探訪“白鯊咖啡廳”

施洋洋

白鯊是海洋中最著名也最神秘的食肉動(dòng)物之一。不久前，一支科考隊(duì)首次造訪遠(yuǎn)離海岸的白鯊棲息地，他們都有什么新發(fā)現(xiàn)呢？

2018年4月20日，由多位海洋學(xué)家、生物學(xué)家和生態(tài)學(xué)家組成的科考隊(duì)登上了美國(guó)施密特海洋研究所“佛克號(hào)”調(diào)查船（以下簡(jiǎn)稱佛克號(hào)）。他們的目的地是太平洋中一片被稱為“白鯊咖啡廳”的海域。

白鯊是海洋中最具標(biāo)志性的食肉動(dòng)物之一。盡管白鯊知名度很高，人們對(duì)它的生活習(xí)性卻知之甚少。在過去十多年中，科學(xué)家通過電子標(biāo)簽對(duì)美國(guó)加利福尼亞州附近海域的白鯊進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)它們每年長(zhǎng)途遷徙，往返于近海覓食地和公海棲息地。每年秋冬，大量白鯊在加州中部海岸的國(guó)家海洋保護(hù)區(qū)覓食，享用以海豹和海獅為主的“大餐”。到了春天，成年白鯊會(huì)遷徙到位于夏威夷和下加利福尼亞半島之間的一片開放海域。科學(xué)家把該海域稱為“白鯊咖啡廳”（以下簡(jiǎn)稱“咖啡廳”）。

對(duì)于這樣的亞熱帶遠(yuǎn)洋開放海域環(huán)境和在那里聚集的白鯊的行為，科學(xué)家所知不多。科學(xué)家希望通過這次科考回答很多問題：“咖啡廳”對(duì)白鯊有什么特殊吸引力？白鯊在“咖啡廳”里吃什么？白鯊和“咖啡廳”的生態(tài)環(huán)境之間存在什么相互作用？

要想回答這些問題，科學(xué)家必須全方位了解白鯊在“咖啡廳”的活動(dòng)和該海域的生態(tài)環(huán)境。佛克號(hào)團(tuán)隊(duì)分成4個(gè)小組，分別從白鯊生態(tài)、中層水域生態(tài)、分子生態(tài)學(xué)和生物海洋學(xué)等不同角度研究“咖啡廳”的生態(tài)環(huán)境和白鯊在這里的活動(dòng)。同時(shí)，佛克號(hào)團(tuán)隊(duì)也通過此次科考探究各種研究工具和技術(shù)用于開放海域觀測(cè)的可行性。

讓白鯊“帶路”

芭芭拉·布洛克是此次“咖啡廳”科考的首席科學(xué)家，研究白鯊已有20年。通過給加州附近海域的白鯊安裝電子標(biāo)簽，并長(zhǎng)期追蹤標(biāo)簽信號(hào)，她漸漸掌握了白鯊遷徙規(guī)律，也發(fā)現(xiàn)了“咖啡廳”的存在。

為什么白鯊會(huì)聚集在“咖啡廳”？它們?cè)谀抢镒鍪裁?？多年來，這些疑問一直縈繞在布洛克腦海中，卻一直得不到解答。直到她60歲這一年，她終于等到一個(gè)解開這些疑問的機(jī)會(huì)——佛克號(hào)的“咖啡廳”之旅。

盡管布洛克可以稱得上是全世界最了解白鯊遷徙行為的人之一，她卻依然擔(dān)心佛克號(hào)不能順利找到“咖啡廳”。科學(xué)家推測(cè)的“咖啡廳”坐標(biāo)準(zhǔn)確嗎？如果“咖啡廳”不是一個(gè)固定區(qū)域，而是隨洋流變換位置，他們又該怎么辦？為了確保到達(dá)正確位置，布洛克決定讓白鯊自己為佛克號(hào)“帶路”。

2017年秋冬，布洛克團(tuán)隊(duì)一直在加州附近的國(guó)家海洋保護(hù)區(qū)工作。他們乘坐小型科學(xué)調(diào)查船出海，用沙丁魚作誘餌，把白鯊吸引到調(diào)查船附近，然后用一根“長(zhǎng)矛”刺穿白鯊的背鰭，給它們安裝電子標(biāo)簽。

