当塞缪尔·瓦瑟（Samuel Wasser）和他的同事们第一次出海寻找鲸鱼的粪便时，他们发现这种不寻常的爱好可能会引起一些误解。有一天，他们被一名正在搜捕毒贩的县治安官注意到。“他走过来，以为抓住了我们，”瓦瑟说。他是华盛顿大学（西雅图）保护生物学中心的负责人。该团队解释说，他们船上的狗正在嗅探一种大多数人几乎用不着的东西。
“你是在跟我开玩笑吧，”治安官最后说道。过了一会儿，他远远地看着科学家们。然后他掉头驶离，让他们继续工作。
这项工作可以揭示很多关于那些庞大且难以追踪和研究的动物的信息。鲸鱼在航行留下的粪便富含信息。它携带了激素、污染物、肠道微生物以及来自鲸鱼及其猎物的 DNA 残留物。它可以揭示鲸鱼的压力水平，或者是否怀孕。
“我们真的没有其他方法可以了解我称之为‘鲸鱼的内心’——了解它们的生理状况，”罗莎琳德·罗兰（Rosalind Rolland）说，她是波士顿新英格兰水族馆海洋生命安德森·卡伯特中心的高级科学家。
到目前为止，罗兰已经研究了五种鲸鱼的粪便中的激素，并且正在扩展到北方毛海豹、海狮和西印度海牛。她和其他科学家自 1999 年以来一直在收集鲸鱼的粪便。现在，他们艰辛而有气味的劳动开始有了回报。粪便样本提供了证据，表明这些海洋哺乳动物如何受到噪音或食物短缺的威胁，或者它们感染了哪些寄生虫和毒素。研究人员希望，这些观察结果将有助于他们弄清楚如何拯救濒危鲸鱼。
搜寻宝藏
当然，粪便并不是科学家们用于研究野生动物的唯一物质。但抽血可能会给动物带来压力，而捕捉巨大的鲸鱼并不实际。然而，粪便唾手可得。“这就像是以前无法获得的巨量信息，除非我们能得到一头被捕鲸者杀死或搁浅死亡的鲸鱼，”罗兰说。
而且，由于收集粪便不会打扰到鲸鱼，科学家们可以反复从同一只动物身上采集粪便。“你可以一遍又一遍地收集样本……而不会侵犯它们，”俄勒冈州立大学（科瓦利斯）的海洋生态学家利·托雷斯（Leigh Torres）说。“这是一个生物金矿。”
这种宝贵的物质，根据来源鲸鱼的不同，看起来和闻起来都略有不同。濒危的北大西洋露脊鲸，是早期粪便收集工作的重点，它的粪便非常有特点。它通常是亮橙色的，这很可能是由于鲸鱼以一种叫做桡足类的微小甲壳类为食，北亚利桑那大学（弗拉格斯塔夫）的生物学家凯瑟琳·亨特（Kathleen Hunt）说，她经常与罗兰合作。与其他一些物种不同，它的粪便还会漂浮。“这很有帮助，因为……当它在水面上漂浮时，你可以更容易地发现它，”她说。另一方面，“它是我工作过的所有粪便样本中最臭的。”
但这种腐臭、鱼腥味实际上对科学家来说是个好消息。“这几乎就像是为了让它非常显眼而设计的，”亨特说。“纯粹是运气，我们从最好的粪便开始。”
再说，她现在也不太介意这股臭味了。“在实验室里处理露脊鲸粪便多年后，你实际上会习惯这种气味，”她说。“我甚至可以愉快地拎着一小袋鲸鱼粪便走来走去……而楼下、拐角处的人会抱怨说气味太难闻，以至于他们无法工作。”
与此同时，托雷斯追踪的灰鲸会排出红褐色或棕色的粪便。在粪便沉没之前，她和她的同事们大约有 30 秒的时间用细网尽可能多地收集。她说：“它有一种海洋的气味。”“它闻起来不像它们的呼吸那么难闻。”
瓦瑟说，有时只能收集到一撮粪便，就被波涛汹涌的海水冲散了。他研究的虎鲸粪便颜色从浅棕色到深绿色不等，闻起来有三文鱼的味道。“颜色和海水差别不大，”他说。“不容易看到。”
