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科普视界丨我实验室创新团队谢伟教授再上央视栏目,揭秘鲸落“前世今生”
来源:谢伟
2024.01.21
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鲸类生前总是高调张扬,在海面上制造一个又一个壮观景象,死后却选择静静沉入漆黑的深海海底,把自己完全奉献给海洋万物,化为茫茫大洋荒漠中的生命绿洲,成就一座丰饶的海底生态系统。


——《探秘南海鲸豚》


2024年1月7日晚7:31,《探秘南海鲸豚》节目在中央电视台CCTV10科教频道《透视新科技》栏目播出,我实验室深海生命与生态过程创新团队核心成员、中山大学海洋科学学院谢伟教授作为主讲嘉宾参与该节目录制。这也是团队成员继2020年3月在CCTV-13接受采访、2023年4月在CCTV-10录制《探秘海山》后,第三次登上中央电视台的平台,在海洋科学知识普及方面,起到了积极的社会影响。




谢伟教授以南海首次发现的鲸落科考成果为引,向公众介绍鲸落的概念、生态学意义、形成条件及演替过程。他强调,鲸豚是海洋生态系统平衡中的关键物种,其死后形成的鲸落生态系统,更是维系深海生物多样性的重要支撑,加强鲸豚类保护至关重要!



《探秘南海鲸豚》节目录制现场(观看节目请点击图片)

什么是鲸落?


鲸落是指鲸或海洋哺乳动物在海洋中死去,尸体下沉至海床并为丰富多样的生物所利用而形成的独特生态系统。鲸落是深海生物扩散和适应性进化的重要场所,深海生物在此汲取能量,寻找生存机会。这个被称为深海荒漠生命绿洲的生态系统,究竟隐藏着怎样的奥秘呢?



鲸鱼(图片来自网络,如有侵权,请联系删除)

探索发现




2020年,我国科学家谢伟教授团队搭载“深海勇士”深潜器在南海1600米深处首次发现鲸落。这一发现引起了公众的广泛关注和兴趣。据谢伟教授介绍,迄今为止,全球海洋发现现代自然鲸落总量不足50个,而这也是我国首次发现该类型的生态系统,具有里程碑式的意义!



鲸落发现视频引起广泛公众关注(图源:bilibili搜索“南方海洋实验室”)

长吻飞旋海豚




“在南海发现的鲸落,其尾部肌肉仍然在被鱼类撕扯,可能是刚刚死亡不久。”经DNA取样分析,这是由一头长吻飞旋海豚的尸体形成的小型鲸落,从更细分类层级来定义,也可以称为豚落。



鲸落:鱼类撕扯鲸鱼尾部肌肉


2020年3月在南海1600米处拍摄的鲸落图片(Xie et al. 2023)

14 种深海生物的发现




借助长达460余天的原位相机及多次深潜观测所获取的图像资料,谢伟教授团队发现了14种巨型底栖动物,包括六种鱼类、五种甲壳类动物、两种棘皮动物和一种软体物种,其中大多数是食腐动物或捕食者,都为南海深处的首次记录。



南海鲸落周围发现的各种深海生物


a)狮子鱼;b)海蜥鱼;c)鼠尾鳕;d) 鼬鳚;e)蜥蜴鱼;f)未知鱼类;g)真虾Nematocarcinus sp;h) 真虾Heterocarpus sp;i)铠甲虾(右)和端足类(左)j);软体动物;k)海参;l)海胆;m)石蟹 (Xie et al. 2023)。

石蟹和铠甲虾




遍布在鲸落骨骼上的密密麻麻的石蟹和铠甲虾格外引人注目,其互动关系也非常有趣。当石蟹出现时,铠甲虾的数量显著减少;而当石蟹离开后,铠甲虾的数量又会迅速恢复到正常水平。这一有趣的现象揭示了它们之间存在着竞争关系。

食骨蠕虫活动痕迹




通过对采集的一块海豚骨骼进行显微观察及分子生物学分析,研究团队还发现了机会主义物种——食骨蠕虫活动的痕迹。鲸落周边的食骨蠕虫分为两类,且均不同于西太平洋已发现物种,这可能表明南海的地理隔离时间足够长,可以导致本地物种形成。食骨蠕虫分布的最低纬度的发现,拓展了人们对其分布空间的认识,表明低纬度海域广泛分布小型鲸豚形成的鲸落,在深海机会主义物种的扩散和演化过程中,发挥着重要的作用。



南海鲸落骨骼上发现的食骨蠕虫的残体(粉色部分)及其线粒体基因进化树(Xie et al. 2023)。

Wei Xie, Yadong Zhou, Chunsheng Wang, Bo Lu, Rongfeng Cui, Dongsheng Zhang*, Kedong Yin*. 2023. First observed dolphin fall in the South China sea: Implications for the biogeography.  Deep–Sea Research I 196 (2023) 104026  https://doi.org/10.1016/j.dsr.2023.104026

谢伟教授告诉我们,鲸落生态系统通常会经历移动清道夫、机会主义者和化能自养生物等不同生命形式主导的群落更替,直至鲸尸体的营养成分被完全消耗。鲸的体量被一些学者认为是决定了这一过程发展的关键因素,即只有达到30吨级别的大型鲸类形成的鲸落才具有三个完整的演替阶段。对于小型鲸类形成的鲸落,其是否也能维持机会主义者和化能自养生物的生长,仍然存在争议。而此次食骨蠕虫活动痕迹的发现,表明小型鲸落也具有机会主义阶段,为完善小型鲸落生态系统的演替过程提供了新的依据。

生态系统演替阶段

移动清道夫




鲸沉入海底时,最初尸体上的大量蛋白质和有机物会吸引鲨鱼、盲鳗、甲壳类生物前来,它们也被称为“移动清道夫”。它们以鲸落中的柔软组织为食,如果鲸的体型足够庞大,鲸落上的蛋白质可供这些生物食用4至24个月之久。另外,鲸脂的热量极高,在鲸落被海洋生物们完全吞食、分解的漫长过程中,肥腻的鲸脂包含的能源会细水长流地变成推动海底生态圈运转的“燃料”。当鲸身上90%的软组织被清道夫们瓜分完毕后,偌大的鲸几乎只剩下一具白骨,清道夫们乘兴而来,尽兴而归。



机会主义者




接下来,轮到一些多毛类和甲壳类无脊椎动物闪亮登场, 而此时来“赴宴”的生物们大都是为了捡个漏,主要的目标是掉落在海床上的组织碎片和鲸鱼骨骼间的“残羹剩饭”,故称“机会主义者”。“机会主义者”能够在短期内适应所处环境而快速繁殖。它们一边从鲸落中获取食物,一边又将其作为居住场所,在这里繁衍生息,这一阶段一般可以持续数月,甚至是4到5年。

化能自养生物




当第二阶段结束以后,残余的鲸骨迎来了第三批访客——大量厌氧细菌,它们会在鲸落中滋生蔓延,进入鲸骨和其他组织,分解其中的脂类,并与海水中溶解的硫酸盐结合产生硫化氢。化能自养细菌则将这些硫化氢作为能量的来源,利用水中溶解的氧将硫化氢氧化获得能量,与化能自养细菌共生的生物也因此有了重要的能量补充。当有机物质被“吃光”,鲸骨的矿物遗骸又会以礁岩形式成为生物们的聚居地,比如,充满生机的珊瑚礁。



鲸落生态系统演替阶段(来源:中山大学海洋科学学院官网)

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