當(dāng)佛克號(hào)向預(yù)定海域航行時(shí)，白鯊身上的衛(wèi)星標(biāo)簽開始陸續(xù)彈出。一開始，研究人員探測(cè)到的幾個(gè)標(biāo)簽都處在預(yù)期以外的位置，其中一個(gè)甚至位于西北夏威夷群島附近，這讓布洛克很擔(dān)心。4月25日，佛克號(hào)到達(dá)亞熱帶環(huán)流附近，又一個(gè)標(biāo)簽發(fā)出信號(hào)。該信號(hào)正好來自“咖啡廳”中央。過了一會(huì)兒，佛克號(hào)又接收到另一個(gè)標(biāo)簽在“咖啡廳”西北角發(fā)出的信號(hào)。第二天早上，又有兩只鯊魚出現(xiàn)在“咖啡廳”海域，帶來兩個(gè)新的衛(wèi)星標(biāo)簽。

幾個(gè)月的辛苦準(zhǔn)備終于有了結(jié)果。大家都很興奮。4月25日恰巧是布洛克印歲生日，她說自己收到了最好的生日禮物。

白鯊的追蹤標(biāo)簽揭示了它們?cè)凇翱Х葟d”中不同尋常的潛水行為。此前研究發(fā)現(xiàn)，白鯊在“咖啡廳”會(huì)頻繁下潛，與它們?cè)谘匕逗Ｓ蛑淮跍\層海水中的習(xí)慣完全不同。有科學(xué)家猜測(cè)白鯊下潛是為了覓食，下潛深度可能與不同水層中獵物的多樣性和豐富程度有關(guān)。也有科學(xué)家認(rèn)為，這可能是一種搜尋行為——雄性在清澈溫暖的“咖啡廳”里尋找雌性。

布洛克團(tuán)隊(duì)乘坐小型調(diào)查船出海，給白鯊安裝標(biāo)簽。

研究人員用誘餌將白鯊引至調(diào)查船附近，以便安裝標(biāo)簽。

在此次科考中，研究人員從衛(wèi)星標(biāo)簽的記錄中發(fā)現(xiàn)，雌雄白鯊的潛水模式有很大差異。雄性白鯊在這片海域會(huì)進(jìn)行“快速振蕩潛水”（又稱“跳躍式潛水”），平均每天下潛120次。雄性白鯊在夜間潛入100～200米深處，白天的潛水深度可達(dá)450米。而雌性白鯊白天長(zhǎng)時(shí)間停留在200～400米深的水下，晚上在淺層海水中游弋。雌性白鯊下潛規(guī)律與微型游泳生物的晝夜遷移規(guī)律相符，這似乎表明它們是為了覓食而潛水。雄性白鯊頻繁下潛的行為或許與尋找配偶或交配有關(guān)，科學(xué)家將對(duì)此做進(jìn)一步研究。

探秘“海洋荒漠”

“咖啡廳”位于太平洋中部開放海域，遠(yuǎn)離海岸，海床也很平緩。通常，這樣的海域不利于養(yǎng)分流入和匯集，導(dǎo)致生物密度和多樣性很低?？茖W(xué)家把這樣的海域稱為“海洋荒漠”。但大部分成年白鯊每年會(huì)在這片海域待至少6個(gè)月，一些雌性鯊魚甚至?xí)L(zhǎng)期停留在“咖啡廳”里。這些頂級(jí)捕食者為什么會(huì)在看似缺乏食物來源的“荒漠”中長(zhǎng)期停留？這片“荒漠”中隱藏著怎樣的生命？

“咖啡廳”位于“北太平洋環(huán)流”東北邊緣一個(gè)特殊位置?！翱Х葟d”東邊是加利福尼亞洋流，從美國(guó)西海岸帶來寒冷、營(yíng)養(yǎng)豐富的海水。“咖啡廳”西邊是赤道上升流區(qū)，海水中富含浮游植物。佛克號(hào)團(tuán)隊(duì)運(yùn)用各種先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，從多個(gè)角度首次測(cè)定這片海域的海洋學(xué)和生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)。

