海洋表面栖息的生物群落

编译 无机客

辽阔的海洋和外太空的遥远区域有许多共同点。这些不可知的区域广袤无边，不断延伸，由某些极端力量统治，生命的存在在那儿一般是例外，而不是惯例。然而，正如星辰散布在夜空中，聚合成星云或者一头坠入其中就无法逃脱的无底黑洞，有一整个生态系统栖息在海洋表面上，与天上的星辰一样不计其数，神秘难解。

2007年的一个雾蒙蒙的早晨，丽贝卡 • 赫尔姆（Rebecca Helm）沿着加利福尼亚的蒙特雷湾海岸散步，她回忆道，她那时“捡起塑料垃圾，就像每个深爱海洋、想要保护它的人那么做”。她在枯萎的海草和破碎的贝壳之中，看到一些像半透明垃圾的东西，她捡起那东西，准备丢弃。但结果它根本不是塑料。相反地，它是一种在海上度过一生、却被冲上岸的生物的脆弱骨骼。

赫尔姆那时是一名经验尚浅、即将开始博士生研究的海洋生物学者，认出这个生物是帆水母，一种类似海蜇的生物，有一面硬帆板来让它在海洋表面上四处活动。赫尔姆说，她在那一刻突然想明白，海龟之类以这些生物为食的动物为何最终会吞下那么多的塑料——帆水母这种小型无脊椎动物的外观和纹理酷似塑料，几乎一模一样。正如她后来了解到的，在许多相同因素（包括风、海浪和洋流）的影响下，这些在海上漂流的无脊椎动物常常最终和塑料进入相同的场所。正是相同的因素让垃圾集中到海洋的特定区域里。

帆水母属于一类名叫“漂浮生物”、永久栖息在海洋表面的神秘莫测的生物和有机体。它们生活在遥远的海洋上，难以接近，这意味着科学家在过去一个世纪里仅仅零星研究过它们，在2007年之前的论文中，只有极少数提到漂浮生物，在2007年之后这类论文也仅仅超过100篇而已。目前，有大约20种已知的漂浮生物，其中包括手掌大小的甲壳动物、刺细胞动物、海螺、海蛞蝓，甚至还有一种昆虫和一种大型原生生物（漂浮的海藻马尾藻）。就像每年进入海洋的1 100万吨塑料一样，漂浮生物也积聚在海洋的“垃圾带”里——那些区域因为被称为大洋环流的大型洋流而形成，人类清除塑料污染的努力一直着眼于此。海洋表面群落在这些环境中兴旺繁衍，但我们对它们的研究不足。当赫尔姆和其他研究者揭开这些群落及他们提供的生态系统服务的更多内幕，一些人在质疑，那些本意良好的项目是否实际上造成的坏处大于好处。

漂浮生物常常呈现为蓝色或紫色，譬如这种银币水母。科学家假定，这种着色既是伪装，也是一种抵御射紫外辐射的方式

“我不认为那些试图将塑料从海洋中清除的人在企图杀害漂浮生物。”赫尔姆告诉《科学家》杂志。但她形容了她见到某些清洁塑料垃圾倡议在面对他们所用技术在环境影响方面的隐患时，保持了缄默。“我已经注意到关于海洋表面生态系统会有什么遭遇的讨论的缺位。因此，我真心想要让那些生活在海洋表面的生物进入更广泛的对话中。”

认识漂浮生物

2018年秋天，那时在北卡罗来纳大学阿什维尔分校的赫尔姆在推特上浏览内容时，注意到“海洋清理”发布的一个帖子。这家公司在五年前由一个高中生建立，旨在应对塑料污染问题，采用的方式在多年间不断变化，从以可再生能源供能的平台变成目前的方式，即用两艘船以U形网拖过洋面——但他们的愿景在很大程度上保持不变：到2040年时打捞出海洋中90%的塑料。