幸运的是，他有狗来帮助搜寻这些排泄物。瓦瑟训练从收容所救出的高能量犬，让它们能够精准地定位鲸鱼和其他受威胁和濒危动物的粪便。这些狗“永不满足”的玩耍欲望意味着它们可能不会被收养，但却使它们成为敬业的工作者。它们几乎能在一英里外闻到粪便的气味。一旦瓦瑟和他的团队被引导到目标，兴奋的狗狗们就会得到一个球作为奖励。
不幸的是，鲸鱼不会按命令排便。“你只能听凭动物消化道的安排，不知道什么时候才能得到样本，”亨特说。需要多年的等待和收集才能收集到足够的粪便来推断动物的情况。
还有其他获取鲸鱼排泄物的方法。研究人员正在试验一种名为SnotBots的无人机，以捕捉动物喷水孔呼出的蒸汽。鲸鱼的鼻涕随时可用。但它也会被海水稀释，分析起来更加困难。
喧嚣海洋中的生活
粪便可以提供一些关于鲸鱼如何受到噪音污染影响的见解。托雷斯说，鲸鱼依靠声音来导航、捕猎和交流。因此，由于船舶交通、声纳以及石油和天然气勘探，海洋越吵，鲸鱼的正常生活就越困难。
亨特推测，这种经历可能类似于整天待在一个嘈杂的夜总会里。“你仍然可以四处走动，仍然可以吃东西，仍然可以和朋友聊天——但你不得不大喊大叫，耳朵嗡嗡作响，这很累人。”
我们知道，长时间待在嘈杂的环境中会对人类造成压力和不健康。科学家们怀疑鲸鱼也受到类似的伤害，并观察到鲸鱼会变得安静或避开嘈杂区域。但是，很难将噪音与鲸鱼体内的变化联系起来。
亨特说：“你不能随便对整个东海岸宣布‘好吧，我们都将停止驾驶船只两周’。”“很难研究没有海洋噪音会是什么样子。”
她、罗兰、瓦瑟和其他同事只有过一次这样的机会，而且并非是他们期望或希望的。在 9/11 事件后的几天里，飞机和船只的交通都受到了干扰。当时，罗兰和她的同事们正在芬迪湾研究露脊鲸，芬迪湾位于缅因州海岸的东北部。“9 月 11 日之后，我们决定在发生此事后继续我们的工作，”她说。他们对海湾进行了声学记录，收集了鲸鱼的粪便，并研究了船舶交通记录。
9/11 事件后，船只噪音骤减——鲸鱼粪便中与压力相关的激素含量也随之下降。该团队在随后的四年里没有发现类似的压力激素下降。他们的工作表明，持续不断的船只噪音对鲸鱼造成慢性压力。
托雷斯也对噪音污染如何伤害鲸鱼感兴趣。多年来，她一直在俄勒冈州海岸附近收集灰鲸的粪便，这些鲸鱼暴露于船只交通以及风暴和海浪的自然声音。她的团队还在新西兰收集蓝鲸的粪便。在该地区，经常有船只通过脉冲声敲击海床并监听回声来寻找海底下的石油。
托雷斯希望随着时间的推移，能描绘出压力激素正常变化的图景。她和她的同事们最感兴趣的皮质醇激素，可能会根据鲸鱼、它们获得的食物量或是否怀孕而升高或降低。“一旦我们梳理出这些趋势，我们就可以加入噪音的因素，”她说。该团队还在追踪鲸鱼的体型和进食情况，以及海景的噪音随时间的变化。
最终，她希望，他们对压力激素的理解也能应用于那些过于难以捉摸或濒危而无法提供太多粪便的鲸鱼。
挨饿
噪音并非鲸鱼必须面对的唯一与人类相关的压力源。瓦瑟目前正在研究南方定居虎鲸，这是一个濒危的群体，它们在夏季和秋季活动于不列颠哥伦比亚省、华盛顿州和俄勒冈州沿海。2005 年，该群体首次被列为濒危物种时，大约有 90 头这样的鲸鱼。此后，它们的数量持续下降，现在只剩下78 头。
