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國際

鯨魚糞便曾助海洋生態繁榮,提供關鍵微量金屬養分

明日科學

更新於 02月11日12:05 • 發布於 02月11日12:00 • 高 詩豪

英國華盛頓大學的最新研究發現,鯨魚的排泄物富含鐵與銅等關鍵營養元素,可能在過去的海洋生態系統中發揮了「肥料」的作用。科學家分析了來自南極洲南大洋與美國加州沿海的五個鬚鯨糞便樣本,發現其中的鐵可促進浮游植物生長,而銅則經有機分子轉化為無毒形式,有助於維持海洋生態平衡。

過去 20 世紀的大規模捕鯨活動導致約 150 萬隻鬚鯨被獵殺,其中包括 95% 以上的藍鯨與長鬚鯨。研究顯示,在捕鯨行為減少後,過去被鯨魚捕食的磷蝦數量反而大幅下降,顯示鯨魚可能不只是掠食者,更在生態系統中扮演營養循環的關鍵角色。這項研究支持了「鯨魚幫助肥沃海洋」的假說,認為鬚鯨透過排泄行為為海洋提供了重要的營養來源,特別是鐵元素,它在南大洋等地區極為稀缺,可能直接影響浮游植物的生長,進而影響磷蝦與其他海洋生物的食物鏈。

糞便中有機分子可將銅轉為無害形式

圖表顯示了鯨魚糞便中溶解鐵(dFe)與銅(dCu)的濃度,以及這些金屬如何與有機配體(ligands)結合,影響海洋生態系統。 (A, C) 圖表比較了不同樣本的鐵與銅濃度,並與過去研究數據進行對比。結果顯示,鯨魚糞便中的鐵與銅含量較高,有助於海洋營養循環。 (B, D) 顯示這些金屬與有機配體結合後的穩定性,發現有機配體能讓鐵與銅保持在生物可利用的形式,而不會對海洋生物造成毒性影響。 (E) 表格提供了糞便樣本的金屬穩定性與自由金屬濃度數據,顯示有機配體在調節金屬濃度方面的重要作用。(圖/《Communications Earth & Environment》)
圖表顯示了鯨魚糞便中溶解鐵(dFe)與銅(dCu)的濃度,以及這些金屬如何與有機配體(ligands)結合,影響海洋生態系統。 (A, C) 圖表比較了不同樣本的鐵與銅濃度,並與過去研究數據進行對比。結果顯示,鯨魚糞便中的鐵與銅含量較高,有助於海洋營養循環。 (B, D) 顯示這些金屬與有機配體結合後的穩定性,發現有機配體能讓鐵與銅保持在生物可利用的形式,而不會對海洋生物造成毒性影響。 (E) 表格提供了糞便樣本的金屬穩定性與自由金屬濃度數據,顯示有機配體在調節金屬濃度方面的重要作用。(圖/《Communications Earth & Environment》)

研究團隊透過收集鯨魚的漂浮糞便進行分析,並首次確認其中含有大量銅元素。起初,科學家擔心這些銅可能對海洋生物有毒,但進一步測試發現,糞便中的有機配體分子可將銅轉化為無害形式,類似機制也讓鐵更容易被生物吸收。研究人員推測,這些有機分子可能來自鯨魚消化系統中的細菌。

這項發現突顯了大型海洋動物對全球生態循環的重要性,並強調工業捕鯨對海洋生態可能帶來的長期影響。未來,科學家希望進一步探索鯨魚對海洋營養供應的貢獻,以及如何在現代海洋保育政策中納入這些發現。

研究結果已發表於《Communications Earth & Environment》。

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圖片來源:Communications Earth & Environment(CC BY 4.0)

參考論文:
Organic ligands in whale excrement support iron availability and reduce copper toxicity to the surface oceanCommunications Earth & Environment

延伸閱讀:
1、鯨魚界的工具達人:座頭鯨竟然會自製「泡泡網」捕食!

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