为什么海洋生物学家爱上了厨房清洁球

20世纪80年代末的一天,布鲁斯·门格(Bruce Menge)正漫步在一家杂货店的过道里,思考着他遇到的一个关于浮游生物的棘手问题。门格是俄勒冈州立大学的海洋生物学教授,也是“元生态系统”——两个离散生态系统碰撞的区域——领域的专家。对他来说,就是陆地与海洋交汇的地方。门格的问题在于,从深水中涌向海岸的数十亿微小的贻贝和藤壶幼虫——统称为浮游生物——最终必须落在某个东西上,他才能收集和研究它们。但那个“东西”会是什么呢?

藤壶和贻贝会过滤水并塑造海岸线,它们的数量可以反映整个海岸的健康状况。门格发现,计算这些变化的最佳方法是每年对其种群进行几次采样,就在它们的幼虫开始着床的时候。

对于藤壶,收集样本曾经很容易:他和他的实验室发现,用于船甲板的防滑表面效果很好。然而,贻贝却更加棘手。它们的幼虫着床在绿藻的簇状丝状物和成年贻贝的足丝上——这些表面变化多端,很难模仿。他需要一种能模仿这些天然着床带,但又具有明显*非*天然的统一性的东西。

就在那时,他看到了它,就在清洁用品区:一个红橙色的、由塑料纤维组成的球状物,原本是用来刷锅洗碗的,但可能完美地解决了他的浮游生物问题。*灵光一闪!* 这个就是 Tuffy。

“我想,*哇,这个可能行得通*,”门格回忆道。他买了几个,带回实验室,用螺丝和垫圈固定好,然后把它们固定在俄勒冈州海岸的几个研究点上的岩石上,离他用防滑船甲板做的藤壶板不远。门格每隔几周回去一次,三个月后,果然,小贻贝开始附着在 Tuffy 的纤维上了。

几年之内,门格和他的实验室就按几十个、几百个的订单订购 Tuffy。消息传开了。这种海绵很快就成了全球海洋生物学家*的首选*贻贝招募介质。它适用于康涅狄格州和智利、南非和新西兰的物种,以及美国和澳大利亚的海岸线。最重要的是,它价格实惠,易于获得,而且标准化。

几十年过去了,一直相安无事。但有一个潜在的问题:Tuffy 并非为海洋科学家设计的。它是一种用于刷洗厨具的工具——一个竞争激烈的消费品市场领域。2010 年代初,尽管在浮游生物研究领域拥有狂热的粉丝群,Tuffy 还是被毫不留情地停产了。

原因乏味至极。官方说法是:“尽管有大量的消费者喜欢它,但消费者需求不足以支撑我们继续销售 S.O.S. Tuffy。” Tuffy 由 S.O.S.(意为“拯救我们的平底锅”)制造,该公司于 1994 年被 Clorox 公司收购。该公司悄悄地淘汰了该产品,同时推出了另一款名为 S.O.S. Non-Scratch Scrubber 的产品。尽管新工具有时会令人困惑地以 Tuffy 的名义销售,但海洋科学家、铸铁器收藏家和亚马逊评论家都认为它不如原版。一旦 Tuffy 将要消失的消息传开,研究人员们争相在 eBay 上以数倍于超市的价格抢购,并搜寻可能的替代品。

在研究海岸生态系统的海洋科学家圈子里,Tuffy 的停产是一场海啸。但对 Clorox 公司来说,这只不过是消费者欲望海洋中一个微不足道的涟漪。有些人认为海绵在原本设计的功能上本可以做得更好。门格当然是这么认为的。“Tuffy 的问题在于,”他说,“它其实是一个相当糟糕的擦洗垫。但它们非常适合招募贻贝。”这些纤维球已经成为标准,而因为它们是标准,贻贝的研究就依赖于它们。

有一种经济和组织理论可以帮助解释 Tuffy 抢购事件发生的原因:它被称为“路径依赖”,其名称几乎完美地描述了它。一旦一条特定的路线被开辟,一个特定的标准被设定,就很难放弃。路径依赖的支持者(包括从高管到进化经济学家的所有人)都喜欢说“历史很重要”——这意味着从铁路轨距的特定宽度到 VHS 在 20 世纪 80 年代的录像带大战后仍胜过 Betamax,都取决于过去的某些怪癖。

