爆发的水母

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  没头没脑的水母正日益兴旺,但科学家知道这并非什么好事。
  一般而言,科学家是不会担心自己的研究对象是否会堵塞自己办公室的通风系统的。然而,对于美国蒙特利湾水族馆的资深水族学家查德·韦默来说,情况就不同了因为他的主要研究对象是水母,而最新研究发现,在全球各海岸水域,水母无论是在大小还是数量上都呈现爆发趋势,而且它们开始入侵此前从未到过的水域。在墨西哥湾等地,近年来甚至出现了重约30千克、触角长约20米的巨无霸水母。
  日益增多的水母给人们带来恐惧和厌恶的感觉,但韦默对此却十分感兴趣,他尤其希望能对水母的爆发期做出准确的预测,因为水母的突然爆发有可能影响渔民的收入,还可能对诸如蒙特利湾水族馆这样的建筑造成堵塞——这些建筑的运转需要依赖海水的循环。更重要的是,水母的爆发完全有可能成为地球环境变化的一个指针。
  蒙特利湾水族馆位于旧金山以南的一个码头区,美国著名作家、《愤怒的葡萄》一书的作者约翰-斯坦贝克曾经在自己1945年的一部作品中形象地描绘过此地满载渔获的船只。然而,到1955年,银色沙丁鱼从这片海湾销声匿迹了0而在过去几年中,随着水母的爆发,更可怕的事情发生了:在蒙特利湾,鲑鱼的捕获量越来越戮大海龟为寻找食物不得不游到越来越远离海岸的水域,以前在蒙特利湾海域很常见的大型翻车鱼现在也不知去向。奇怪的是,连水母本身似乎也不见了踪影。其实,你只要到深—点的水域去看看就会发现,水母不仅数量惊人,而且种类异常多样。
  水母的爆发引发了一系列的科学谜题:水母爆发跟鱼量减少有没有关系?水母能告诉我们海洋的健康状况吗?随着海洋从空气中吸收更多的二氧化碳,海水的酸性越来越强,水母会做出何种反应?对于这些问题,眼下还无人能给出确切的回答。科学家说,水母很可能是地球上最怪异的一种生命形式,尽管人类对它们还所知甚少’但它们的一举一动却很可能隐含着对人类来说至关重要的信息。水母演变到今天这样巨大的数量,出现如此大规模的爆发。其实是经过了很长的过程,对生态环境有着很大的影响,而这种转变同人类不无关系。例如人类过度捕捞金枪鱼和旗鱼,而这两种鱼都是水母的克星,它们的减少自然会促进水母的爆发。
  一些水族学家指出,虽然现在还不能肯定在水母爆发和全球变暖之间存在直接关系,但至少存在间接关系。随着全球变暖、海洋酸化加剧,一些生理结构复杂的动物处于劣势,逐渐退出自己原来的生存空间,而一些生理结构相对简单、生理适应性更强的动物,比如水母则趁虚而入,占领了更多的生存空间。所以,人类不应该怪罪水母堵塞了我们的通道或者叮咬了海滨游泳者,因为让全球变暖、让海水变酸的并不是水母,而是我们人类自己。
  水母同鱼类完全不一样,它们没有大脑也没有脊骨,但却拥有令^好奇的生理优势,比如能自行发光,还能把自己伪装到全然不可辨认的程度:管水母(水母的一种)相互连接。最终形成导弹发射座一般的形态;月亮水母看上去既像植物,又像精致的人工制品——飘逸的薄纱裙下面倒垂的紫罗兰。韦默说,虽然水母没有头脑、看上去黏糊糊的一团,但它们却能“做出—大堆不同的选择”,例如前往明处或暗处,产子或不产子’还能从远处感应到食物(浮游生物或幼鱼)的存在,并抛出触角抓捕猎物。