電子標(biāo)簽

2017年秋，布洛克團(tuán)隊(duì)在靠近加州海岸覓食的37條白鯊身上分別安裝了兩種電子標(biāo)簽一彈出式衛(wèi)星檔案標(biāo)簽和聲波發(fā)射標(biāo)簽。根據(jù)程序設(shè)定，衛(wèi)星檔案標(biāo)簽在4月末至5月初（即佛克號(hào)抵達(dá)“咖啡廳”時(shí)）從白鯊身上自動(dòng)彈出，隨后浮出水面并向衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)。衛(wèi)星檔案標(biāo)簽還內(nèi)置光照、溫度和壓力傳感器，逐秒監(jiān)測(cè)和記錄白鯊所處深度和周圍誨水溫度。當(dāng)研究人員通過衛(wèi)皇定位系統(tǒng)找到彈出的標(biāo)簽后，就可以利用其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)白鯊活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析。

與自動(dòng)彈出的衛(wèi)星檔案標(biāo)簽不同，聲波發(fā)射標(biāo)簽會(huì)一直附著在白鯊身上，發(fā)出一系列聲脈沖信號(hào)。每個(gè)標(biāo)簽發(fā)出的聲脈沖都獨(dú)一無二，就像一個(gè)由聲音組成的“條形碼”。佛克號(hào)船體和水下滑翔機(jī)都配有聲波接收裝置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)附近200米范圍內(nèi)每一條被標(biāo)記的白鯊的位置。

隱藏的葉綠素在開放海域，單細(xì)胞海洋植物是最主要的生產(chǎn)者。這些被稱為“浮游植物”的生物構(gòu)成了開放海域食物網(wǎng)（生態(tài)系統(tǒng)中多條相互關(guān)聯(lián)的食物鏈組成的有機(jī)結(jié)構(gòu)）的基礎(chǔ)。浮游植物一般生活在表層海水中，利用充足的陽光進(jìn)行光合作用。據(jù)衛(wèi)星圖像顯示，“咖啡廳”表層海水中葉綠素含量極低，也就是說這里的浮游植物很少，不足以支撐復(fù)雜食物網(wǎng)。這也是“咖啡廳”被認(rèn)為是海洋“荒漠”的重要原因。

但直到佛克號(hào)對(duì)“咖啡廳”進(jìn)行實(shí)地考察，科學(xué)家才發(fā)現(xiàn)這里的生物比想象中豐富得多。首先，研究人員對(duì)不同深度海水進(jìn)行取樣，測(cè)定葉綠素含量。令他們驚訝的是，海水葉綠素峰值出現(xiàn)在海面下145米。這表明，“咖啡廳”里浮游植物并不少，只不過主要隱藏在略深的海水中，因此衛(wèi)星無法探測(cè)到它們的存在。

豐富的浮游植物為多種小型海洋動(dòng)物提供食物來源，這些小型動(dòng)物又被更大的動(dòng)物捕食，一條條食物鏈由此形成。隨著進(jìn)一步研究，“咖啡廳”中的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)逐漸清晰。

水下影像 影像觀察是研究海洋生物多樣性最直觀的方法。佛克號(hào)團(tuán)隊(duì)使用了誘餌遠(yuǎn)程攝像機(jī)來拍攝透光區(qū)（不超過200米深的海水層）生物，并用遙控潛水器“塞巴斯蒂安”探索中層帶（200～i000米深的海水層）生物?！叭退沟侔病迸溆懈咔鍞z像頭和高亮度照明燈，這讓研究人員能夠直接觀察到水下生物。

遙控潛水器每次潛水時(shí)間都很長(zhǎng)。當(dāng)它在廣闊海域探索時(shí)，研究人員在大多數(shù)時(shí)候只能看見深淺不一的藍(lán)色。盡管如此，“塞巴斯蒂安”的每一次下潛卻都為科學(xué)家了解“咖啡廳”提供了新信息。在遙控潛水器拍攝的影像中，科學(xué)家看到了很多熟悉的生物，也發(fā)現(xiàn)了一些“新面孔”?！翱Х葟d”的生物密度比他們預(yù)想的更大，而且不同物種呈現(xiàn)明顯的分層分布。

一網(wǎng)打盡 5月11日清晨，拖網(wǎng)研究小組已經(jīng)結(jié)束拖網(wǎng)捕撈，開始對(duì)夜間采集的不同樣本進(jìn)行分類。拖網(wǎng)捕捉到的生物多種多樣，包括燈籠魚、水母、蝦和魷魚等。這一天，他們有一個(gè)意外驚喜——發(fā)現(xiàn)了一條雪茄達(dá)摩鯊。這是一種令人印象深刻的動(dòng)物。它通常會(huì)攻擊金槍魚等大型魚類和海洋哺乳動(dòng)物，狠咬一口，再以身體回轉(zhuǎn)的方式撕扯下一個(gè)“肉球”。所有鯊魚都會(huì)在一生中不斷更新牙齒，而這種鯊魚的牙齒總是整排更換，以確保它們總能咬下“肉球”。