布鲁斯·门格在杂货店的过道里偶然发现了一个洗碗刷,不久之后,海岸生态系统健康的研究就依赖于 Tuffy。但突然之间,发生了一个罕见甚至历史性的事件:Tuffy 消失了,道路发生了分叉。

closeup of tuffy scrubber
Tropico Photo

科学家们经常会重新利用现成的产品:用茶滤网筛骨头,用牙刷刷样品,用瑜伽垫作为鱼类手术的表面,用指甲油追踪和清除牛虻的侵扰。加州大学圣巴巴拉分校海洋研究所的研究生物学家詹妮弗·卡塞尔(Jennifer Caselle)在这方面算是一位专家。她几年前在一次关于该主题的演讲中指出,维多利亚的秘密的 Amber Romance 香水,在野外生物学家中被认为是最好的驱虫剂之一。施乐公司的一种不易泄漏的纸张在水下记录数据方面效果尤为好。当制造商改变配方,使其不再适用于水下时,“有一段一两年时间,海洋科学几乎被中断了。”她在开玩笑,然后更严肃地补充道:“施乐甚至不知道。这就是为什么产品再利用很危险,因为你可能会失去它,而他们”(这些产品的公司)——“并不真的在乎。”卡塞尔对此深有体会,因为她在自己的研究中依赖 Tuffy 来招募贻贝。

虽然消费者失去他们已经使用并习惯的东西可能会很难受——有整个论坛的讨论都致力于停产的 Tuffy——但他们并不像研究人员那样对其产生依赖。一个刷锅工具和一个科学标准之间存在区别;对于后者,即使最接近的替代品也可能引入可能扭曲数据的变量。

路径依赖的一些经典例子,其风险要低得多。QWERTY 键盘即使面对其他更好、更高效的布局,仍然占据主导地位。但很久以前,我们选择了 QWERTY 作为我们的标准,所以 QWERTY 就是我们被困住的。我们*如何*被固定在这种布局上,则是一个有争议的问题;一些历史学家指出,在 19 世纪 80 年代末的一次全国打字速度比赛中,获胜者秘密地记住了 QWERTY 键位,因为——故事是这样说的——这种布局完全没有道理。

在研究海岸生态系统的海洋科学家圈子里,Tuffy 的停产是一场海啸。

现代生活的很多情况都是如此:偶然的碰撞将我们引向一些我们坚持了比看起来更长的时间的道路。想想汽车——那种需要我们从地下抽出化石浮游生物并将其点燃才能驱动的汽车。在其早期,蒸汽和电动汽车与内燃机汽车一样受欢迎,甚至更受欢迎。但勘探者不断发现大量的石油;它运输成本低廉,而且能非常快速、轻松地提供巨大的能量。它最终胜出。知道我们开辟的道路、设定的标准,并非源于残酷的逻辑,而是源于历史的巧合,这可能会让你举手投足,诅咒命运。或者,如果你是一名科学家,这可能会让你卷起袖子,寻找前进的道路。

卡塞尔和她的实验室通过重复使用旧的 Tuffy 来应对。这并没有想象中那么简单。首先,研究生们会解开每个海绵,将其从球状形态解构成一种相当长而圆柱形的东西,就像鱼网袜子一样。然后,他们小心地展开袜子,刷掉上面的碎屑,其中包括贻贝和蛤蜊的幼虫以及各种其他微小的海洋生物,让它们全部收集在一个分拣盘中,供以后在显微镜下检查。然后,生物学家们冲洗 Tuffy,并将它们沿着一个巨大的纸板箱的边缘悬挂起来。这个容器旁边是另一个完全相同的容器,里面装着重新组装好的、可用的 Tuffy,它们被重新卷成球状,并用扎带捆绑成对。这些重新组成的纤维蓬松物最终会被连接到一条绳索上,扔到太平洋中,离海岸数百码远。