  科学家之所以至今仍对水母知之不多,是因为研究水母面临重重困难。水母是如此脆弱,以至于无法安装跟踪器对它们进行监测,科学家甚至就连想要知道它们能活多久都很困难。有些水母的寿命可能只有几星期,而被韦默养在水族箱里的一群月亮水母已经存活超过5年了。不过,随着最近20多年来海洋采样技术的飞速进步,例如载人和遥控潜水器的出现,研究者已经能够将完整的水母样本(而非一团模糊不清的黏性物)带回实验室。
  
  在实验室里研究水母固然不错,但如果能在海洋中直接了解水母的生活岂不更好?例如,通过了解水母使用了多少氧,可以知道它们需要多少能量,需要吃掉多少猎物,由此就·能知道它们在水下食物链中担当了怎样的角色。
  2008年6月的一天,来自蒙特利湾水族馆的科学家们乘坐该馆的“罗伯斯号”科考船出海了,由于他们杰出的工作,蒙特利湾海底大峡谷已经成为全球海洋中得到最充分研究的地点之一。而这次科考的目的,是希望弄清楚水母在该水域的有关情况。
  韦默等人这一次出海的任务是把一艘微型遥控潜水器放入水中,以便了解水母在自然环境中的呼吸情况。
  这艘潜水器的名字叫“窗口号”,它通过一根800多米长的缆绳与“罗伯斯号”相连。它在潜入水中后会把一个被叫做“中层呼吸活动计量系统”(简称MRS)的装置放到海底,这种半球形装置可以记录进入其收集舱中的海洋动物的呼吸情况。
  直到30年前,大多数海洋生物学家还依靠在海水中拖网来收集样本,而这样收集到的样本往往是“一团糨糊”。即便到了现在的潜水器时代,也很难做到让那些在1000米深处捕捉到的脆弱的水母能活着离开水面,就算它们能活着离开水面,在转运过程中也会受到损伤。而MRS拥有四个独立的收集舱,可以在水下收集水母等海洋动物及海水样本,然后用感应器测量舱内海水的氧浓度变化情况,从而分析动物的呼吸情况。这种新的数据收集方法可以让科学家更多地了解有关水母的情况。
  在蒙特利湾中行进了大约20千米后,领航员操控电子控制单元,让“窗口号”离开“罗伯斯号”的夹板,从船侧滑向海面,最终沉到水中。在船上的控制室里,科学家紧盯着屏幕。屏幕上,深蓝色的海水中冒出一串串像香槟酒泡沫一样的白色圆点,标志着“窗口号”正在急速下降。
  一只胖胖的红色水母进入“窗口号”的视野。“把它放进三号舱。”鲁宾逊下令。在接下来的两天里,MRS将“聆听”这只胖红水母和其他被捉动物的呼吸。一两分钟后,“窗口号”开始释放MRS。这时候,科学家看见一只海星从有些发绿的海底一跃而起,在MRS的底部搅起一片沙子。接着,一只好奇的裸盖鱼撞上了MRS。科学家们从屏幕上看到了这一幕,都笑了起来。
  “罗伯斯号”的领航员操控机械臂将“窗口号”回拉上来。在离开海底的过程中,“窗口号”的摄像机聚焦已经与之分离的MRS,记录下它的确切位置,以确保“罗伯斯号”返回时能找到它。
  两天后,“罗伯斯号”返回。“窗口号”被放入水中,取回MRS。包括那只胖红水母在内的样本立即被送到船上的实验室,最终会被送到蒙特利湾水族馆研究所,科学家将在那里对它们进行测量,挤干水分后称重并冷冻,然后进行蛋白质、油脂和总碳量等分b?o科学家的目的是更好地了解水母在海洋食物链中的重要作用,同时了解碳(对生命和气候来说都十分重要)在海洋中的分布情况。
  在卸下MRS后,“窗口号”第二次潜入海中,任务是舀起科学家认为有趣的东西。—只巨大的 蜘蛛状水母出现了,它胃中的食物清晰可见。这种水母靠触角向外伸展游动,主动捕猎而非守株待兔(直到20多年前,人们还以为水母都是被动的捕猎者)。接着,一只红带水母游了过来,它长长的白色触角十分醒目,这种长触角究竟是繁殖器官还是—种捕猎工具,科学家至今不甚了了。
