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20世纪，人们对鲸鱼脂肪和鲸须的需求驱使工业捕鲸者 捕杀了约三百万头鲸鱼——占世界鲸鱼总数的可怕的99%。大规模的捕杀不仅摧毁了海洋生态系统，还破坏了在海洋食物网中传递营养的关键机制。因此，捕鲸者累积了我们尚未偿还的生态债务。
正如过去几十年的研究表明的那样，鲸鱼在增强海洋生态系统方面发挥着至关重要的作用。许多鲸鱼种类在海洋深处觅食，那里猎物丰富，但水压巨大。剑桥大学化学家David King说，在深海中，许多鲸鱼发现“它们的出口被堵住了”。因此，为了正常排泄，它们会游向海面，在那里它们的排泄物将带来持续的营养流——如铁、氮和磷——输送到通常缺乏这些物质的海域。
当阳光照射到鲸鱼粪便云时，真正的生态魔力就发生了。这可以触发浮游植物的生长——这是大多数海洋食物链的基础。“这发生得很快，”King说。“在鲸鱼游到海面后的三到四天，你会看到一大片绿色区域——可能面积有几千平方公里。”
阿拉斯加东南大学海洋生物学家Heidi Pearson说，鲸鱼粪便团块的营养浓度 是普通海水的3到7倍：“它们使海洋整体上更具生产力。”通过光合作用，所有这些浮游植物每年都会吸收 约2200万吨二氧化碳——这相当于 约480万辆汽车的排放量。当浮游植物死亡并沉入海底时，一部分碳就会被长期储存起来。
但工业捕鲸的遗留影响意味着海洋中巡游的鲸鱼比以前少得多，这意味着在海面附近排泄的鲸鱼更少，营养循环更少，碳封存也更少。这正是海洋科学家Edwina Tanner和WhaleX基金会的一小群合作者正在试图创造合成鲸鱼粪便的原因。
WhaleX团队正在尝试设计一种模仿原始粪便在形态和功能上的仿生粪便，其主要成分是氮，并添加了少量磷以及硅和铁等微量元素。Tanner说，与其他应对大气二氧化碳浓度飙升的努力相比，“这是一种更全面的方法。它恢复了生态系统，促进了渔业，并放大了自然方法。”
2021年12月，Tanner和她的团队将300升——相当于一个鲸鱼粪便团块——特制的仿生粪便释放到澳大利亚东海岸外的塔斯曼海。现在，WhaleX正准备在明年初向塔斯曼海散布相当于五个鲸鱼粪便团块的富含营养的浆液。但这一次，他们将试验一种新技术。
WhaleX的第一次试验是从船上的储罐直接将人造粪便泵入海中，而在2025年，该团队将使用两个或三个“生物舱”——这是填充了海水和人造粪便的五米长的圆筒。在生物舱内让浮游植物在富含营养的浴液中生长四到七天后，他们将把内容物释放到海洋中。
这些坚固的塑料容器不仅有助于将营养物质漂浮在海面，还能让WhaleX准确测量微藻的生长情况，并计算在此过程中捕获的碳量。“在我们第一次实验时，一切都扩散开了，无法追踪（浮游植物）的生长，”Tanner解释道。
除了科学和技术挑战，还有法律方面的考虑。尽管WhaleX已获得澳大利亚农业、水利和环境部的批准在其水域进行测试，但向海外扩张是另一回事。公众的接受度也令人担忧。Tanner说，人们有时会将浮游植物与有害藻华联系起来，而不是与有助于海洋健康的物质联系起来。“历史上，人们对地球工程和施肥这个词一直有点警惕，但我认为这些年来它变得更容易接受了，”她说。但这种犹豫是WhaleX在不迅速扩张的原因之一。
然而，WhaleX并非唯一一个试图生产完美粪便的项目。由剑桥大学的King领导的国际 海洋生物质再生项目 也计划在“世界所有深海”表面散布两种新配方的粪便。
与WhaleX使用液体营养溶液不同，King的方法是将富含营养的粉末与烘烤过的稻壳混合物散布在海面——稻壳是一种添加剂，旨在将营养物质尽可能长时间地保留在海面。在他们即将进行的试验中，King及其同事计划使用从2022年爆发的汤加 洪阿汤加-洪阿哈阿帕伊火山 以及格陵兰岛——那里沉重的冰盖在花岗岩基岩上碾磨产生了一种 极细的、富含营养的粉末——提取的粉末。此前，科学家们已经看到这两种粉末都触发了浮游植物的生长——King说，这是它们“营养成分合适”的线索。
如果实验被证明是成功的，King的团队希望将人造鲸鱼粪便带到汤加和图瓦卢——这两个太平洋岛国的地方领导人已经表示有兴趣使用这种方法来试图抵消当地金枪鱼和其他重要鱼类数量的下降。
“我们相信，如果我们能够模仿鲸鱼粪便的功能，那么在可能40到50年的时间里，我们可以将海洋中的鱼类、哺乳动物和甲壳类动物的数量恢复到400年前的水平，”King说。
WhaleX也有类似的宏大梦想。他们的最终目标是将他们的人造粪便应用于全球300个营养贫乏、生产力低下的地点——也就是所谓的“死区”或“海洋沙漠”——以帮助每年去除多达15亿吨二氧化碳。
“这是一个引人注目的想法，”Pearson说，她没有参与这两项工作。她说，合成鲸鱼粪便的实验在捕获碳和为海洋食物链打下坚实基础方面具有巨大潜力。尽管如此，她说，“仍然有很多未知因素”，例如有多少碳被封存在深海，以及有多少营养物质真正进入了食物网。
佛蒙特大学的保护生物学家Joe Roman提出了其他担忧。其中一个是如何进行营养施肥将改变深海的化学性质。“在广泛推广之前，研究从表层水到海底的生态响应至关重要，”他说。
“在扩大规模之前，确实存在一些挑战，”Tanner承认。她表示，除了纯粹的科学问题，该组织还面临着治理方面的问题。
例如，目前禁止进行大规模人造鲸鱼粪便实验的《 伦敦公约》——这是一项管理可以排放到海中的材料的国际法。King说，为了扩大这些项目，科学家们必须证明该物质“对海洋生态系统没有有害影响”。
但Pearson说，如果他们成功了，那么这种仿制鲸鱼粪便将是世界碳清除工具箱中受欢迎的补充。“每一份努力都有帮助，”她说。“我总是赞赏那些以大自然为师的人类创新，因为经过多年的进化，大自然总是最先找到了解决方案——而且是最好的解决方案。”
本文最初发表于 Hakai Magazine，并经授权在此转载。
