揭开鳗鱼性别的奥秘

为了拯救濒危鳗鱼,研究人员数十年来一直在努力弄清楚它们的繁殖地点。
鳗鱼的繁殖习性对研究人员来说仍然是个谜。DepositPhotos

本文最初发表在 Hakai Magazine 上,该杂志是一家关于滨海生态系统科学与社会的在线出版物。请访问 hakaimagazine.com 阅读更多此类故事。

每三年,莱因霍尔德·哈内尔就会登上研究船,航行到世界上唯一一个位于大洋中部的海洋。马尾藻海,没有陆地边界,而是被洋流环绕,呈椭圆形,占据了北大西洋约三分之二的区域,环绕百慕大,向东延伸超过1000公里。由于厚厚的赭色海藻缠绕在水面,马尾藻海被誉为“金色的漂浮雨林”,这里是超过270种海洋生物的缓慢旋转的庇护所。每年,鳗鱼都会抵达这里。

欧洲鳗和美洲鳗——都被国际自然保护联盟列为濒危物种——进行了这次非凡的迁徙。马尾藻海是它们唯一的繁殖地。这些滑溜溜的生物,有些长达1.5米,来自欧洲、北美(包括部分加勒比地区)以及北非(包括地中海)。哈内尔是德国不来梅哈芬瑟宁渔业生态研究所的鱼类生物学家和所长,他会在这里进行为期一个月的考察,与一群轮流的研究人员一同工作,其中一些人希望能解开长期以来让海洋生物学家、解剖学家、哲学家和环保主义者困惑的谜团:这些鳗鱼在野外产卵时会发生什么?我们能做些什么来帮助这些物种从栖息地丧失、污染、过度捕捞和水力发电的影响中恢复过来?科学家们表示,答案可以改善保护工作。然而,迄今为止,鳗鱼仍然保守着它们的大部分秘密。


鳗鱼会发生性行为这一观念相当现代。古埃及人将鳗鱼与太阳神阿图姆联系起来,认为它们是太阳加热尼罗河时生命产生的。公元前四世纪,亚里士多德宣称鳗鱼是“从大地深处”自发产生的,并且它们没有生殖器。

“无生殖器”的理论流传了几代人。罗马博物学家老普林尼断言,鳗鱼在岩石上摩擦,它们的死皮“刮下的东西就会复活”。其他人则将鳗鱼的起源归因于从马尾到河岸的露珠等各种事物。根据中世纪地图学史学家约翰·怀亚特·格林利(John Wyatt Greenlee)的说法,在中世纪欧洲,这种假定的无性繁殖带来了真实的经济后果,并帮助欧洲鳗成为一种文化上重要的物种。当时的基督教假日规定,信徒在一年中的大部分时间里必须遵守教会批准的饮食。这些饮食禁止信徒食用“不洁”的动物或来自性行为的肉类,这可能会激发,正如托马斯·阿奎那所说,“性欲的冲动”。格林利说,鱼类是例外,而鳗鱼因其数量丰富以及“它们似乎凭空出现,并且没有人能找到它们的生殖器官”这一点,吸引了任何试图避免“色情大餐”的人。

鳗鱼对任何人来说都可以是任何东西:晚餐或甜点;宿醉、醉酒或耳部感染的治疗方法;婚戒或魔法外套的材料。它们甚至被用作非正式货币。由于中世纪欧洲的年租和税款通常在四旬期(复活节前的约40天)到期,而修道院拥有人们居住的土地,佃户有时会用风干的鳗鱼支付。整个村庄一次可能会支付6万条甚至更多的鳗鱼。

最终,自然发生理论被淘汰了。但鳗鱼的生殖器再次成为焦点,当时一位意大利外科医生在意大利科马基奥的一条鳗鱼身上发现了卵巢,并在18世纪发表了相关发现。所谓科马基奥鳗的合法性在几十年里一直受到质疑,直到一位解剖学家发表了对另一条科马基奥鳗卵巢的描述,从而引发了一场寻找睾丸的竞赛。就连精神性发育理论的鼻祖也参与其中:在他职业生涯的早期,1876年,西格蒙德·弗洛伊德解剖了至少400条鳗鱼,寻找性腺。又过了大约二十年,才在西西里岛附近发现了一条成熟的雄性鳗鱼。

