海洋表面棲息的生物群落

編譯 無機客

遼闊的海洋和外太空的遙遠區(qū)域有許多共同點。這些不可知的區(qū)域廣袤無邊，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法逃脫的無底黑洞，有一整個生態(tài)系統(tǒng)棲息在海洋表面上，與天上的星辰一樣不計其數(shù)，神秘難解。

2007年的一個霧蒙蒙的早晨，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“撿起塑料垃圾，就像每個深愛海洋、想要保護它的人那么做”。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一生、卻被沖上岸的生物的脆弱骨骼。

赫爾姆那時是一名經(jīng)驗尚淺、即將開始博士生研究的海洋生物學(xué)者，認出這個生物是帆水母，一種類似海蜇的生物，有一面硬帆板來讓它在海洋表面上四處活動。赫爾姆說，她在那一刻突然想明白，海龜之類以這些生物為食的動物為何最終會吞下那么多的塑料——帆水母這種小型無脊椎動物的外觀和紋理酷似塑料，幾乎一模一樣。正如她后來了解到的，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脊椎動物常常最終和塑料進入相同的場所。正是相同的因素讓垃圾集中到海洋的特定區(qū)域里。

帆水母屬于一類名叫“漂浮生物”、永久棲息在海洋表面的神秘莫測的生物和有機體。它們生活在遙遠的海洋上，難以接近，這意味著科學(xué)家在過去一個世紀里僅僅零星研究過它們，在2007年之前的論文中，只有極少數(shù)提到漂浮生物，在2007年之后這類論文也僅僅超過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物、刺細胞動物、海螺、海蛞蝓，甚至還有一種昆蟲和一種大型原生生物（漂浮的海藻馬尾藻）。就像每年進入海洋的1 100萬噸塑料一樣，漂浮生物也積聚在海洋的“垃圾帶”里——那些區(qū)域因為被稱為大洋環(huán)流的大型洋流而形成，人類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，但我們對它們的研究不足。當赫爾姆和其他研究者揭開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，那些本意良好的項目是否實際上造成的壞處大于好處。

漂浮生物常常呈現(xiàn)為藍色或紫色，譬如這種銀幣水母?？茖W(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。但她形容了她見到某些清潔塑料垃圾倡議在面對他們所用技術(shù)在環(huán)境影響方面的隱患時，保持了緘默?！拔乙呀?jīng)注意到關(guān)于海洋表面生態(tài)系統(tǒng)會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入更廣泛的對話中?！?/p>

認識漂浮生物

2018年秋天，那時在北卡羅來納大學(xué)阿什維爾分校的赫爾姆在推特上瀏覽內(nèi)容時，注意到“海洋清理”發(fā)布的一個帖子。這家公司在五年前由一個高中生建立，旨在應(yīng)對塑料污染問題，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變成目前的方式，即用兩艘船以U形網(wǎng)拖過洋面——但他們的愿景在很大程度上保持不變：到2040年時打撈出海洋中90%的塑料。

赫爾姆說，她看到那條推特時，立刻想到了漂浮生物，她在這個團體分享的浮起的捕撈網(wǎng)照片中能清楚地看見漂浮生物。她一頭鉆進文獻，尋找關(guān)于該項目可能如何影響海洋表面生態(tài)系統(tǒng)的研究。除了一隊俄羅斯科學(xué)家在20世紀五六十年代對于太平洋洋面生存的物種的一次系統(tǒng)表征分析，對于漂浮生物的所知少得驚人。不久后，她開始親自研究漂浮生物，發(fā)表論文，撰寫學(xué)術(shù)論文，強調(diào)漂浮生物未被認識到的重要性，呼吁大家關(guān)注“海洋清理”組織可能引起的潛在危害。她對于漂浮生物的公開支持吸引了一些對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“漩渦遠征”倡議的首席科學(xué)家，該項目追蹤長距離游泳健將本 ? 勒孔特（Ben Lecomte）橫渡太平洋的壯舉，吸引社會公眾關(guān)注海洋污染問題。在80天里，麥克沃特生活在一艘20米長的支援船“發(fā)現(xiàn)號”上，支持著在海中游泳的勒孔特，同時進行每日拖網(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標記出照片里的生物。