鲸鱼的困境可能由三个原因造成。它们可能受到船只交通的干扰，或者可能接触有毒化学物质。然后是帝王鲑。南方定居虎鲸偏爱这种最大、最肥美的鲑鱼。人类也一样——帝王鲑被过度捕捞，留给鲸鱼的猎物所剩无几。“你有一个濒危的鲸鱼种群，吃一个濒危的鱼种，”瓦瑟说。瓦瑟的粪便研究表明，这种猎物短缺是虎鲸生存状况不佳的主要原因。
多年来，他和他的同事们发现出生的幼崽数量少于预期，这群大约 30 头的成年雌性鲸鱼。因此，他们一直在给鲸鱼做怀孕测试——粪便中的孕酮和睾酮激素可以表明鲸鱼是否怀孕以及怀孕多久了。瓦瑟和他的团队检测到的近 70% 的怀孕都以流产或死产告终。
如果动物要流产，通常发生在早期。但令人惊讶的是，大量的虎鲸怀孕都发生在孕晚期失败。这表明鲸鱼能够受孕，但却无法保住妊娠。
原因：食物不足。瓦瑟和他的团队检查了怀孕成功和未成功的雌性粪便中两种激素的平衡。甲状腺激素有助于控制新陈代谢；当食物稀少时，动物就会分泌更少的甲状腺激素。“这有点像刹车，放慢速度，这样你就能撑得更久，直到找到食物，”瓦瑟说。皮质醇在营养方面也起着作用。在危机中，这种激素会动员葡萄糖为动物提供能量。
不幸的鲸鱼皮质醇含量相对较高，而甲状腺激素含量较低。该团队得出结论，这些鲸鱼长期营养不良。正如亨特解释的那样，“如果脂肪和鲸脂不足，它们就无法生育。”为了让这些虎鲸有机会繁衍，我们还需要保护它们的鲑鱼猎物。
正如亨特、罗兰和托雷斯所发现的，皮质醇等压力激素也可能表明鲸鱼受到了嘈杂环境的干扰。但对于瓦瑟的虎鲸来说，食物短缺似乎更为重要。鲸鱼粪便中的压力激素每年八月中旬会消退，就在鲑鱼最丰富的时候——也是船只最有可能出没的时候，利用好天气。
食物短缺也可能加剧鲸鱼接触到的任何污染造成的危害。那些孕晚期流产的雌性鲸鱼，其粪便中PCBs的浓度也较高，这些化学物质至今仍残留在某些建筑材料和其他产品中。许多污染物会积聚在动物的脂肪组织中。“当它们食物耗尽并燃烧脂肪时，就会将毒素排入血液，”瓦瑟说。
都在粪便里
科学家们发现，通过粪便，可以探究鲸鱼面临的许多不同压力源。这意味着他们可以收集证据，证明鲸鱼如何遭受人类噪音的喧嚣或重要猎物的丧失。罗兰还在研究藻类产生的神经毒素，包括导致赤潮的毒素，以及右鲸粪便中的寄生虫，如贾第鞭毛虫。
了解所有这些不同的考验很重要，因为气候变化可能会带来更广泛、更棘手的变化。亨特说，露脊鲸已经越来越少地出现在芬迪湾。这表明它们正在追随着微小的甲壳类猎物，因为上升的海水温度将它们驱赶向北方。
她说：“如果我们能减轻[鲸鱼]来自所有这些其他影响的压力，包括海洋噪音，那么它们就有更好的机会能够灵活地应对食物 all moving 的巨大变化。”
这是一个艰巨的挑战——过去几十年噪音污染一直在增加，如今90%的世界贸易由货船承担。但船只可以做得更安静一些，这对船主也有好处。“嘈杂的发动机是低效的发动机，”亨特说。还有其他激励措施；温哥华港为更安静的船只降低了停泊费。科学家们希望，许多其他鲸鱼的挑战同样可以通过创新和妥协来解决。
不过，第一步是了解它们在鲸鱼粪便中留下的印记。这意味着年复一年地收集数百袋鲸鱼排泄物。这是一项气味难闻但令人兴奋的工作。“任何时候鲸鱼排便，都非常令人兴奋，”托雷斯说，“因为我知道这是对动物生物学的一次绝佳的了解。”