赫尔姆说，她看到那条推特时，立刻想到了漂浮生物，她在这个团体分享的浮起的捕捞网照片中能清楚地看见漂浮生物。她一头钻进文献，寻找关于该项目可能如何影响海洋表面生态系统的研究。除了一队俄罗斯科学家在20世纪五六十年代对于太平洋洋面生存的物种的一次系统表征分析，对于漂浮生物的所知少得惊人。不久后，她开始亲自研究漂浮生物，发表论文，撰写学术论文，强调漂浮生物未被认识到的重要性，呼吁大家关注“海洋清理”组织可能引起的潜在危害。她对于漂浮生物的公开支持吸引了一些对于研究漂浮生物及其与塑料的关系感兴趣的合作者。

其中的一位，便是德鲁•麦克沃特（D r e w McWhirter），他是2019年“漩涡远征”倡议的首席科学家，该项目追踪长距离游泳健将本 • 勒孔特（Ben Lecomte）横渡太平洋的壮举，吸引社会公众关注海洋污染问题。在80天里，麦克沃特生活在一艘20米长的支援船“发现号”上，支持着在海中游泳的勒孔特，同时进行每日拖网打捞，取得太平洋垃圾带（GPGP）中的塑料微粒和漂浮生物样本，赫尔姆则在陆地上用成像软件来标记出照片里的生物。

他们的研究结果在去年以预印本形式发表，显示了尽管在太平洋垃圾带中到处都有生物，但无论塑料还是漂流生物，都不是均匀分布的。已经离开科学界的麦克沃特说，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间正面地相互关联。

尽管时至今日，我们对于漂浮生物的所知仍然相对稀少，迄今为止的研究已经揭示，这些生物既陌生又熟悉。太平洋垃圾带作为一处栖息地，与珊瑚礁有许多共同之处，包括贫营养的海水、高紫外线暴露，从而导致相似的适应方式。像珊瑚一样，一些漂浮生物拥有内部共生体来获得额外的营养，几乎所有漂浮生物都是蓝色或紫色的，这也和许多珊瑚相同。一种假设表明这种着色反射更多光线，另外也和伪装有关，赫尔姆说。

那种伪装支持了大洋食物网，漂浮生物在其中同时充当了捕食者和猎物。譬如说，浮游的海蛞蝓捕食僧帽水母，僧帽水母又诱捕小型鱼类和甲壳动物。漂浮生物也是其他海洋生物的主要食物源，其中包括一些濒危物种和重要经济鱼类，前者诸如赤蠵龟和黑背信天翁，后者就如稚魚阶段的大西洋鳕鱼和鲑鱼（鲑科）。

科学家目前也在审视漂浮生物可能在更大尺度上发挥的作用。赫尔姆与同事们最近将漂浮生物与28种生态系统服务相联系，其中包括它们成为海洋和大气之间界面化学中介的潜力。赫尔姆说：“漂浮生物生活在海洋的‘皮肤’上，我不认为谁会质疑我们的皮肤健康在保护我们和身体方面的重要性。”2021年，一支国际团队相似地将漂浮生物与全球气温调节联系在一起，作者们在论文中写道，漂浮生物通过它们吸收太阳辐射、固碳并在大气与海洋之间物质与能量的交换中发挥中介作用。

落入清洁论战的陷阱

赫尔姆告诉《科学家》杂志，她开始敲响警钟，提出“海洋清理”组织忽视了他们的工作对漂浮生物的潜在危害后，该组织联系了她，提出见面讨论她的忧虑。然而，当赫尔姆要求召开公开讨论会后，双方的对话戛然而止。“他们做的许多事，他们的项目取得的这么多成功，都是因为他们面对公众的传播。所以，对我来说，十分重要的一点是关于影响的讨论要在公开讨论会中进行。”她确实通过电子邮件和该组织的一些科学家沟通过，但公开会面从未发生。