分拣站下方是一个装满木制甲板刷的盒子,用于招募海胆幼虫。在研究船上,卡塞尔还依赖 SMURFs——鱼类招募标准化监测装置——这些装置由花园栅栏和雪地栅栏制成,模拟了海藻林冠,许多小鱼和一些小螃蟹在那里筑巢。卡塞尔的实验室,像大多数实验室一样,使用任何人都可以购买的物品,并将其重新用于科学研究,希望公司不会将其撤出市场。

当她第一次得知“Tuffy 大消失”时,卡塞尔当然很担心,但也没有太担心。是的,她四处打听,想找一个替代品。但她的实验室已经有了解决方案。她一直对不得不扔掉洗碗刷感到内疚(“我们是海洋科学家,却为了研究扔掉所有这些塑料!”),因此她制定了拆解、干燥和重新捆绑的程序。

尽管如此,她知道她的储备不会永远够用,而且她几乎再也找不到在线购买了。(即使是 Clorox 推出的替代品,在 eBay 上也要卖到 35 美元一对,由忠实的洗碗刷用户购买。)她曾想尝试其他海绵,看看它们是否可用,但在意识到偏离 Tuffy 可能会损害她数据集的完整性后,她打了退堂鼓。有一次,3M 公司寄来了一箱 Dobie 洗碗刷,用于另一项实验。这些在各方面都比 Tuffy 差。编织太紧。不够灵活。总体上就是不对。“天哪,你想要吗?我们讨厌它们,”她说。

如今没有了 Tuffy,门格——卡塞尔称他为“Tuffy 爷爷”——最近又重新关注他的历史数据,试图找出海岸浮游生物种群可能隐藏着什么样的海洋和气候秘密。具体来说,他一直在研究贻贝和藤壶的招募在海洋热浪期间和之后是如何变化的。他表示,这种海洋温度飙升会引发极端天气事件和物种死亡等不良影响。“这些热浪肯定会在未来出现,频率更高,强度更大,并对沿海生态系统构成真正的主要威胁。” 2021 年 6 月,一场创纪录的酷热袭击了美国西北部,沿海温度飙升至 120 华氏度(约 49 摄氏度),导致海岸线上估计有十亿生物死亡。一些地区的贻贝床几乎完全崩溃,这几乎肯定预示着整个生态系统的更大规模崩溃。

贻贝告诉我们即将发生的事情。2020 年发表在《公共科学图书馆·综合》杂志上的一项对 2011 年和 2012 年数据的回顾性研究,探讨了它们的石灰质外壳如何记录由于大气中 CO2 升高而导致的海水酸化加剧。另一项研究关注了贻贝种群的模式如何为潮汐变化和新的上升流模式提供见解。所有这些研究都使用 Tuffy 作为幼虫的招募工具,将浮游生物本身作为生态系统晴雨表:固定在原地,寿命长,收集来自洋流的东西。

如果贻贝能够了解任何事情,它可能会了解自己的历史,因为它就生活在历史之上:新的贻贝经常栖息在旧的贻贝之上,形成一种软体动物的层叠。有些个体甚至可以活 50 年。但即使这些双壳类动物了解了这些变化,它们又能对不断变化的海水做什么呢?它们能去哪里呢?贻贝一旦固定,它们的路径就无法改变。而我们的可以。但前提是我们努力,前提是我们 bother 关注我们日益受威胁的世界的迹象和信号。有时,这些信号来自意想不到的、被忽视的地方。

Tuffy 的教训不是企业美国的随意性可以摧毁数十年的科学——毕竟,研究人员已经适应了新的现实并继续前进,重新审查旧数据,重复使用旧的 Tuffy。教训在于贻贝本身以及它们所能教会我们的一切,它们一直在警告我们的一切。门格回忆说,多年来,他的同行们认为关于贻贝种群变化的 डेटा 只是偶然的,仅仅是事后诸葛亮。“我们没有考虑为什么这种变化[在贻贝种群中]会发生,是什么因素在背后,”他说。普遍的想法是,“这可能并不重要。嗯,事实证明,它很重要。”

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瑞安·布拉德利是洛杉矶的一名自由撰稿人和编辑。他曾获得国家杂志奖提名,赢得过新闻俱乐部奖,他的文章曾收录于《美国最佳科学与自然写作》。


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