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捕鲸、战争与气候变化:藏在鲸鱼耳屎里的海洋史

来源:界面新闻 原标题:捕鲸、战争与气候变化:藏在鲸鱼耳屎里的海洋史

图片来源:Getty/Miguel Medina

       鲸鱼很大,鲸鱼很长寿,鲸鱼长着鳍状肢而不是灵巧的双手。有了这三个条件,我们就能得到第四个结果:日复一日,年复一年,鲸鱼会囤积大量的耳垢。

       鲸鱼耳垢(又称耳蜡)是怎么形成的?其原理和你我一样——外耳道耵聍腺分泌油性粘稠液体并进入耳道,该分泌物遇空气干燥后逐渐硬化并且逐渐积累,形成固体的锥形塞子。在蓝鲸这样体型最大的鲸鱼的耳道里,一个“耳垢塞子”可能长达10英寸,像是把山羊角和世界上最脏的蜡烛混在一起。长须鲸的耳蜡则比蓝鲸的更为坚固;弓头鲸的耳蜡比较柔软,几乎呈液体;塞鲸(又名北须鲸)的耳蜡颜色更深,而且脆弱易碎。然而不管这些耳垢大小如何,质地怎样,无一例外,都包裹着惊人的信息量。

       在夏天,鲸鱼会在高纬度地区疯狂捕食,囤积脂肪,到了冬天则迁徙到温暖的海域,每年都得经历这么一次洄游旅程。在此过程中,它们耳垢的颜色也产生了由浅至深的变化。这些变化一层层积累,统统刻录在耳垢上,通过观察切片,你便能窥见过去的故事。和树木年轮的原理差不多,通过细数耳垢的圈层数量,人们能大概估算出这头鲸鱼的年龄。另外,科学家还能通过分析耳垢的质地,来了解在耳垢每个圈层形成的这段时间里,这头鲸鱼摄入了什么、排出了什么。从这个角度来看,鲸鱼的耳垢就是就是一本编年体的化学传记。

       贝勒大学比较生理学家斯蒂芬·特朗布尔(Stephen Trumble)和萨沙·乌先科(Sascha Usenko)知道如何破译这些传记。他们在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表过这一发现,研究表明,蓝鲸的耳垢不仅能揭示其宿主的健康和生活状况,还能反映海洋的历史。捕捞行为、温度异常和污染都会在耳垢上留下痕迹。因此,就算人类关于海洋活动的所有档案记录全都消失了,只需拿到几十只鲸鱼的耳垢,特朗布尔和乌先科还是能够通过测量其压力荷尔蒙(stress hormone,即下文皮质醇)来重构过去一段时间里的捕鲸强度。

长须鲸的耳垢。供图:Stephen Trumble

       特朗布尔和乌先科先从一只12岁的雄性蓝鲸下手。2007年,它在加州圣巴巴拉海岸撞上了一艘船,一击致命。两人通过分析这只年轻蓝鲸的耳垢,初次试水自己的构想。研究发现,这只蓝鲸的性成熟阶段结束于9岁,因为在这一年相对应的耳垢圈层中,睾丸激素水平上升了200倍。分析还指出,此前一年里,这只蓝鲸的皮质醇达到它这一生的峰值,这也许是其身心发生突变的一个表征。两位科学家还在这块耳垢中发现了杀虫剂和阻燃剂的痕迹,主要集中在这头蓝鲸出生后六个月的对应圈层中,因此可以猜测,这些元素很可能是从母乳中摄取的。“这项技术运用起来效果这么好,我也很惊讶。从中我们不仅能找到持久存在的化学物质,还能了解会突然飙升、急速降低的荷尔蒙。”乌先科说。

       当然了,这只不过是一头鲸鱼耳垢的分析结果,不过出乎意料的是,想要找到更多的样本一点都不难,科学家只需要找到合适的自然历史博物馆,给馆长打个电话就行了。“博物馆向来就以兼收并蓄、来者不拒闻名,它们只需要妥妥地收藏好一切东西,然后静待科技进步,将来派上用场就行了,”特朗布尔说,“我们联系了在史密森学会的查尔斯·波特(Charles Potter),他的回应十分喜人:‘你能打过来真是太好了,因为我们有好些鲸鱼耳屎,就一盘盘地堆在那里,还在考虑要不要把它们扔了。’最终这些耳垢并没丢弃,反而造就了奇迹。”

       特朗布尔、乌先科和他们同事们最终测量了总共20头蓝鲸、长须鲸和座头鲸耳屎中的皮质醇(一种压力激素)水平,其中最老的一头出生于1871年。研究团队以鲸鱼耳垢中压力荷尔蒙的最低水平为参照,测定了这种激素在每个个体生命周期中的变化,然后将这些数据分析整理成一个历时146年的编年体鲸鱼压力变化图,将其与20世纪的所有捕鲸记录数据两相比较。“当我们把两组数据摆在一起的时候也是大跌眼镜:‘真的假的!逗我呢吧!’”特朗布尔回想起研究的时的惊喜。