赫尔姆是“海洋清理”最直言不讳的反对者之一，但她不是该项目的唯一一位批评者。在推特和学术出版物中，其他科研人员早已从各方面痛批过这个项目，从项目的碳足迹直至项目的财务伙伴。挪威咨询公司SALT在一份2021年研究中分析了“海洋清理”的001系统，那是他们塑料收集技术的早期版本，不包括一些减少对野生动物的伤害而做出的改动。研究发现，捕捞网每小时能遭遇多达400亿只浮游动物，其中有许多会因此死亡。多位科学家也已经指出，将一张网架在两艘船之间拖行，这本质上就是拖网捕捞，一种长期以来饱受谴责的渔业操作。“海洋清理”组织澄清说，他们缓慢拖动捕捞网，可移动的物种都能逃脱，每张网还设计有一个工程师能打开的逃脱口。但此前部署的捕捞网确实缠住过海龟。

漂流的世界

在远离海岸的地方，海洋被若干巨大环流支配，这些环状洋流连续不断地把废弃物吸入环流中心。除了积聚浮木和海藻，一个环流还可能包括多达18万亿件塑料废弃物。在那些废弃物中也混有生物——混杂了甲壳动物、刺细胞动物、海蛞蝓、海螺和其他有机体，它们被统称为漂浮生物。科学家如今在研究这些大洋中的漂浮生物的独特适应能力，以及它们在大洋生态系统中可能扮演的角色。

对这些批评给出回应的一个人是马蒂亚斯 • 埃格（Matthias Egger），“海洋清理”的首席海洋领域科学家，他的工作是进行研究，帮助“海洋清理”的工程师们设计出更好的产品。这份工作常常与塑料有关，涉及塑料垃圾的来源，海水中的塑料如何移动，能移动多远，能构成什么危害，但在本质上，漂浮生物群落也与同样的问题有关。

尽管漂浮生物并未纳入“海洋清理”在2018年做的第一份环境影响评估，但2021年发布的一份评估提到捕捞网有可能危害漂浮生物的物种，在最近几年里，“海洋清理”的科学团队已经开始在部署装置时对漂浮生物取样。在2021年发表的一篇论文中，埃格和同事再次证实，漂浮生物和塑料在太平洋垃圾带中无所不在，不过分布是一块块的。然而，他们的研究工作表示漂浮生物的丰度与塑料积聚并不直接相关，这点与赫尔姆及同事的发现形成鲜明对比。埃格说，因为塑料和漂浮生物都有许多不同外形，一些主要是因为风而移动，其他塑料和漂浮生物是由于洋流或波浪而移动，没有迹象表明漂浮生物和塑料一起积聚。

研究团队已经利用这个发现来完善他们追踪塑料的模型，“海洋清理”成员用这个模型来寻找目标，到污染最为严重的海域作业，也识别出塑料垃圾污染的热点地区，那儿栖息的生物也许较少。此外，埃格在用捕捞网的前后对漂浮生物进行取样，假如群落层面有发生任何变化的话，他就能确定到底是什么变化。“有了这些新数据，我们的目标是完善对于那些物种的了解，它们确实是我们需要密切注意的关键物种。”另外，项目工程师已经对捕捞网做出改进，包括采取更大的网眼尺寸，从而让意外捕捉到海洋生物的可能性降到最低。在把捕捞网拖上船之前，船员让捕捞网在海中静置多达一小时，从而给予生物们逃脱的时间。埃格说，伤害海洋生命的风险是他严肃看待的一方面，而且这“正是我们目前只有一套清理系统，而不是十套清理系统的原因”。

不管怎样，赫尔姆都在继续发出批评，部分原因是她认为科学应当走在海洋清理的前面。“在互联网上发火并没有阻止他们推进设计方案，但我认为，这已经让他们置于持续压力下，他们得要严肃地看待这个影响。”赫尔姆说。