盡管雪茄達(dá)摩鯊引人注目，它卻并不是研究小組的主要目標(biāo)。研究人員使用拖網(wǎng)是為了捕捉分布在“深海散射層”的小型動(dòng)物。深海散射層是位于海洋中200～1000米深度、生物密度很高的水層。由于生物大量集結(jié)在這一水層，聲吶發(fā)出的超聲波信號(hào)在此被散射和反射，因而有時(shí)該水層會(huì)被誤認(rèn)為是海床。佛克號(hào)船體和水下無人機(jī)都配有回聲測(cè)深儀，用以探測(cè)深海散射層的位置。

深海散射層中的生物主要是一些小型魚類、魷魚和水母等。它們?cè)诤Ｑ笫澄锞W(wǎng)中扮演重要角色。布洛克把深海散射層稱為“海洋花生醬”，因?yàn)閹缀跛写笮秃Ｑ髣?dòng)物都在這里享受到富含能量的“零食”。為了弄清鯊魚在“咖啡廳”吃了什么，研究人員使用拖網(wǎng)對(duì)可能存在于白鯊“食譜”中的小型生物進(jìn)行了采樣。

這些生物白天躲在黑暗的深海，盡量遠(yuǎn)離捕食者的視線。而在夜晚，當(dāng)陽光不再穿透海洋表面時(shí)，它們會(huì)向上游到海水表層覓食。因此，拖網(wǎng)捕撈都在夜間進(jìn)行。在佛克號(hào)的龍門吊上安裝好拖網(wǎng)后，研究小組在隨后幾小時(shí)里隨時(shí)注意回聲測(cè)深儀產(chǎn)生的圖像，對(duì)散射層進(jìn)行定位，引導(dǎo)拖網(wǎng)到達(dá)正確位置。研究小組使用了兩種不同類型的拖網(wǎng)：一種用于淺海，目標(biāo)是在黑暗中游到水面覓食的動(dòng)物；另一種拖網(wǎng)則會(huì)下沉到水下500～600米深，捕捉那些夜間不會(huì)浮出水面的生物。然后研究人員可以比較這些樣本，推斷哪些動(dòng)物每天上下遷移，哪些長(zhǎng)期生活在表層海水或深海中。

清晨，拖網(wǎng)回到船上，科學(xué)家在隨后6小時(shí)里把收集到的所有生物分類，得出采樣海域的生物多樣性指數(shù)。首先，他們通過排水體積對(duì)樣本中生物總量進(jìn)行初步測(cè)量：將水倒入一個(gè)帶刻度的圓筒，然后放入拖網(wǎng)捕捉的生物，通過測(cè)量水位上升情況以估算生物總體積。然后，他們辨認(rèn)采集的生物分別屬于什么物種。這需要用到非常傳統(tǒng)的研究方法：查閱物種分類手冊(cè)，根據(jù)不同物種形態(tài)上的細(xì)微區(qū)別來確定其分類。

燈籠魚是在樣品中發(fā)現(xiàn)的最常見的生物。事實(shí)上，燈籠魚是所有脊椎動(dòng)物中分布最廣、種類和數(shù)量最多的物種之一。作為很多大型食肉動(dòng)物的獵物，它們?cè)谏鷳B(tài)環(huán)境中起重要作用。世界上大約有250種不同種類的燈籠魚，研究團(tuán)隊(duì)在“咖啡廳”用拖網(wǎng)收集到了其中大約20種，以及其他許多深海魚類，如巨口魚、鉆光魚等。研究人員對(duì)采集到的每一個(gè)長(zhǎng)度超過2厘米的生物體都做了測(cè)量和分類，并記錄在案，還收集了一些特殊物種的DNA，以便日后分析。

拖網(wǎng)收集的生物樣本：燈籠魚、胸斧魚、巨口魚。

水下滑翔機(jī)