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，但無論塑料還是漂流生物，都不是均勻分布的。已經(jīng)離開科學(xué)界的麥克沃特說，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)。

盡管時至今日，我們對于漂浮生物的所知仍然相對稀少，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)部共生體來獲得額外的營養(yǎng)，幾乎所有漂浮生物都是藍色或紫色的，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。

那種偽裝支持了大洋食物網(wǎng)，漂浮生物在其中同時充當了捕食者和獵物。譬如說，浮游的海蛞蝓捕食僧帽水母，僧帽水母又誘捕小型魚類和甲殼動物。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)濟魚類，前者諸如赤蠵龜和黑背信天翁，后者就如稚魚階段的大西洋鱈魚和鮭魚（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：“漂浮生物生活在海洋的‘皮膚’上，我不認為誰會質(zhì)疑我們的皮膚健康在保護我們和身體方面的重要性?！?021年，一支國際團隊相似地將漂浮生物與全球氣溫調(diào)節(jié)聯(lián)系在一起，作者們在論文中寫道，漂浮生物通過它們吸收太陽輻射、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，她開始敲響警鐘，提出“海洋清理”組織忽視了他們的工作對漂浮生物的潛在危害后，該組織聯(lián)系了她，提出見面討論她的憂慮。然而，當赫爾姆要求召開公開討論會后，雙方的對話戛然而止?！八麄冏龅脑S多事，他們的項目取得的這么多成功，都是因為他們面對公眾的傳播。所以，對我來說，十分重要的一點是關(guān)于影響的討論要在公開討論會中進行。”她確實通過電子郵件和該組織的一些科學(xué)家溝通過，但公開會面從未發(fā)生。

赫爾姆是“海洋清理”最直言不諱的反對者之一，但她不是該項目的唯一一位批評者。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這個項目，從項目的碳足跡直至項目的財務(wù)伙伴。挪威咨詢公司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，不包括一些減少對野生動物的傷害而做出的改動。研究發(fā)現(xiàn)，捕撈網(wǎng)每小時能遭遇多達400億只浮游動物，其中有許多會因此死亡。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，一種長期以來飽受譴責(zé)的漁業(yè)操作?！昂Ｑ笄謇怼苯M織澄清說，他們緩慢拖動捕撈網(wǎng)，可移動的物種都能逃脫，每張網(wǎng)還設(shè)計有一個工程師能打開的逃脫口。但此前部署的捕撈網(wǎng)確實纏住過海龜。

漂流的世界

在遠離海岸的地方，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，一個環(huán)流還可能包括多達18萬億件塑料廢棄物。在那些廢棄物中也混有生物——混雜了甲殼動物、刺細胞動物、海蛞蝓、海螺和其他有機體，它們被統(tǒng)稱為漂浮生物?？茖W(xué)家如今在研究這些大洋中的漂浮生物的獨特適應(yīng)能力，以及它們在大洋生態(tài)系統(tǒng)中可能扮演的角色。

對這些批評給出回應(yīng)的一個人是馬蒂亞斯 ? 埃格（Matthias Egger），“海洋清理”的首席海洋領(lǐng)域科學(xué)家，他的工作是進行研究，幫助“海洋清理”的工程師們設(shè)計出更好的產(chǎn)品。這份工作常常與塑料有關(guān)，涉及塑料垃圾的來源，海水中的塑料如何移動，能移動多遠，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)境影響評估，但2021年發(fā)布的一份評估提到捕撈網(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)團隊已經(jīng)開始在部署裝置時對漂浮生物取樣。在2021年發(fā)表的一篇論文中，埃格和同事再次證實，漂浮生物和塑料在太平洋垃圾帶中無所不在，不過分布是一塊塊的。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)，這點與赫爾姆及同事的發(fā)現(xiàn)形成鮮明對比。埃格說，因為塑料和漂浮生物都有許多不同外形，一些主要是因為風(fēng)而移動，其他塑料和漂浮生物是由于洋流或波浪而移動，沒有跡象表明漂浮生物和塑料一起積聚。

