱了营养物质的正常循环，这可能会伤害磷虾和须鲸的其他食物来源。在经历了几个世纪的捕捞后，这些鲸仍在恢复过程中，因此这一现象尤其具有破坏性。
随着鲸的数量继续回升，它们将回收养分，再一次重置养分循环，促进磷虾生长。
“聊胜于无”
为了估算须鲸的食量，科学家之前根据它们的体型和活动量，以亲缘关系相近的或体型相似的动物作为参照，分析了它们的代谢需求。例如，通过测量逆戟鲸的食量，生物学家推测出座头鲸或蓝鲸可能的食物消耗量。
Savoca说：“深入研究这些动物的行为、生态和生理状况时，你会发现，蓝鲸、座头鲸与逆戟鲸的差别非常大。”他坦言，早期尝试“聊胜于无，猜测结果并不正确。”
在调查中，Savoca的团队标记了7种须鲸，共321头鲸，包括座头鲸、蓝鲸、长须鲸、弓头鲸、南极小须鲸、布氏鲸和北大西洋露脊鲸。
Savoca把这些追踪器描述为“鲸之iPhones”，上面配备了加速表、磁力仪、GPS、光感应器、陀螺仪和相机，用特殊胶水安置在鲸背上。就像手机可以告诉我们一天走了多少步，鲸之iPhones也能测量鲸完成了多少次猛冲和下潜的深度。须鲸通常通过张开大嘴，横冲直撞或者在水中突然加速捕食。
在最近的研究中，一头被标记的座头鲸冲出水面觅食。它们通过嘴里的鲸须板滤食小猎物。摄影：MATTHEW SAVOCA
研究团队还利用无人机测量了鲸嘴的大小，从而计算鲸猛冲过程中获得的水量；用声纳测量鲸栖息地里的磷虾密度，以此判断鲸每次猛冲会吞下多少类似磷虾的小动物。
综合所有数据，他们发现，被标记的鲸每天吃掉的磷虾占其体重的5%至30%；而之前科学家以为，须鲸每天的食量不到其体重的5%。
磷虾神秘消失
Savoca说，这一发现也有助于揭开另一个谜团：为什么南极附近的海域里没有大量磷虾？20世纪初，这些小型甲壳动物的主要捕食者须鲸近乎灭绝；这是工业捕鲸时代，Savoca称之为“地球历史上最高效的灭绝运动之一”。
虽然人们越来越多地捕捞磷虾，作为鱼类饵料和营养丰富的磷虾油，但这一产业规模还不够大，不足以解释为什么极地水域没有大量磷虾，毕竟对于鲸、海豹等动物而言，磷虾是重要的食物来源。
20世纪80年代末，海洋生物地球化学家John Martin提出一种假说：南大洋缺乏铁，限制了浮游生物的数量，而这是磷虾的主要食物来源。动植物只需要微量的铁，但没有铁就无法存活。
之后的实验表明，鲸的粪便是海洋中铁含量最丰富的物质。撒哈拉沙漠和其他来自陆地的尘土，再加上鲸的粪便，共同组成了南大洋铁循环的主要部分。通过进食、消化和排泄磷虾，鲸获取了深海的铁，并通过漂浮的粪便将之带到海面，让微小的浮游植物可以利用这些铁，而它们正是磷虾的主要猎物。更多粪便构成了正反馈循环：更多浮游植物意味着更多磷虾，这又会带来更多鲸。
在太平洋里，一头座头鲸正游弋在汤加附近。摄影：GREG LECOEUR, NAT GEO IMAGE COLLECTION
南极须鲸，尤其是南方长须鲸和小须鲸的数量不断增加，而磷虾仍未恢复，这是有原因的，Savoca说。但也有积极的迹象：南大洋西部的座头鲸数量从20世纪中叶的450头增至25000头。
事情并不简单
伦敦帝国理工学院的海洋生物地球化学家Emma Cavan赞扬了这项研究，但指出“把磷虾数量下降归咎于鲸数量减少，过于简单”。气候变化和捕鱼业也起到了一定作用。
例如，极地地区气候变化更快，由此带来的变化，比如海水温度更高，酸性更强，可能会减少浮游植物的数量。
即便如此，Cavan说，这项研究提醒我们，健康的海洋需要鲸——和它们的粪便。
（译者：sky4）