研究发现，须鲸排泄的营养物质可以将海洋的初级生产力提高10%

北欧海和巴伦支海须鲸的营养贡献。图片来源：美国国家科学院院刊（2025 年）。DOI：10.1073/pnas.2505563122

（蜘蛛网eeook.com）据美国物理学家组织网（Krystal Kasal）：一段时间以来，科学家们已经意识到鲸鱼通过“回收”营养物质为海洋生态系统做出贡献。然而，对海洋生产力的确切影响尚不清楚，也没有进行定量研究。发表在《美国国家科学院院刊》杂志上的一项新研究通过直接测量须鲸排泄的营养物质来解决这个问题。结果表明，这些鲸鱼正在显着提高海洋初级生产力。

初级生产力是衡量某些生物体（在本例中为浮游植物）如何通过光合作用或化学合成等过程将能量转化为有机化合物的指标，这些过程最终充当食物网的基础。当初级生产力更高时，食物链中向上的生物体就拥有更可持续的食物来源。

为了让浮游植物制造这些有机化合物，必须为它们提供健康剂量的营养物质，如氮、磷和铁，这些都是光合作用和其他过程所必需的。不幸的是，海水上层的许多部分都耗尽了这些营养物质。其中一些营养物质通过陆地径流、与更深的海水混合以及浮游动物、细菌和大型海洋生物的营养物质循环来补充。

根据这项新研究，须鲸——包括小须鲸、长须鲸、蓝鲸、塞鲸、座头鲸和弓头鲸——通过它们的排泄物贡献了大量的这些营养物质。为了确定实际贡献，研究小组收集并分析了小须鲸和长须鲸的粪便和尿液，测试了氮、磷、铁和其他 14 种微量元素的营养成分。

然后，他们估计了其他六种须鲸物种的每日和每年营养物质释放量，并使用了一种名为 NORWECOM 的生态系统模型。E2E 模拟鲸鱼营养物质释放对初级生产和浮游动物的影响。该研究的重点是格陵兰岛和挪威海以及冰岛海，须鲸在夏季迁徙到那里，然后返回低纬度地区的冬季繁殖地。

结果表明，须鲸主要通过尿液释放大量氮，主要通过粪便释放磷和微量元素。在觅食季节，这些鲸鱼每天在北欧海和巴伦支海总共回收超过 815 吨氮和 325 吨磷。贡献因特定物种而异。

“鲸鱼种群释放的营养物质量预计将取决于猎物消耗率和种群丰度。鉴于蓝鲸、弓头鲸和长须鲸体型较大，是每个个体提供最高营养负荷的物种。然而，当考虑到种群丰度时，小须鲸是大多数地区对营养库贡献最大的物种，包括巴伦支海、挪威海和格陵兰海，“研究作者解释道。

正如预期的那样，营养成分会随着时间的推移而变化，夏末的营养含量更高，从鲸鱼迁徙到这些地区的 5 月开始增加。在一些地区，8月份初级生产量增加了10%。这种影响在近海、营养贫乏的地区更为明显。

“大多数地区的年净初级产量变化相对较小，空间平均值为 0.63%，但在挪威海盆地和斯瓦尔巴群岛以东的北巴伦支海内达到 2% 至 4.5%。在巴伦支海，春季和夏季浮游植物大量繁殖的发育主要受可用光照和海冰融化的进展控制。

“总的来说，与巴伦支海南部相比，受北极影响的巴伦支海北部由于光照可用性和营养物质浓度较低，因此生产力较低。我们的模型表明，鲸鱼来源的营养物质在远离替代营养来源的偏远地区具有更明显的影响，“研究作者写道。

初级生产的增加沿着食物网级联，使许多生物受益。研究发现，中浮游动物——以浮游植物和微型浮游动物为食的生物——生物量增加了 10%。该团队指出，其他研究也注意到挪威鲑鱼的鲑鱼存活率和生长率下降，以及鲱鱼摄食迁徙模式的变化。这些归因于北欧海浮游动物生物量的变化。

“因此，中浮游动物似乎在初级生产者和较高营养级之间建立了重要联系。虽然并非鲸鱼释放的所有营养物质都很容易被浮游植物利用，但我们的研究强调了它们增加初级生产和次级生长的潜力，“作者说。

除了促进食物网外，初级生产力的提高还有助于碳封存。这是由于所涉及的固有过程，这些过程通过将大气中的二氧化碳转化为有机化合物来利用它。

很明显，海洋生态系统具有维持和滋养其居民的复杂过程。研究表明，保护鲸鱼种群不仅有利于鲸鱼，而且有利于整个海洋生态系统和全球气候。

未来的研究可能有助于改进鲸鱼运动、排泄深度和营养物质溶解的数据，并将其他海洋脊椎动物和更多微量元素纳入模型，从而完善这些模型。