  在这次海上科考之旅结束几星期后,科学家公布了实验结果:现场测量显示,收集舱内的海水的氧消耗量上升了,但因样本数量太少尚无法做出任何定论。不过,鲁宾逊等人由此推测,水母在海洋中的作用的确比以前更大了。鲁宾逊认为人们低估了水母的复杂性、它们的数量以及它们对其他海洋生物的重要性,他相信水母占据着海洋全部生物量的至少1/3。
  
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  水母趣谈
  
  在世界各大洋中,从海面附近直到深海都发现了水母,在淡水中也发现了水螅纲水母。水母是刺胞动物门中所有自由漂游的成员的总称。水母有着多种多样的、彼此差异很大的形态,它们代表着不同种类(不同纲)的刺胞动物,包括钵水母纲(约200种)、十字水母纲(约50种)、立方水母纲(约20种)和水螅纲(1000~1500种,但也有科学家认为其中大多数种类并不构成严格意义上的水母)。其中比较引人注目的是钵水母,因为它们个头大,大多色彩缤纷,并且在全球范围的海岸水域都有分布。
  从广义上说,水母还应包括栉水母动物门成员。尽管栉水母跟刺胞水母并不紧密相关,但栉水母也是自由漂移的浮游食肉动物,身体也总体透明或半透明,并且在全球范围内从海面到深海也都有分布。刺胞动物曾经和栉水母动物一起被分作腔肠动物门,后来栉水母动物被独立分成一门。
  水母缺乏专门的消化、调节渗透、中枢神经、呼吸或循环系统,它们的消化是通过消化与循环两用腔中的胃皮层实现的。水母不需要呼吸系统,因为它们的皮肤很薄,溶质运动已经足以为其身体供氧。水母只能部分控制自己的身体运动,但它们的躯体能进行水压调节,最终通过伞形身体的收缩和跳动来实现身体的移动。有些种类的水母在大多数时间里都在活动,而另一些则显得很被动。水母身体中超过90%的成分是水。它们的“伞”的大部分由胶黏物质构成,称为中胶层。中胶层由上下两层上皮细胞包裹,即上伞(水母伞的顶层)和下伞(水母伞的底层)。
  过去人们一直认为水母没有大脑或中枢神经系统,只有一个位于表皮内的松散神经网络,被称作“神经网”,水母通过神经网来探察其他动物的触摸等多种刺激,刺激脉冲通过神经网、周围神经圈和水母伞边缘的感应器传递给其他神经细胞。有些水母还有单眼(眼点),这种光敏器官虽然不能形成图像,但却能探察光线,确定光线是来自上方还是下方,比如使得水母对照耀在水面上的阳光做出反应。
  最新研究发现,至少部分水母其实是有大脑(或疑似大脑的结构)的,而箱水母竟然有四个独立的大脑,并且这四个大脑看来都在争夺控制权。此外,箱水母还有四组高度发育的眼睛,每组包括六只眼睛,这使得它们能够下意识地捕猎,并且利用“路标”为自己导航。一些科学家相信,箱水母实际上能够辨别颜色。一项把彩色物体放在水中进行的实验显示,箱水母会撞上白色物体,在黑色物体周围游来游去,却避开红色物体。日本科考船利用金属网分副水母群发现,水母看来还知道自己的群体在何时面临危机,因此超量繁殖。
  大多数水母在一生中会经历两个不同的阶段。首先是息肉状阶段,这时的水母就像一根有着进食触角的小茎(“息肉”),或者黏在漂流物上和船底,或者自由漂浮,或者附着在自由漂浮的浮游生物上面,甚至附着在鱼身上。“息肉”阶段的水母的嘴被向上的触角环绕,这些“息肉”能进行无性繁殖,产生更多的“思肉”,其中大多数很小,只有几毫米大小。
