研究显示全球海洋失去平衡,人类似乎已经打破了自然法则

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虽然听起来很奇怪,但海洋中的所有生命形式——从小磷虾到大金枪鱼——似乎都遵循一个简单的数学定律,即生物体的丰度与其身体大小有关。例如,尽管小磷虾的个体重量只有大型金枪鱼的十亿分之一,但它们在整个海洋中的数量通常是大型金枪鱼的十亿倍。

研究显示全球海洋失去平衡,人类似乎已经打破了自然法则-第1张图片-IT新视野

“谢尔顿粒度谱”的概念最早是在20世纪70年代提出的,但迄今为止,它尚未在广泛的海洋物种和世界范围内得到验证。包括麦吉尔大学研究人员在内的一个国际研究小组发现,这一理论似乎已经建立,但这种自然平衡现在已被广泛的工业捕捞所戏剧性地改变。

在最近发表在《科学进步》上的一项研究中,一个国际团队包括来自麦吉尔大学、德国马克斯·普朗克科学数学研究所、西班牙环境科学与技术研究所的研究人员,澳大利亚昆士兰科学技术大学和以色列魏茨曼科学研究所发现,当海洋处于一个更原始的状态(二十世纪之前和大规模工业捕鱼的出现)时,粒度谱的理论似乎是正确的。

该研究的资深作者、麦吉尔大学地球和行星科学教授埃里克·加尔布雷斯说:“海洋生物在不同大小的海洋中均匀分布的事实令人惊讶。我们不明白为什么需要这样做——为什么小东西不能比大东西多得多?还是中间的理想尺寸?从这个意义上说,这些结果突显出我们对生态系统知之甚少。”

从细菌到鲸鱼——找到一种测量所有海洋生物的方法

为了获得前所未有的物种数量,研究人员利用不同的最新研究建立了一个大型全球海洋生物数据集,包括细菌、浮游植物、浮游动物、鱼类和哺乳动物。他们的方法使他们能够区分整个海洋中12个主要水生生物群的空间分布。

该研究的主要作者、马克斯·普朗克研究所的亚历山大·冯·洪堡研究员伊恩·哈顿回忆道:“找到一种方法来充分比较具有如此大规模差异的生物体的测量结果是一个挑战。虽然可以从全世界收集的20多万个水样中估算出水生微生物,但大型海洋动物可以游过整个海洋盆地,这需要以完全不同的方式进行估算。”

研究人员还使用历史重建和海洋生态系统模型来估算原始海洋(20世纪之前)的海洋生物量,并将这些数据与今天的数据进行比较。他们发现,尽管在两个极端都有例外——鲸鱼和细菌——但在每一个身体大小的数量级上,都有大约十亿吨的非常稳定的生物量。这意味着,在任何大小和十倍大的大小之间,海洋中的生命总量加起来总是大约10亿吨,而不管最初的大小。但工业捕鱼极大地改变了这种状况。

人类对海洋生物量的影响

与原始海洋中几乎恒定的生物量光谱相比,研究人员对光谱的检查表明,人类对最大大小的生物量分布有重大影响。

虽然捕鱼只占人类食物消费量的不到3%,但它对生物量谱的影响是毁灭性的。大型鱼类(任何长度超过10厘米的鱼类)总生物量损失约20亿吨(减少60%),使渔民每年捕获的1000万吨数量相形见绌。从历史上看,捕鲸对生物量最大的一端的破坏性更大,最大的鲸鱼遭受了90%的损失。事实上,研究人员估计,过去一个世纪工业化捕鱼和捕鲸造成的损失远大于未来80年气候变化情景造成的潜在生物量损失,即使是在悲观的排放情景下。

Galbraith说:“从全球的角度来看,最大的意外是捕鱼的巨大低效。”,“当工业捕鱼船队出海捕鱼时,它们的行为不像大型食肉鱼、海豹或鸟类那样与它们竞争。他们只是吃少量的鱼,以保持鱼的稳定。人类不仅取代了海洋中的顶级捕食者,而且完全改变了整个海洋生态系统的能量流动。”

此外,他补充道:“好消息是,我们可以通过减少世界各地活跃渔船的数量来扭转我们造成的不平衡。减少过度捕捞也将有助于使渔业更加有利可图和可持续发展——如果我们能够共同行动,这将是一个潜在的双赢。”

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