1870以来鲸鱼的耳垢皮质醇水平和捕鲸活动强度对照 制图:特朗布尔研究团队,2018年 图片来源:《自然通讯》杂志

       两组数据可以说是完美匹配了——在捕鲸活动频繁的时期,鲸鱼耳垢中的皮质醇水平也就相应上升。上世纪60年代早期,捕鲸活动风头正盛,捕鲸量达到峰值,此时的皮质醇水平也升到最高点。70年代开始,国际会议开始通过限制捕鲸行为,并且逐渐收紧,直到禁止捕鲸。此后,每年鲸鱼的捕捞量都有约7.5%的下降,相对应地,耳垢中的皮质醇水平每年的降幅也有6.4%。

       从某种程度上看,这个结果在人们意料之中。鲸鱼看到身边的小伙伴都被捕杀了,其压力自然会激增。然而看到这两组数据如此完美契合,还是颇为令人吃惊的。通过这20头鲸鱼的耳垢数据,特朗布尔和乌先科捕捉了他们的生活轨迹,从而更好还原了全球猎鲸史。

       其中也不乏例外。例如在第二次世界大战期间,捕鲸活动虽然大幅减少,鲸鱼的皮质醇水平还是有了10%的上升。因为这时候的海洋里,虽然鱼叉少了,鲸鱼却也一点没能消停,战舰、潜艇、深水炸弹、鱼雷以及战争轰鸣声立刻补位。从数据上看来,这些间接的干扰和捕猎者一样让鲸鱼压力山大,而这也是今天鲸鱼生活中的一大痛苦。

       二十世纪70年代以来,北半球的捕鲸行动已经大幅减少,基本可以忽略不计。但鲸鱼皮质醇的水平并没有相应下降,反倒呈上升趋势——起先缓慢爬升,九十年代中期开始,所监测到的鲸鱼耳垢中的皮质醇含量突然激增,并且在往后的十年里一路高歌。特朗布尔和乌先科认为,这种现象可能跟海洋温度异常偏高的天数有关。

       在这张时间跨度达146年的编年表中,鲸鱼体内的皮质醇含量在21世纪初出现了巨大的飙升,几乎达到了历史最高水平。其原因也许就在于,他们所研究的一头蓝鲸,是所有样本中唯一一头从捕鲸年代幸存下来的个体,而且在这些年里,它一直处于极端的压力状态。”这一结果能不能看作是对旧金山周围海域嘈杂的船只航行的一种应激反应?或者是在这几十年里,鲸鱼大量摄入了汞、杀虫剂等污染物,从而变得病态?具体原因我们无从知晓,但是它的皮质醇从捕鲸年代开始就一直保持在极高的水平。“当我看到它时,”乌先科给出了多种假设,“我想:这真是一头处在高压之下的个体啊,仿佛身后有追兵。”

       “我认为这项研究将彻底革新我们对鲸类的研究,”北亚利桑那大学的凯瑟琳·亨特(Kathleen Hunt)虽没有参与,但依然对这项研究十分看好。“过去研究鲸鱼的生物学家往往会收集样本中一些细枝末节的东西作为研究对象,比如单个脂肪活组织检查、一两个粪便样本,或一些散落多年的照片。而一根‘耳垢塞子’就像是每6个月从同一只动物身上采集一次样本,然后把这200多个样本齐齐整整地摆在一起。”这堪比一块冰芯之于气候学家的意义——借此回溯地球亘古的历史。

       因为鲸鱼寿命如此之长,它们的耳垢便更有意义了。这些动物要活上很久才能性成熟,怀孕期也可能超过一年,而且万一受到了什么创伤,恢复起来并不容易,往往要花费很长的时间。“搁过去,很难说我们有什么办法能在各个时间尺度上跟踪鲸鱼个体的压力反应,所以这个发现真的非常令人兴奋。”亨特解释说。

       目前,该研究团队正在分析鲸鱼耳垢中的孕激素,以及这些鲸鱼饮食中的化学同位素和其他指示分子。“我们从这些耳屎中获得了大量的数据,其中的信息量超乎过去的所有想象,”特朗布尔说,而这个阶段他们的样本还在源源不断地涌来,“渥太华的加拿大自然博物馆藏有4000个耳垢条,已经有100个运到我们这里。我们将往更深处挖掘。”

文章原载于界面新闻 2018年11月28日 捕鲸、战争与气候变化:藏在鲸鱼耳屎里的海洋史 

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编辑:易然

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