  在第二阶段,小小的“息肉”无性繁殖真正的水母,也被称为“米朱瑟”。直径只有1~2毫米的米朱瑟游离“息肉”,开始生长并进食浮游生物。米朱瑟拥有放射状、对称的伞状身体,身体边缘的触角用来抓捕猎物。一些种类的水母无需经过“息肉”阶段,而是通过受精卵发育,直接从一代水母变成另一代水母。
  通常,水母的寿命从几小时(对一些极小的水母而言)到几个月不等,每种水母的寿命长短和身体大小都不一样。但有一种水母据说能活30年之久,还有一种水母——灯塔水母从理论上说可以永远活着。大多数海岸大水母都能活2~6个月,在此过程中它们的直径从1毫米增加到2厘米甚至达到数厘米。每一种水母到达成年期的时间都不一样,但一到成年,只要食物充足,水母就开始每日的繁殖。对大多数水母种类来说,繁殖是由光线控制的,因此整个水母群的繁殖几乎都同时进行,经常是在破晓或黄昏时分。
  水母是水族馆中的主要展品之一。水母展箱的背景通常为蓝色,用侧面光照亮水母以产生强烈的对比效应a在自然条件下,许多水母都通体透明,以至于你几乎看不见它们。捕捉水母进行养殖会面临一些问题,例如水母并不适合封闭的空间,它们需要依靠洋流把自己从一个地方带到另一个地方。有条件的水族馆都设法模拟洋流效应,比如蒙特利湾水族馆就运用经过改进的水面涡旋系统来实现这一目的。
  以下是一些有关水母的有趣话题。
  2009年1月,科学家宣布,灯塔水母可能是世界上唯一已知“永远不死”的动物。一般情况下,水母在繁殖过后就会死亡,但灯塔水母却能在成年后将自己转回到性不成熟阶段,从而让自己返老还童。
  灯塔水母直径仅4—5毫米,实际上是一种水螅虫。从理论上说,灯塔水母的返老还童能够进行无限次。也就是说它们有潜在的“永远不死”的能力。灯塔水母通常生活在热带海域,但科学家相信,它们被船只的压舱水带到了全球各地,因为船只要在港口释放压舱水。
  水母返老还童的能力是目前海洋生物学家和遗传学家的研究焦点。科学家推测,水母的返老还童是通过一种叫做“分化”的细胞发育过程来实现的。所谓细胞分化,是指细胞从一种类型转变为另一种类型。在器官部分更新时常能见到细胞的分化,而在灯塔水母的整个生命周期中看来都会发生这样的分化,这可能就是灯塔水母“永远不死”的原因所在。
  2007年,科学家通过调控基因,在实验室中创造出了长有12个脑袋的水母。这项实验对于科学家认识多脑袋动物具有启发意义。
  用于实验的水母名叫“欧洲许德拉米朱瑟”。在古希腊神话中,许德拉是巨魔九头蛇,米朱瑟则把弯曲的长蛇当作自己的头发。研究人员通过实验设计出特殊的RNA分子,它们专门在欧洲许德拉米朱瑟水母身上关闭一种被叫做Cnox的基因(这种基因有助于决定水母在胚胎发育阶段的身体形态),但不关闭其他基因。当Cnox基因群中的一个基因——Cnox-3被抑制时,水母一般就会长出两个功能正常的脑袋;当另一个基因——Cnox-2被抑制时,水母一般就会长出超过两个脑袋,甚至多达12个。
  在自然界中,拥有多个脑袋的动物非常罕见,这 暗示两个及两个以上的脑袋并不比一个脑袋更好。但科学家也注意到,珊瑚虫(也是动物)经常通过在一根共有的“茎”上添加脑袋来形成族群,每个脑袋都共有内脏,这跟科学家创造出的多脑袋水母异曲同工。事实上,水母跟构建珊瑚礁的动物很有关联,它们同属于刺胞动物,这些食肉动物身上部长有毒刺。有专家推测,这些动物的祖先在很久以前就具备了“多脑袋基因”,这样才导致了这些动物的“族群化生存”,例如才有了珊瑚礁。不过,多脑袋动物在很大程度上仍是一个谜。