這種外形像魚雷的新型自動(dòng)潛水器配有海洋遙感識(shí)別傳感器，能監(jiān)測(cè)不超過450米深的海水溫度、鹽度、氧飽和度、葉綠素濃度和有色可溶性有機(jī)物含量，每隔幾秒就記錄一次檢測(cè)數(shù)據(jù)。它還配備了聲波接收器，能探測(cè)附近攜帶聲波發(fā)射標(biāo)簽的白鯊或其他海洋動(dòng)物，記錄它們的活動(dòng)情況?？茖W(xué)家希望利用水下滑翔機(jī)的機(jī)動(dòng)性和自主性，探究被標(biāo)記動(dòng)物是否與海洋次表層環(huán)境條件有關(guān)。

水面無人機(jī)

在佛克號(hào)起航前一個(gè)月，兩架水面無人機(jī)已經(jīng)“咖啡廳”海域進(jìn)行過探測(cè)。這種形如帆板的無人機(jī)依靠風(fēng)力推進(jìn)，由太陽能電池板為搭栽的設(shè)備供能，能夠勝任長(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)距離的海洋探測(cè)任務(wù)，并將收集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳。水面無人機(jī)攜帶回聲定位裝置，用以探測(cè)聚集大量生物的深海散射層，確定其深度，以便此后用遙控潛水器和拖網(wǎng)做進(jìn)一步研究。水面無人機(jī)也配有用于接受聲波發(fā)射標(biāo)簽信號(hào)的聲波接收器。

追蹤DNA

為探究“咖啡廳”中鯊魚和其他魚類的分布，佛克號(hào)團(tuán)隊(duì)使用了一項(xiàng)創(chuàng)新的海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)：環(huán)境DNA監(jiān)測(cè)。環(huán)境DNA是從各種環(huán)境樣本（土壤、海水、空氣等）中收集的DNA。在海水中，環(huán)境DNA可能有多種來源，如海洋動(dòng)物受損組織、脫落細(xì)胞、分泌的黏液或排出的代謝廢物。相比其他海洋生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，環(huán)境DNA監(jiān)測(cè)的不同之處在于，它并不被用來尋找任何生物本身，而是使用生物可能留下的痕跡來推斷生物的存在。

佛克號(hào)的采水器在不同深度采集了多份水樣。這些看似清澈的海水中，懸浮著許多肉眼無法看到的微小細(xì)胞和顆粒。研究人員用超細(xì)濾膜過濾海水，將這些微粒收集起來，經(jīng)過物理和化學(xué)處理，從中提取環(huán)境DNA。這一步得到的DNA包含這片海域中近期活動(dòng)過的所有生物（植物、細(xì)菌、魚類和無脊椎動(dòng)物等）的遺傳信息。

為了提取只來自魚類的DNA，科學(xué)家利用所有脊椎動(dòng)物共享的特定DNA序列設(shè)計(jì)了“引物”序列，使用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)，大量擴(kuò)增樣本DNA中來自脊椎動(dòng)物的DNA片段。隨后，研究人員用納米孔測(cè)序儀對(duì)擴(kuò)增出的DNA片段進(jìn)行測(cè)序。這一步操作是本次科考航行中最具有開創(chuàng)性的環(huán)節(jié)之一。在以往的海洋考察中，研究人員都是把樣品帶回岸上的實(shí)驗(yàn)室測(cè)序。而在此次科考中，在環(huán)境DNA提取后24小時(shí)內(nèi)就能得到測(cè)序結(jié)果。經(jīng)過第一批樣本測(cè)序，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了白鯊和幾個(gè)不同種魚類的基因特征。他們每隔兩三天就會(huì)進(jìn)行一次測(cè)序，結(jié)合拖網(wǎng)捕撈結(jié)果和遠(yuǎn)程相機(jī)的影像記錄，研究海水中存在的生物類型。

環(huán)境DNA檢測(cè)也有不足。此前有研究表明，環(huán)境DNA可在表層海水中持續(xù)存在近3天。在較深水域，陽光照射較少，溫度較低，環(huán)境DNA保留時(shí)間更長(zhǎng)。但目前還沒有關(guān)于深海中環(huán)境DNA降解速度的研究?，F(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)還不能確定水中的環(huán)境DNA具體是什么時(shí)候留下的。此外，環(huán)境DNA也可能隨洋流漂移，因此在海水中檢測(cè)到的DNA可能來自其他海域。不過，即使有這些局限性，使用環(huán)境DNA來檢測(cè)海洋脊椎動(dòng)物仍然是一種很強(qiáng)大的評(píng)估海洋生物多樣性的方法。