找到鳗鱼的性器官花了这么长时间并不奇怪。有800多个物种,其中大约15种是淡水品种,它们的身体随着年龄的变化而发生巨大变化,以至于科学家们长期以来认为幼体与成年鳗鱼是不同的物种。鳗鱼从卵发育成透明的柳叶状幼体,然后变成被称为玻璃鳗的蠕虫状半透明幼体,最后长到完全成熟。像大多数鳗鱼物种一样,美洲鳗和欧洲鳗的性腺要到它们生命周期的最后阶段才会完全发育,通常在7到25岁之间。大约在这个时候,它们离开内陆淡水和半咸水水域(人们很容易在那里观察到它们),并迁徙到约6000公里远的地方——大致相当于从加拿大最东端到最西端的距离——来到马尾藻海。

目前,研究人员已经在实验室环境中观察到鳗鱼交配,但他们不知道这种行为在野外是如何发生的。引导迁徙的机制仍然有些神秘,繁殖鳗鱼的确切社会、物理和化学条件也是如此。成熟的鳗鱼在产卵后死亡,幼体则迁往淡水栖息地,但何时发生以及每个物种如何找到它们的家园大陆仍然未知。

“我们认为欧洲鳗在马尾藻海繁殖,因为这是我们发现最小的幼体的地方,但我们从未发现过欧洲鳗的卵或正在产卵的鳗鱼,”西班牙AZTI海洋研究中心的生物学家埃斯蒂巴利兹·迪亚兹(Estibaliz Díaz)说,她研究欧洲鳗的数量动态和管理。“这仍然是一个未经证实的理论。”美洲鳗的情况也是如此,关于有多少鳗鱼能在迁徙中存活下来,是什么让马尾藻海如此独特,以及气候变化等因素如何影响它,仍然存在更多疑问。

这两个物种的数量都在下降,但研究人员就哪种威胁最大争论不休。栖息地丧失是一个巨大的问题——人类排干了湿地,用城市和农业径流污染了水源,并建造了杀死鳗鱼的水力涡轮机和阻碍鳗鱼进出内陆水域的堤坝。捕捞进一步减少了鳗鱼的数量。虽然存在成年鳗鱼的商业捕捞,但全球消耗的大部分鳗鱼来自水产养殖业,该行业从野外捕捞幼小的玻璃鳗并在养殖场中饲养。美洲鳗和欧洲鳗与日本鳗一起,是商业价值最高的三种物种之一,日本鳗也濒临灭绝。虽然这三种物种都可以合法捕捞,但捕捞时间、地点和数量的规定因国家而异。欧盟要求成员国每年在冬季迁徙季节前后关闭海洋渔业三个月——具体日期由各国自行决定——并禁止向成员国以外的地区进行贸易,但这些管理措施却被黑市交易者破坏,他们每年非法向亚洲出口超过90吨欧洲鳗。

国际自然保护联盟(IUCN)将欧洲鳗列为极度濒危物种——与历史水平相比,数量骤减了90%以上,并且“相当不清楚,”正如一份报告所指出的那样,下降是否仍在继续。通过统计河口和内陆水域的玻璃鳗数量,研究人员发现,在1980年代和2011年之间,鳗鱼数量急剧下降,但之后趋于平稳,原因不明。美洲鳗被认为情况更好——它们仅被IUCN列为濒危物种,而非其他保护和研究组织——尽管自1970年代以来,它们的数量也有所减少。

圈养繁殖有一天可能会减少水产养殖业对野生捕捞的依赖,但目前尚不可行。科学家必须用合成激素诱导鳗鱼性腺发育。幼体也很难存活。许多研究人员认为,在自然栖息地中,幼体以海洋雪为食——一种悬浮在水中的腐烂有机物的混合物,在商业规模上难以复制。揭示马尾藻海中发生的事情有助于指导更有效的保护措施。这就是为什么莱因霍尔德·哈内尔要出海的原因。


在因COVID-19延误三年后,哈内尔将于2023年派遣一艘研究船,进行为期14天的德国至百慕大航行。他将飞往那里,与其他11名鳗鱼研究人员会合,然后花费大约一个月的时间,缓慢穿越马尾藻海南部,记录海洋状况,用浮游生物网拖网捕捞鳗鱼幼体,并采集环境DNA样本——从皮肤、粘液和粪便中脱落的遗传物质——通过它们留下的痕迹来追踪鳗鱼。

