芝加哥的浑水可能正在阻止入侵物种

銀鯉一旦入侵水道,就很容易被注意到。這種大型濾食性魚類 體長通常超過 三英尺,體重輕鬆超過 20 磅。它們經常在浮游生物最豐富的水面附近徘徊。最關鍵的是,它們很容易受到驚嚇。船隻經過時,銀鯉會跳出水面數英尺高,對設備和人員都構成潛在威脅。想像一下,數十條 20 多磅的魚以混亂的同步方式躍出水面 10 英尺,造成一種魚類旋渦,其密度之大,讓人難以航行,更不用說在其中放鬆了。或者,不用想像——只需 觀看 一段 視頻 的畫面 就知道了。  

顯然,它們會擾亂休閒划船和其他水上活動。但從生態學角度來看,這遠非最糟糕的部分。銀鯉體型龐大,繁殖數量眾多,並且消耗大量浮游生物,以至於它們會擠占本地魚類物種的生存空間,而許多本地魚類也是濾食性動物,在其生命早期階段依賴浮游植物和浮游動物。

“它們消耗的食物太多,而且數量龐大,可以真正減少本地魚類物種的[資源],”美國國家海洋 and Atmospheric Administration(NOAA)大湖環境研究實驗室的生態學家 Peter Alsip 說。他說,在它們入侵的地區,研究發現浮游生物群落發生了變化,本地魚類也隨之減少。“由於[銀鯉]消耗浮游植物和浮游動物,而這些是食物網的基礎,因此它們可以對整個生態系統產生間接影響,”Alsip 補充道。

an00316: A specimen of Silver Carp (Hypophthalmichthys molitrix) an invasive species that is moving up the Illinois River and threatening to enter Lake Michigan. .Photo by David Riecks. Original scan at 7 x 10.8 at 500ppi. an00316r.tif Colormatch RGB an00316r
銀鯉。圖片來源:*美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校 ACES 學院*。

銀鯉最初是於 20 世紀 70 年代被有意引入美國,以幫助管理水產養殖和污水處理設施中的藻類,當時它們食慾旺盛。然而,幾十年後,這些魚已經進入了美國主要的流域和至少 20 個州。據美國魚類及野生動物管理局稱,它們存在於密西西比河、密蘇里河和俄亥俄河及其支流中。多年來,它們一直瀕臨進入地球上最大的淡水系統——五大湖。如果這些魚進入五大湖,它們將能夠擴散到所有相鄰的河流系統,將其入侵擴大到新的高度。

但是,有些東西,不管怎樣,一直在阻止它們。儘管銀鯉已經深入伊利諾伊河,但它們尚未在密歇根湖建立種群。伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的漁業生物學家、自然資源和環境科學教授 Cory Suski 表示,它們的進展“前沿”或前端在芝加哥南部已經停滯了大約十年。對此有一些理論。

Suski 說,水壩和船閘可能阻礙了它們的進展(儘管 研究表明 這些魚可以克服這些物理障礙)。Alsip 認為,伊利諾伊河沿岸積極的捕撈工作可能有效地將種群控制在原地,因為牠們清除了本來會刺激鯉魚尋找新領地的競爭對手。Suski 說,伊利諾伊河越靠近芝加哥,其河道化和硬化程度越高——混凝土牆取代了自然河岸——這可能是一種威懾。Alsip 提到,在 Joliet 沿河有電圍欄,其目的是阻止入侵物種(儘管 至少有一條最近 已經越過了這個電魚欄)。然後,還有一種不太明顯的、可能的阻礙:污染。

一個長期存在的假設認為,伊利諾伊河中的銀鯉之所以大部分停留在芝加哥以南,是因為靠近城市的水質會惡化。最近的研究,包括 Suski 和他的同事們新發表的實驗證據,都支持這一理論。根據 10 月 25 日發表在《Scientific Reports》雜誌上的一項研究,銀鯉暴露在從芝加哥地區收集的河水中時,會出現壓力跡象,包括身體和行為上的改變。

研究結果表明,在這種情況下,人類無意中將兩種環境災難對抗了起來。如果水道足夠乾淨(伊利諾伊河的水質 幾十年來一直在改善),銀鯉就更有可能進入五大湖。如果沒有,那麼河裡和河邊的所有其他生物將繼續遭受污染之苦。

Suski 說:“我們並不是提倡污染作為鯉魚的控制手段。”但他解釋說,如果水質持續顯著改善,鯉魚可能會開始移動。“最好能提前預防……並為此做好準備。”也許,通過提高對水質困境的認識,野生動物管理者可以做好準備,加大捕撈力度,或投資於其他更具針對性、毒性更小、更具人工性的屏障。


Suski 的實驗室之前的研究曾暗示,芝加哥以外的受污染水域可能一直在阻止鯉魚的入侵,例如 2019 年的一項研究 表明,生活在城市附近的野生銀鯉肝臟顯示出過度工作的跡象,以過濾毒素,並具有毒素暴露的基因標誌。新的研究證實了這些發現,表明水體來源與鯉魚生理機能之間存在明顯的聯繫,即使在實驗室實驗中也是如此。

在多次實驗中,研究人員比較了幼年銀鯉與本地金魚在暴露於芝加哥地區伊利諾伊河水時的反應。每次試驗大約有 10 條每種魚,來自魚類飼養設施的水被用作對照組。

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實驗室中的銀鯉。圖片來源:Cory Suski,美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校。

Suski 和他的合著者發現,銀鯉在暴露於城市用水時,活動會變得不那麼活躍(即“凍結”)。同時,通過呼吸速率測量,它們的新陳代謝會加速。“牠們運動得更少,但消耗的能量卻更多,”Suski 說。相比之下,金魚沒有表現出任何顯著變化,這表明鯉魚對水中的污染物特別敏感,他補充道。

Alsip 沒有參與這項新研究,他說:“總體而言,這‘表明水質因素可能是方程式中的一個重要組成部分’。”“這是支持水質差理論的又一證據。”

這項研究確實存在一些局限性。並非所有實驗都成功了——Suski 指出,涉及雙向選擇遷移箱的一系列試驗未能按計劃進行,因此研究未能證明鯉魚會主動避開污染更嚴重的水域。科學家們只測試了短期暴露的影響,長期暴露可能會改變魚類的反應。此外,樣本量有限,研究只使用了幼魚——成年魚的反應可能不同。最後,研究沒有確定是哪些毒素或污染物在起作用。需要進一步的研究來確定讓鯉魚感到壓力的確切化合物。

Suski 和 Alsip 都表示,實際上,多種因素可能共同作用,阻止銀鯉進入五大湖。污染只是一個變量,而鯉魚捕撈、電圍欄和棲息地變化等因素可能也產生了影響。

然而,這項研究也說明了人類對生態系統的影響有多麼複雜。Alsip 說:“我絕對不會說污染是好的。”“但有趣的是,一種混亂竟然能夠以某種方式幫助預防或清理另一種。”

 

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劳伦·勒弗

撰稿人

劳伦·勒弗是一位常驻纽约布鲁克林的科学、技术和环境记者。她撰写了许多主题,包括人工智能、气候和奇异的生物学,因为她好奇心极重。当她不写作时,她大概在徒步旅行。

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