納米孔測(cè)序儀體積雖小，但功能強(qiáng)大。

納米孔測(cè)序儀

這種便攜式DNA測(cè)序儀只有巴掌大小，它可以在測(cè)序的同時(shí)把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)较噙B的計(jì)算機(jī)。納米孔測(cè)序儀不僅能讀取樣本DNA的每一個(gè)堿基對(duì)，還能識(shí)別被稱為“DNA條形碼”的物種特征序列。通過將“條形碼”與數(shù)據(jù)庫中的海洋生物DNA信息進(jìn)行比對(duì)，研究人員可以知道這些DNA來源的物種。

白鯊“食譜”

科學(xué)家通過此次科考想要回答的一個(gè)重要問題是：白鯊在“咖啡廳”吃什么？在加州海岸附近，白鯊盡情享用肥美的海獅和海豹，而“咖啡廳”里幾乎沒有大型獵物存在。那么，這種世界上最大的食肉魚如何在這片海域中生存？

佛克號(hào)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，白鯊在“咖啡廳”會(huì)經(jīng)常下潛至一定深度，而微型游泳生物也恰巧聚集于這一深度的海域，這是否意味著這些動(dòng)物正是“咖啡廳”的“主菜”？通過調(diào)查微型游泳生物，科學(xué)家希望揭示“咖啡廳”里的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

善于隱藏的小動(dòng)物 全世界的海洋中，有數(shù)十億小型動(dòng)物每天在它們的白天棲息地（200～1000米深）和夜間覓食區(qū)（表層海水）之間往返。這些魚類、甲殼類動(dòng)物、水母和魷魚被統(tǒng)稱為“微型游泳生物”，它們尺寸雖小，游泳能力卻很好。雖然這些動(dòng)物的移動(dòng)距離——幾百米與白鯊或鯨魚數(shù)千千米的游動(dòng)距離相比微不足道，但在整體上考慮，微型游泳生物的日常垂直遷移卻是一個(gè)驚人現(xiàn)象。

在每天遷移中，微型游泳生物在捕食和被捕食之間達(dá)到微妙的平衡。浮游植物構(gòu)成了開放海域食物網(wǎng)的基礎(chǔ)。它們生活在陽光充足的透光層中。而以浮游植物為食的浮游動(dòng)物也聚集在這附近。這些動(dòng)物是許多微型游泳生物最喜歡的獵物。然而，微型游泳生物并不是唯一喜歡在海洋表面捕食的動(dòng)物。許多體型較大的捕食者（如金槍魚、長(zhǎng)嘴魚和鯊魚）捕獵時(shí)對(duì)視力的依賴較強(qiáng)，因此也偏好在陽光充足的淺層海水活動(dòng)。于是，微型游泳生物白天撤回到昏暗的深層棲息地，以避免被這些捕食者吃掉。到了晚上，在黑暗掩護(hù)下，微型游泳生物遷移到淺層海水中覓食。

開闊海域里的棲息地是完全暴露的，微型游泳生物無法藏身于石塊或植物叢中，只能利用水和光線來偽裝自己。令人驚嘆的是，不同的微型游泳生物有一套類似方案以隱藏自己和捕捉獵物。融入黑暗的最簡(jiǎn)單策略是擁有黑色或紅色外表。雖然紅色在陸地上引人注目，但由于陽光中的紅光在淺層海水中被吸收，所以紅色動(dòng)物在深海中看上去是漆黑的。還有一些微型游泳生物是透明的，讓光線透過身體以實(shí)現(xiàn)“隱身”。雖然微型游泳生物棲息的海域一片昏暗，但它們?cè)谟蝿?dòng)時(shí)還是有可能投下陰影。為了躲避潛伏在下方的捕食者，許多微型游泳生物的腹部長(zhǎng)有發(fā)光器官，依靠其發(fā)出的微光消除自己的影子。

微小而重要 在開放海域的食物網(wǎng)中，微型游泳生物扮演重要角色。它們是眾多大型魚類、哺乳動(dòng)物和鳥類的獵物?？茖W(xué)家估計(jì)，全球海洋的微型游泳生物中，僅魚類的總重量就超過100億噸，大約是全世界人類總重量的45倍。微型游泳生物常常多個(gè)物種聚在一起，形成巨大而密集的群體，覆蓋面積可達(dá)數(shù)百平方千米。盡管它們具有重要的生態(tài)意義，科學(xué)家對(duì)它們的了解卻相對(duì)較少，因?yàn)楹茈y對(duì)它們進(jìn)行取樣。

