鲸鱼粪便中的铁可能有助于为过去的海洋施肥

蓝鲸是地球上最大的动物。为了支撑长达100英尺（30米）的身体，它消耗了大量被称为磷虾的微小虾类动物。蓝鲸和其他须鲸曾大量生活在地球的海洋中，它们通过口腔过滤海水以捕食小型海洋生物。然后，在过去的一个世纪里，它们因其能量密集的鲸脂而几乎被猎杀至灭绝

随着鲸鱼的大量死亡，一些人认为磷虾会在没有捕食者的水域中繁殖。但事实并非如此。磷虾的数量也下降了，而且两个数量都没有恢复

最近的一项理论提出，鲸鱼不仅仅是海洋环境中的捕食者。鲸鱼排泄的营养物质可能为这些海洋生态系统提供了关键的肥料

华盛顿大学海洋学家领导的研究支持这一理论。研究发现，鲸鱼粪便中含有大量的铁，这是一种在海洋生态系统中往往稀缺的重要元素，以及无毒形式的铜，这是另一种在某些形式下可能危害生命的必需营养素

这项开放获取研究是第一项研究鲸鱼粪便中这些微量金属形式的研究，于1月发表在《地球与环境通讯》上

“我们对鲸鱼粪便进行了新的测量，以评估鲸鱼对浮游植物回收重要营养物质的重要性，”第一作者、华盛顿大学海洋学博士生Patrick Monreal说。“我们的分析表明，历史上捕鲸活动导致的须鲸种群的大量减少可能对南大洋产生更大的生物地球化学影响，而南大洋对全球碳循环至关重要。”

环绕南极洲的南大洋几乎没有人类生活，但被认为在全球气候中发挥着重要作用。强大的绕极洋流将深海水带到水面。被称为浮游植物的植物状生物大量繁殖，为磷虾种群提供了支持，如今，磷虾仍在未受保护的水域中捕捞，用于水产养殖和宠物食品

为了调查鲸鱼粪便在这个生态系统中可能发挥的作用，该研究分析了五个粪便样本。两个样本来自南大洋的座头鲸，三个来自加利福尼亚州中部海岸的蓝鲸。这些样本是在研究鲸鱼种群的研究人员看到机会时收集的

资深作者、华盛顿大学海洋学助理教授Randie Bundy说：“我想，鲸鱼粪便漂浮是件好事。”。研究人员使用附着在罐子上的网收集它，以收集通常作为泥浆或泥浆材料发现的物质

Bundy说：“假设是鲸鱼实际上为这些浮游植物能够利用的生态系统添加了营养，所以它们会开花更多，然后磷虾可以吃掉它们。”

之前的研究发现，鲸鱼粪便样本中含有大量的主要营养素，如氮和碳。这篇新论文转而寻找远离陆地供应短缺的金属，这些金属通常是海洋生态系统生长的限制因素

Bundy说：“在南大洋，铁被认为是浮游植物生存所需的最稀缺或限制性的营养物质之一。”

结果显示，所有样品中都含有铁。研究人员还发现了另一种金属铜

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Bundy说：“我们对鲸鱼粪便中的铜含量感到非常震惊。我们最初想，‘哦，不，鲸鱼粪便真的有毒吗？’”

进一步的分析表明，被称为铜原子配体的有机分子将它们转化为对海洋生物安全的形式。其他配体有助于使铁进入生物体。研究人员还不知道配体的来源，但怀疑它们可能来自鲸鱼胃中的细菌

Bundy的研究重点是海洋环境中的痕量金属。该项目最初是Monreal作为研究生的入门研究项目，但随着研究结果的出现，它发展成为一项更大的努力。Monreal说：“我认为动物在化学循环中的作用比许多专家所认为的要大，特别是在生态系统规模上思考时。”。“当我说动物时，我真的是指它们的肠道微生物组。根据我们的观察，鲸鱼肠道中的细菌似乎很重要。”

合著者是华盛顿大学的博士后研究员Angel Ruacho、前博士生Laura Moore和前本科生Dylan Hull；斯坦福大学的Matthew Savoca和Jeremy Goldbogen；佛罗里达州立大学的Lydia Babcock Adams；加州大学圣克鲁斯分校的洛根·帕林、罗斯·尼科尔斯和阿里·弗里德拉安德；华盛顿奥林匹亚卡斯卡迪亚研究集体的约翰·卡兰博基迪斯；美国国家海洋和大气管理局以及华盛顿大学气候、海洋和生态系统研究合作研究所的Joseph Resing More information: Patrick J. Monreal et al, Organic ligands in whale excrement support iron availability and reduce copper toxicity to the surface ocean, Communications Earth & Environment (2025). DOI: 10.1038/s43247-024-01965-9

Journal information: Communications Earth & Environment