对于阿巴科岛巴哈马海岸线上绵延的红树林来说,鱼的尿液是一种宝贵的资源。当石斑鱼和灰鲷等鱼类在红树林中漫游觅食时,它们会通过鳃排出“鱼尿”,其中含有宝贵的营养物质氮。然而,研究人员于2月26日在《科学进展》杂志上报告称,有些鱼类所做的比它们应尽的责任更多。
这些最有价值的鱼类在它们的红树林家园中游弋的时间比同物种的其他成员要长。这些忙碌的鱼类在游荡过程中会散播更多的氮,为红树林树木和附着在根部藻类提供肥料,使它们能够茁壮成长,并养育人们赖以生存的鱼类、螃蟹和其他动物。
“有些个体在这些(生态系统)的营养物质循环和分布中确实扮演着不成比例的角色,”密歇根大学安娜堡分校的海岸生态学家、这项新研究的合著者雅各布·阿利吉尔说。“这实际上是在为食物网提供动力,而食物网对于全球数百万人的生计至关重要……”
科学家们早就知道,植物、动物和其他生物的物种多样性对健康、有弹性的生态系统至关重要。研究人员也认识到,一些所谓的“关键物种”在维持生态系统平稳运行方面可以发挥超乎寻常的作用——例如红树林,它们能缓冲海岸线免受风暴侵袭,固定土壤防止侵蚀,并为多种动物提供庇护。
但华盛顿大学西雅图分校的生态学家和进化生物学家西蒙·德罗什(未参与该研究)表示,越来越清楚的是,一个物种内的个体也很重要。
“一个物种内部个体之间的性状差异可能非常、非常极端,”她说。“我们一直都知道这一点,但我们还没有真正认识到它可能产生多大的生态影响。”
流行病学家在传染病爆发期间已经看到了这一原理。有些人似乎比其他人具有更强的传播疾病的能力,在疫情爆发期间,这些超级传播者中的每一个人都可以感染周围的许多其他人。
但正如阿利吉尔和他的同事们所看到的那样,个体之间的差异对生态系统也可能是一种福音。该团队此前发现,某些鱼类比其他鱼类为红树林提供的营养物质更多,体型较大的鱼类比体型较小的鱼类排出更多的肥料。然而,他们怀疑这并非全部真相。
研究人员将无线电发射器植入33条灰鲷和25条石斑鱼体内,并将九个接收器插入退潮时鱼类躲藏的海底洞中。每当研究人员接收到特定鱼类的信号时,他们就知道这条鱼正栖息在洞中,而不是在外面探索。
该团队跟踪了每条鱼30天的活动情况。他们还记录了动物周围的温度,在鱼类觅食的浅水阳光充足的水域,温度最高。
然后,阿利吉尔和他的同事们估算了每条鱼为红树林撒下多少肥料。为了进行比较,他们还计算了每条鱼仅根据体型会假设贡献的氮量。
他们发现,这些鱼形形色色——有些个体比其他个体活泼得多。运动和在温暖环境中花费的时间都促进了动物的新陈代谢。这意味着鱼越活跃,就需要消耗越多的能量,排出越多的富含营养的尿液废物,并且为越多的地方提供肥料。
当研究人员考虑到这些勤劳的排尿者时,他们对红树林生态系统中氮含量估算的估算几乎翻了一番。最活跃的鱼不一定是最大的鱼;阿利吉尔说,目前尚不清楚为什么有些个体比其他个体活动得多。
灰鲷和石斑鱼是加勒比地区鱼叉捕鱼和垂钓者喜爱的目标。“这是你在巴哈马任何鱼类聚会上都能看到的鱼,这是人们餐桌上的标准食物,”阿利吉尔说。虽然渔民通常会捕捞较大的鱼进行鱼叉捕捞,但垂钓者更有可能捕捞到更大胆、更活跃的个体。
阿利吉尔和他的同事们估算了,如果河口50%的灰鲷和石斑鱼在不同情况下被渔民捕获会发生什么。令他们惊讶的是,他们发现,捕捞最活跃的鱼会将生态系统中的氮含量减少高达69%——这比随机捕捞或根据体型捕捞鱼的影响更大。
阿利吉尔说,仅仅因为最重要的鱼是渔民的主要目标,并不意味着红树林就处于危险之中。“(这个物种)被商业捕捞,但规模不大,”他说。“它不像鳕鱼那样。”阿利吉尔补充说,他和他团队研究的河口很少有渔民光顾。
然而,这些发现确实表明,某些个体在其生态系统中扮演着比同类更重要的角色,而失去它们的数量过多可能会产生更深远的影响。
“我并不一定认为我们应该根据鱼尿来管理这些生态系统,”阿利吉尔说。“我们需要更多地了解这些(生态系统),才能真正成为好的渔业管理者。”
同一个物种成员行为方式的差异可能塑造周围生态系统的案例,可能还有很多。如果我们想保护这些栖息地,仅仅阻止动植物数量的减少是远远不够的,德罗什说。
“如果我们考虑物种的生态作用……我们不能只说‘让我们保护一定数量的个体’,”她说。“我们还必须考虑这些种群中不同性状的变异和代表性。”