研究團隊已經(jīng)利用這個發(fā)現(xiàn)來完善他們追蹤塑料的模型，“海洋清理”成員用這個模型來尋找目標，到污染最為嚴重的海域作業(yè)，也識別出塑料垃圾污染的熱點地區(qū)，那兒棲息的生物也許較少。此外，埃格在用捕撈網(wǎng)的前后對漂浮生物進行取樣，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?！坝辛诉@些新數(shù)據(jù)，我們的目標是完善對于那些物種的了解，它們確實是我們需要密切注意的關(guān)鍵物種。”另外，項目工程師已經(jīng)對捕撈網(wǎng)做出改進，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)在海中靜置多達一小時，從而給予生物們逃脫的時間。埃格說，傷害海洋生命的風(fēng)險是他嚴肅看待的一方面，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，部分原因是她認為科學(xué)應(yīng)當走在海洋清理的前面?！霸诨ヂ?lián)網(wǎng)上發(fā)火并沒有阻止他們推進設(shè)計方案，但我認為，這已經(jīng)讓他們置于持續(xù)壓力下，他們得要嚴肅地看待這個影響?！焙諣柲氛f。

她指出另一個團體以更加深思熟慮的方式來應(yīng)對海洋塑料垃圾的問題。以加州為大本營的海洋航行研究所分發(fā)地理定位標簽給經(jīng)過太平洋垃圾帶的志愿者，讓他們標記出大塊的廢棄物，譬如“鬼網(wǎng)”，也就是漫無目標地漂浮在海洋中的廢棄漁網(wǎng)。標記出垃圾不僅能讓船只避開它們，也讓它們搖身一變，成為追蹤洋流的信標。一旦有足夠多的垃圾被標記出來，一艘帆船就能出海去回收地理定位標簽和它們標記出的垃圾。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，從海洋中打撈出103噸垃圾。赫爾姆說，以標記出的一件件垃圾為目標實現(xiàn)多得多的成績，帶來更少的環(huán)境影響。

然而，不是人人都贊同赫爾姆的觀點，即“海洋清理”的方式完全不適當。許多研究者與《科學(xué)家》雜志交流時，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)該推進海洋清理的理由?！耙驗榍謇頃绊懫∩铮筒磺謇砗Ｑ?，這樣的想法相當可笑?！丙溈宋痔卣f，并補充說他見到“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”。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——無論是塑料還是漂浮生物——的稠密漂浮聚集很罕見?！耙虼恕退阄覀儑L試清理海洋，也不會真正地大幅影響洋面的生物群落?！?/p>

魯伊 ? 阿爾布開克（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，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被群落的其他成員補償?！拔艺J為，要點是漂浮生物表現(xiàn)得比我們本以為的強韌得多。”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)?！?/p>

在打撈垃圾的同時進行科研

在“海洋清理”本身的研究之外，埃格也提議在該團體每年進行的漫長而花費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客，并在遠行中以漂浮生物為食物）。“海洋清理”團隊也已經(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?！拔覀兌ㄆ诔龊?，所以我們最終能獲得數(shù)據(jù)……與其他科學(xué)家一起幫助填補關(guān)于這些我們所知甚少的生態(tài)系統(tǒng)的知識鴻溝?！卑８裾f。

同時，赫爾姆最近到了喬治城大學(xué)工作，正在為職業(yè)生涯的新階段做準備。她的實驗室開始解答的許多問題依然在很大程度上從未被人研究過，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，對于全球生態(tài)進程有如何重要的貢獻。她說，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”，鼓勵公眾遞交漂浮生物和塑料垃圾目擊報告。赫爾姆說，有了這種眾包數(shù)據(jù)后，她希望能繼續(xù)揭開大洋的謎團。“一定還有好多工作要做，我很興奮能夠參與進來?！?/p>

赫爾姆說，當她第一次在沙灘上發(fā)現(xiàn)一個脫水的帆水母時，她怎么也猜不到，她會在某天成為公海生物多樣性方面的一個領(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，這個被遺忘的世界是地球上的一個最為重要的場所?！?/p>

資料來源 The Scientist