研究：全球海洋失去平衡，人类似乎已经打破了自然法则

虽然听起来令人惊讶，但海洋中的所有生命形式--从小磷虾到大金枪鱼--似乎都在遵守一个简单的数学定律，即将生物体的丰度跟它的身体大小联系起来。比如尽管小磷虾的个体重量只有大金枪鱼的十亿分之一，但它们在整个海洋中的数量往往是大金枪鱼的十亿倍。

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这个被称为“Sheldon粒径谱”理论的想法最早是在20世纪70年代提出的，但直到现在还没有在广泛的海洋物种和全球范围内进行测试。一个国际研究小组--包括来自麦吉尔大学的研究人员--发现，该理论似乎曾经成立过，但这种自然平衡现在已被广泛的工业化捕捞所急剧改变。

在最近发表在《Science Advances》上的一项研究中，一个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、澳大利亚昆士兰科技大学和以色列魏茨曼科学研究所的研究人员的国际团队发现，当海洋处于更原始的状态时（在20世纪和大规模工业捕鱼出现之前），粒径谱理论似乎是真实的。

这项研究的论文资深作者、麦吉尔大学地球和行星科学系教授Eric Galbraith说道：“海洋生物在不同大小之间均匀分布的事实是了不起的。我们不明白为什么需要这样--为什么小东西不能比大东西多得多？或者一个位于中间的理想尺寸？从这个意义上说，这些结果突出了我们对生态系统有多少不了解。”

从细菌到鲸鱼--找到一种测量所有海洋生物的方法

为了获得一个前所未有的物种的当前数量，研究人员利用不同的近期研究来构建出一个大型的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个主要水生生物群体的空间分布。

这项研究的第一作者、马克斯-普朗克研究所的亚历山大-冯-洪堡研究员Ian Hatton回忆道：“要找到一种方法来充分比较规模差异如此巨大的生物体的测量结果是很有挑战性的。虽然微观的水生生物可以从全球收集的20多万个水样中估算出来，但较大的海洋动物可以游过整个海洋盆地，需要用完全不同的方法进行估算。”

研究人员还使用历史重建和海洋生态系统模型来估计原始海洋（20世纪前）的海洋生物量，并将这些数据跟现在进行比较。他们发现，尽管在两个极端--鲸鱼和细菌--都有例外，但在身体大小的每个数量级范围内曾经有一个非常稳定的生物量，约是1千兆吨。这意味着在任何体型和大十倍的体型之间其海洋中的生命总量加起来总是约10亿吨，而不管开始的体型如何。但工业化捕鱼已经大大改变了这一情况。

人类对海洋生物量的影响

跟原始海洋中几乎恒定的生物量频谱相比，研究人员对频谱的检查显示了人类对最大尺寸的生物量分布的重大影响。

虽然捕鱼占人类食物消耗量的不到3%，但它对生物量光谱的影响是毁灭性的。大型鱼类（指任何长于10厘米的鱼类）经历了约20亿吨的总生物量损失（减少60%），从而使渔民每年捕获的0.1亿吨相形见绌。从历史上看，捕鲸对生物量最大的一端甚至更具破坏性，最大的鲸鱼遭受90%的损失。事实上，研究人员估计，在过去的一个世纪里，工业化捕鱼和捕鲸造成的损失远远大于未来80年里由于气候变化情景而造成的潜在生物量损失，即使是在悲观的排放情景下。

“从这个全球角度来看，最大的惊喜是捕鱼的巨大低效率，”Galbraith指出，“当工业化捕鱼船队出去在海洋中捕鱼时，他们的行为不像跟他们竞争的大型捕食性鱼类、海豹或鸟类那样，只是以保持鱼群稳定的方式消耗少量的鱼群。人类不仅仅是取代了海洋中的顶级捕食者，而是完全改变了整个海洋生态系统的能量流动。”

此外，他还补充称：“好消息是，我们可以通过减少世界各地活跃的渔船数量来扭转我们所造成的不平衡。减少过度捕捞也将有助于使渔业更有利可图和可持续发展--如果我们能把我们的行动放在一起，这是一个潜在的双赢。”

关键词： 科学探索 研究：全球海洋失去平衡，人类似乎已经打破了自