她指出另一个团体以更加深思熟虑的方式来应对海洋塑料垃圾的问题。以加州为大本营的海洋航行研究所分发地理定位标签给经过太平洋垃圾带的志愿者，让他们标记出大块的废弃物，譬如“鬼网”，也就是漫无目标地漂浮在海洋中的废弃渔网。标记出垃圾不仅能让船只避开它们，也让它们摇身一变，成为追踪洋流的信标。一旦有足够多的垃圾被标记出来，一艘帆船就能出海去回收地理定位标签和它们标记出的垃圾。2020年，海洋航行研究所完成史上最大规模的单次清理行动，从海洋中打捞出103吨垃圾。赫尔姆说，以标记出的一件件垃圾为目标实现多得多的成绩，带来更少的环境影响。

然而，不是人人都赞同赫尔姆的观点，即“海洋清理”的方式完全不适当。许多研究者与《科学家》杂志交流时，指出海洋的面积庞大，漂浮生物重新占据栖息地的速度很快，而且塑料污染的威胁就在眼前，这些都是应该推进海洋清理的理由。“因为清理会影响漂浮生物，就不清理海洋，这样的想法相当可笑。”麦克沃特说，并补充说他见到“海洋清理”使用的捕捞网网眼“大得足以让漂浮生物穿过”。加州大学圣迭戈分校的荣休教授郑兰娜一生都在研究海黾属漂浮生物物种，她也注意到海洋中任何东西——无论是塑料还是漂浮生物——的稠密漂浮聚集很罕见。“因此……就算我们尝试清理海洋，也不会真正地大幅影响洋面的生物群落。”

鲁伊 • 阿尔布开克（Rui Albuquerque）是葡萄牙阿威罗大学的一名博士生，他的博士论文聚焦于漂浮生物。他说，他至今的研究表明，那些物种有足够的功能冗余性——意味着许多物种能扮演相似的生态角色——因此任何组成上的变化都会被群落的其他成员补偿。“我认为，要点是漂浮生物表现得比我们本以为的强韧得多。”他告诉《科学家》杂志，“就算你移除一群生物，另一群生物总是能代替它的生态位，就算环境条件改变，漂浮生物似乎也能适应。”

在打捞垃圾的同时进行科研

在“海洋清理”本身的研究之外，埃格也提议在该团体每年进行的漫长而花费极大的航程中为其他科学家收集数据。譬如，他最近与史密森环境研究中心合作，探究入侵物种是否在横渡太平洋（入侵物种可能是做了废弃物的搭车客，并在远行中以漂浮生物为食物）。“海洋清理”团队也已经为郑兰娜收集了样本，使得她能调查海黾如何与塑料相互作用。“我们定期出海，所以我们最终能获得数据……与其他科学家一起帮助填补关于这些我们所知甚少的生态系统的知识鸿沟。”埃格说。

同时，赫尔姆最近到了乔治城大学工作，正在为职业生涯的新阶段做准备。她的实验室开始解答的许多问题依然在很大程度上从未被人研究过，包括全球海洋中的漂浮生物群落呈现什么面貌，是否拥有季节性模式，对于全球生态进程有如何重要的贡献。她说，研究者需要的是更多数据，她和多位同事为此而在最近建立了“全球海洋表面生态系统联盟”，鼓励公众递交漂浮生物和塑料垃圾目击报告。赫尔姆说，有了这种众包数据后，她希望能继续揭开大洋的谜团。“一定还有好多工作要做，我很兴奋能够参与进来。”

赫尔姆说，当她第一次在沙滩上发现一个脱水的帆水母时，她怎么也猜不到，她会在某天成为公海生物多样性方面的一个领导性发言者。但是正如她在多年后注意到的，存在于海洋和天空之间的界面中的生物已经改变她的人生。她曾在2021年这么表示：“我从未打算研究海洋表面，但我现在相信，这个被遗忘的世界是地球上的一个最为重要的场所。”

资料来源 The Scientist