自2011年以来,哈内尔一直领导着这样的考察。他的主要目标是记录幼体和幼年鳗鱼的数量,其次是确定可能的产卵地点。通过对河口和内陆水域进行采样,研究人员可以识别随时间变化的趋势,以弄清楚大陆水域的玻璃鳗是否在增加,但如果不将这些趋势与马尾藻海的趋势进行比较,就无法判断美洲鳗或欧洲鳗是否正在恢复。与此同时,哈内尔认为,保护性法规还不够。2007年,欧盟规定成员国制定欧洲鳗恢复计划,但一些主要的渔业和海洋科学组织批评具体细节

哈内尔表示,与旨在减少鳗鱼死亡率的其他措施相配合,关闭渔业等规定是有意义的——去年,包括哈内尔在内的一个国际研究人员联盟建议在玻璃鳗种群恢复之前关闭渔业。但其他要求则没有研究依据,包括一项要求确保每年有40%的成年鳗鱼能够从内陆水域迁徙到海洋。哈内尔说:“科学家们无法确定40%是否足以恢复种群。”

这就是为什么哈内尔的工作如此重要的原因,马丁·卡斯东圭(Martin Castonguay)说,他是一位海洋生物学家和加拿大渔业和海洋部的名誉科学家,曾与哈内尔合作。卡斯东圭说,财政障碍常常阻碍鳗鱼科学家在内陆水域以外进行研究。研究船每天的成本可能在3万到5万加元之间,而一个月长途旅行的费用接近100万加元,这要求科学家们拥有丰厚的补助金或政府支持才能前往马尾藻海。

尽管存在障碍,科学家们仍在努力寻找如何帮助鳗鱼恢复的答案。他们已经安装了水声设备,希望通过声音追踪迁徙的鳗鱼;仔细研究了卫星照片;并向鳗鱼注射激素以诱导性腺发育,然后将它们释放到马尾藻海,试图研究它们在水面下的产卵深度。在实验室里,他们开发了算法来扫描和识别内陆水域声纳图像中的鳗鱼,并建造了高压游泳管来观察鳗鱼如何响应压力和水流强度的变化。他们甚至试图用卫星追踪器来追踪它们。

在2010年代中期,卡斯东圭和另外四名研究人员将浮标追踪器缝在38条美洲鳗鱼身上,并在新斯科舍省海岸附近将它们放生。每15分钟,追踪器就会记录下鳗鱼游泳的深度、水温和光照水平。这些传感器被设计成在几个月后脱落,并传输数据以及鳗鱼的最终位置。不幸的是,它们在鳗鱼到达任何特定的产卵地点之前就脱落了,尽管有一条鳗鱼离产卵区域只有100到150公里。“这是第一次在马尾藻海记录到(成年美洲)鳗鱼,”卡斯东圭说。在此之前,那里只发现了幼体。“我们非常兴奋。”

卡斯东圭补充说,如果更多的政府和研究机构愿意投入资源,这些鳗鱼就不会如此神秘了。对日本一种相似物种的研究提供了一个案例研究,说明这可以如何实现。

在马尾藻海的另一边,日本鳗鱼每年从日本及周边国家迁徙3000公里,来到西太平洋的西马里亚纳海脊。在日本政府和其他科学机构的支持下,那里的研究人员已经确定了一个产卵地点,收集了受精卵,并追踪了标记的鳗鱼游向它们的产卵区域——这些都是在马尾藻海从未实现的壮举。他们发现,日本鳗鱼在新月前几天产卵,深度在150至200米之间,并且产卵部分是由鳗鱼从深水区移动到浅水区时发生的温度变化触发的。他们了解到,有些鳗鱼在一个繁殖季节可能会产卵不止一次。

东京大学鳗鱼生物学家迈克尔·米勒(Michael Miller)说,公众宣传工作也很重要。负责大部分鳗鱼研究的研究人员——东京大学名誉科学家、被称为“Unagi Sensei”或“鳗鱼博士”的 Tsukamoto Katsumi——一直在努力提高鳗鱼的公众知名度。米勒说,他的发现有助于证明鳗鱼“不仅仅是一顿饭”。“它们是日本文化的一部分,值得保护,”这有助于推动保护它们的努力。

哈内尔正试图为马尾藻海的鳗鱼和其他物种做同样的事情。他尽可能多地接受媒体和公众的采访。他和其他许多人一样认为,成功地保护这些生物,取决于是否能做出统一的国际努力。但只要数据快照每隔几年才出现一次,关于产卵和物种健康的问题的答案,就会像鳗鱼本身一样,隐藏在水深的某个地方。

本文最初刊登于 Hakai Magazine,经许可在此处转载。

 

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