幾乎每一種大型海洋食肉動(dòng)物在其生命某個(gè)階段都會(huì)以微型游泳生物為食，而這些捕食者中有的具有商業(yè)捕撈價(jià)值（如金槍魚），有的是保護(hù)動(dòng)物（如鯊魚）。微型游泳生物每天的垂直遷移使捕食者共享一個(gè)共同食物來源，有些捕食者可潛入深海，其他捕食者則只能在微型游泳生物靠近海面時(shí)捕捉到它們。

微型游泳生物的日常遷移也有助于海洋吸收二氧化碳。通過在夜晚的海面以食物的形式攝入碳，然后在白天以廢物的形式將其釋放到更深水域，微型動(dòng)物在物理上將碳“泵入”海洋深處。這一行動(dòng)降低了海洋表面的碳濃度，從而使海洋能夠從大氣中吸收更多二氧化碳。

作為食物鏈頂端的捕食者，鯊魚在食物鏈中充當(dāng)維持下游物種穩(wěn)定的重要角色，同時(shí)也是海洋健康的一個(gè)指標(biāo)。它們有助于消除被捕食物種的病弱個(gè)體，保持物種多樣性，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中起到不可忽視的作用。為確保海洋生態(tài)系統(tǒng)健康，我們必須密切關(guān)注這些食物鏈頂端的捕食者。白鯊無疑是其中最神秘和最具代表性的物種之一。

在為期一個(gè)月的科考中，佛克號(hào)團(tuán)隊(duì)獲得了大量與白鯊行為相關(guān)的數(shù)據(jù)，還從多個(gè)角度記錄了“咖啡廳”的海洋學(xué)和生態(tài)學(xué)特征。這些寶貴數(shù)據(jù)將有助于科學(xué)家深入研究“咖啡廳”的獨(dú)特生態(tài)環(huán)境，以了解這片海域吸引白鯊前來的原因。此次考察中多種工具和技術(shù)的使用，也為今后如何對(duì)開放海域進(jìn)行全面調(diào)查提供了一個(gè)基準(zhǔn)。

2016年，聯(lián)合國(guó)教科文組織和世界自然保護(hù)聯(lián)盟的一份報(bào)告指出，“咖啡廳”是一個(gè)潛在的世界遺產(chǎn)，這一地區(qū)對(duì)白鯊具有重要意義。保護(hù)開闊海域的大型生態(tài)系統(tǒng)不僅對(duì)保護(hù)白鯊等食物鏈頂端的捕食者至關(guān)重要，而且對(duì)促進(jìn)全球整體環(huán)境健康也非常重要。這次考察期間收集的信息將有助于確定“咖啡廳”的生物海洋學(xué)意義，并實(shí)現(xiàn)保護(hù)這一重要生態(tài)系統(tǒng)免受過度開發(fā)的最終目標(biāo)。

同位素揭示白鯊“食譜”

動(dòng)物組織中的穩(wěn)定同位素組成（碳和氮的穩(wěn)定同位素的比重）可以作為一種內(nèi)在標(biāo)記來理解動(dòng)物的飲食結(jié)構(gòu)。當(dāng)捕食者食用并消化獵物時(shí)，會(huì)將獵物體內(nèi)有機(jī)物吸收到自己的組織中，從而使獵物的穩(wěn)定同位素特征傳遞給捕食者。此外，如果捕食者在不同區(qū)域之間遷移，而這些區(qū)域中獵物的穩(wěn)定同位素組成不同，那么遷徙動(dòng)物的穩(wěn)定同位素組成也會(huì)在遷徙過程中逐漸改變，這種變化能夠反映動(dòng)物在新棲息地的飲食結(jié)構(gòu)。

布洛克團(tuán)隊(duì)此前進(jìn)行了相關(guān)研究。他們分別從加利福尼亞沿岸的白鯊及其獵物身上采集組織樣本，比較其組織中穩(wěn)定同位素組成。結(jié)果顯示，白鯊在遠(yuǎn)離海岸的開闊海域顯然攝取了大量不同于沿岸獵物的食物，從而改變了白鯊體內(nèi)的穩(wěn)定同位素特征。研究結(jié)果也表明，它們的進(jìn)食速度比在沿海棲息地要慢得多。但這項(xiàng)研究結(jié)果不足以說明白鯊到底在“咖啡廳”吃了什么?？茖W(xué)家還需要更多研究來回答這個(gè)問題。

