海洋学家记录了有史以来在海洋中观察到的最大规模的掠食事件
俗话说，数量就是力量。但在海洋中，科学家发现成群的鱼并不一定能一起生存。在某些情况下，鱼越多，它们就越容易成为掠食者的目标。这是麻省理工学院和挪威海洋学家最近在毛鳞鱼产卵季节高峰期探索挪威海岸的一大片海域时观察到的现象。毛鳞鱼是一种北极小鱼，大小与凤尾鱼差不多。每年二月，数十亿条毛鳞鱼从北极冰盖边缘向南迁徙到挪威海岸产卵。挪威海岸线也是毛鳞鱼的主要捕食者大西洋鳕鱼的中途停留地。鳕鱼向南迁徙时，会以产卵的毛鳞鱼为食，尽管科学家至今尚未大规模测量过这一过程。
麻省理工学院的研究团队在《通讯生物学》杂志上发表了他们的研究成果，他们在广阔的空间范围内捕捉到了单个迁徙鳕鱼和产卵毛鳞鱼之间的相互作用。他们利用基于声波的广域成像技术，观察到随机的毛鳞鱼开始聚集在一起，形成一个横跨数十公里的巨大鱼群。当毛鳞鱼群形成某种生态“热点”时，研究团队观察到单个鳕鱼开始聚集在一起，形成一个巨大的鱼群。成群的鳕鱼超过了毛鳞鱼，很快就吃掉了超过 1000 万条鱼，估计占到聚集猎物的一半以上。
这次戏剧性的遭遇战仅持续了几个小时，无论是从涉及的个体数量还是发生的面积来看，都是有史以来最大规模的掠食事件。
这次事件不太可能削弱整个毛鳞鱼种群；被捕食的鱼群只占该地区产卵毛鳞鱼总数的 0.1%。然而，随着气候变化导致北极冰盖退缩，毛鳞鱼将不得不游得更远才能产卵，这使得该物种更加紧张，更容易受到自然捕食事件的影响，比如团队观察到的这种情况。
由于毛鳞鱼与鳕鱼等许多鱼类物种共存，因此以接近单条鱼的分辨率和跨越数万平方公里的大尺度持续监测它们的行为，将有助于维护该物种和整个海洋的健康。
“我们在研究中发现，自然灾难性捕食事件可以在数小时内改变当地的捕食者-猎物平衡，”麻省理工学院机械与海洋工程教授尼古拉斯·马克里斯说。“对于拥有许多空间分布的种群中心或生态热点的健康种群来说，这不是问题。但随着这些热点的数量因气候和人为压力而减少，我们目睹的对关键物种的自然‘灾难性’捕食事件可能会对该物种以及依赖它们的许多物种造成严重后果。”
Makris 论文的合著者是麻省理工学院的 Shourav Pednekar 和 Ankita Jain，以及挪威海洋研究所的 Olav Rune Godø。
铃声
在这项新研究中，马克里斯和他的同事重新分析了 2014 年 2 月在挪威海岸外的巴伦支海巡航时收集的数据。在那次巡航中，该团队部署了海洋声波导遥感 (OAWRS) 系统，这是一种声波成像技术，它采用安装在船底的垂直声学阵列，将声波发送到海洋中并向四面八方发出。这些波可以传播很远的距离，因为它们会碰到路径上的任何障碍物或鱼。
同一艘或第二艘船拖着一组声学接收器，不断接收来自数十公里外的散射和反射波。然后，科学家可以分析收集到的波形，即时绘制大面积海洋地图。
此前，该团队重建了单个鱼类及其运动的地图，但无法区分不同物种。在这项新研究中，研究人员应用了一种新的“多光谱”技术，根据鱼鳔的特征声学共振来区分不同物种。
“鱼的鳔能像钟一样产生共鸣，”马克里斯解释道。“鳕鱼的鳔很大，但共鸣较低，就像大本钟的钟声一样，而毛鳞鱼的鳔很小，但共鸣就像钢琴上的最高音。”
通过重新分析 OAWRS 数据以寻找毛鳞鱼和鳕鱼的特定频率，研究人员能够对鱼群进行成像，确定其物种内容，并绘制出巨大区域范围内每个物种的运动情况。
观看海浪
研究人员将多光谱技术应用于 OAWRS 2014 年 2 月 27 日（毛鳞鱼产卵高峰期）收集的数据。凌晨时分，他们绘制的新地图显示，毛鳞鱼大部分时间都独自游动，以随机个体的形式松散地聚集在挪威海岸线上。当太阳升起，照亮了水面时，毛鳞鱼开始潜入更暗的深处，可能在海底寻找产卵的地方。
研究小组观察到，随着毛鳞鱼下潜，它们开始从个体行为转为群体行为，最终形成了一个约有 2300 万条鱼的巨大鱼群，以长达十多公里的协调波浪移动。
“我们发现毛鳞鱼具有这种临界密度，这是物理理论得出的结论，现在我们已经在野外观察到了这种现象，”马克里斯说。“如果它们彼此距离足够近，它们就能感知到周围其他鱼的平均速度和方向，然后形成一个庞大而连贯的鱼群。”
当他们观察时，群鱼开始齐头并进，这种连贯的行为在其他物种中也曾出现过，但迄今为止从未在毛鳞鱼中出现过。这种连贯的迁移被认为有助于鱼类通过本质上依靠群体的集体运动来节省远距离的能量。
然而，在这次事件中，毛鳞鱼群一形成，就吸引了越来越多的鳕鱼，根据该团队的声学测绘，鳕鱼很快形成了自己的鱼群，总数约为 250 万条。在短短几个小时内，鳕鱼在数十公里的范围内吞噬了 1050 万条毛鳞鱼，然后两个鱼群就解散了，鱼群四散而去。马克里斯怀疑，这种大规模、有组织的捕食在海洋中很常见，尽管这是科学家第一次能够记录这样的事件。
“这是第一次看到捕食者与猎物大规模互动，这是一场连贯的生存之战，”马克里斯说。“这发生在一个惊人的规模上，我们看到一波波毛鳞鱼涌来，就像体育场周围的波浪一样，它们聚集在一起形成防御。捕食者之间也会发生这种情况，它们聚集在一起进行连贯的攻击。”
该团队希望在未来部署 OAWRS 来监测其他鱼类物种的大规模动态。
“事实一再证明，当一个种群濒临灭绝时，就会出现最后一群。而当最后一群密集的大群消失时，就会出现灭绝，”马克里斯说。“所以你必须在灭绝之前知道那里有什么，因为压力对它们不利。”
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