白鯊小檔案

白鯊，又稱大白鯊，是鼠鯊科中最大的現(xiàn)存物種，也是世界上最大的食肉魚。作為好萊塢電影《大白鯊》中的“頭號(hào)反派”，白鯊兇殘可怕的形象深入人心。但事實(shí)上，人們對(duì)白鯊的生活和行為了解甚少。

分布 白鯊種群經(jīng)常集中在魚類和海洋哺乳動(dòng)物資源豐富的溫帶沿海水域，如美國(guó)東北部和西部沿海地區(qū)、智利、日本北部、澳大利亞南部、新西蘭、非洲南部和地中海。幾乎所有水溫12～24℃的沿岸和近海水域都有白鯊活動(dòng)。

身體結(jié)構(gòu) 白鯊體型碩犬，有尖銳的圓錐形鼻子，碩大的胸鰭和背鰭，以及一條強(qiáng)壯的新月形尾巴。成年白鯊平均長(zhǎng)度為16.2米，平均重量為3000千克，牙長(zhǎng)10厘米。白鯊的名稱來源于白色的腹部，而它們的背部和側(cè)面是深藍(lán)色、灰色或褐色的。白鯊是天生的獵手，擁有強(qiáng)壯的肌肉、良好的視力和敏銳的嗅覺。此外，它們巨大的下顎配有大而尖的鋸齒狀牙齒。這些鋒利的牙齒不僅可以撕碎獵物皮肉，還能把骨骼也咬碎。大多數(shù)魚是變溫動(dòng)物，但白鯊是一種半恒溫動(dòng)物。白鯊體內(nèi)有復(fù)雜的循環(huán)系統(tǒng)，能將游泳時(shí)肌肉收縮產(chǎn)生的熱量通過血液循環(huán)傳遞給身體其他部位，使身體核心區(qū)域保持相對(duì)恒定的溫度。這種特性使白鯊能在對(duì)其他鯊魚而言過于寒冷的水中活動(dòng)。

食性 白鯊食性很廣，它們的獵物包括魚類（金槍魚和小型鯊魚等）、鯨類、鰭足類動(dòng)物（海豹、海獅等）、海龜和海鳥等。幼年白鯊只吃魚，成年白鯊最愛的食物是富含脂肪的海洋哺乳類動(dòng)物，如海豹和小型鯨類。

繁殖 白鯊是卵胎生魚類。卵在雌鯊的子宮中成熟。幼鯊孵出后繼續(xù)待在子宮并繼續(xù)生長(zhǎng)直到出生。雌鯊每胎可能產(chǎn)出6～20尾幼鯊，剛出生的幼鯊約1.2～1.5米長(zhǎng)?？茖W(xué)家認(rèn)為，白鯊會(huì)在溫帶海洋中固定區(qū)域進(jìn)行交配和產(chǎn)仔，但尚不清楚這一具體位置。

襲擊人類 在所有鯊魚襲擊人類的記錄中，白鯊襲擊人類的事件占一半以上。但科學(xué)家認(rèn)為，白鯊襲擊人類并非為了捕獵，因?yàn)閷?duì)白鯊來說人類并不適合食用。實(shí)際上，在絕大多數(shù)白鯊傷人事件中，白鯊?fù)н^一口就失去興趣。一些科學(xué)家認(rèn)為，白鯊對(duì)人類的攻擊源于它們的好奇心。白鯊是最具好奇心的海洋動(dòng)物之一，它們經(jīng)常會(huì)試探性撕咬海上的各種漂浮物。其他科學(xué)家認(rèn)為，這些攻擊可能是鯊魚將人類誤認(rèn)為是海豹等獵物的結(jié)果，當(dāng)它們發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后通常會(huì)停止攻擊。

天敵 作為海洋食物鏈中的頂級(jí)食肉動(dòng)物，白鯊幾乎沒有天敵。雖然年幼的白鯊有時(shí)會(huì)被較大的鯊魚（包括其他白鯊）吃掉，但總體來說它們?cè)谏L(zhǎng)過程中潛在的天敵很少。幾乎沒有其他動(dòng)物敢招惹成年白鯊。科學(xué)家曾觀察到虎鯨襲擊白鯊的案例，但這種情況很罕見。白鯊最大的“天敵”還是人類。