  太平洋岛屿帕劳位于菲律宾以东约800千米、日本东京以南约320口千米的地方,在岛上的一个湖中竟然生活着1000万只水母。不过,人们在水中游泳时无需担心被水母叮皎,因为在几百年前,这座小湖有一个入海口同海洋相通,后来海面下降,将一些水母困在这个富含海藻的湖中,由于缺乏天敌,水母最终在这里繁荣兴旺起来,其触角也逐渐退化。
  假如你有幸潜入这座湖中,你就会发现越到湖心水母越多,并且你会自觉地缓慢游动,以免自己碰坏这种精致、优雅而又脆弱的生灵。现在水母湖已被列为保护区,游人必须经过允许才能潜入湖中,并且只准裸潜,不准用水肺进行深潜。
  有科学家指出,近年来水母的数量激增,或同全球变暖等环境问题有关。但也有科学家认为,人们对全球水母数量的历年变动情况其实还很不清楚,因此有关水母近年来出现大爆发的结论并无往年的确切统计数作为比较。有研究表明,在过去几十年中,一些数量明显增加的水母实际上是从世界其他地方来的“入侵性”水母,而这些“入侵”水母的数量之所以激增是因为它们在“入侵”地缺乏天敌。
  从本质上来说,水母的生命周期决定了水母的爆发。水母在海洋中的分布常有季节性,这同猎物的数量(通常也有季节性)有关,随着春夏季节阳光增多、水温上升,就会出现水母数量爆发的现象a洋流也会促使水母聚集成群,一群中包含多达上千只乃至上万只水母。在一些年份,水母数量会异常之多,形成这种爆发的原因很复杂,包括洋流、养分、水温、氧含量等。当出现水母大爆发时,一群水母中可能包含多达10万只水母。
  不过,多数专家认同,农业发展导致流入水中的养分增加,小生物因此繁荣,以小生物为食的水母随之兴旺。在富营养水域,常会出现氧含量降低的情况,这对水母反而有利,对鱼类却很不利。从这个意义上说,水母爆发或许真的意味着生态系统出了状况。
  近年来,水母伤人事件不断增加。有科学家认为,这在很大程度上是因为过度捕捞导致全球海洋鱼量减少,水母不得不越来越靠近海岸捕食。
  一般而言,钵水母的叮咬不会致人死命,但有些立方纲水母(也称箱水母)的毒性却极强。而且,就算是被非致命性水母叮咬,被咬者也会感到痛苦万分。严重的叮咬可能导致过敏性反应,甚至造成死亡。因此,人一旦被水母叮咬,必须马上出水以免溺毙,对于严重的叮皎还应给予专业救护,包括注射抗毒血清及其他支持性治疗。
  一旦被箱水母叮咬,可以在被叮处抹醋(3%~10%的醋酸)。假如是眼睛附近被叮咬,则应该把醋倒在毛巾上,用毛巾轻敷眼睛周围,如果没有醋,可以用盐水代替。
  假如叮咬发生在盐水中,千万注意不要用淡水敷伤口,因为渗透压的改变会引发更多毒素的释放。此外,禁止摩擦、搓揉伤口,不能用酒或酒精、氨水或尿液处理伤口,不然也会促进更多的毒素释放。
  一种怪异而又有效的处置水母叮咬伤的方法,是采用嫩肉剂,因为嫩肉剂能够有效去除刺细胞。假如具备条件,被水母叮咬者应该立即洗热水澡,水温尽量高,这样能有效中和毒素。不过,如果被叮咬者出现或疑似出现体温下降的情况,则不能洗热水澡,否则可能导致严重的并发症。
  由于水母的刺细胞是不可能被彻底清除的,所以还需要把刮胡泡涂抹在被叮咬处,然后用安全刀片或信用卡刮掉残留的刺细胞。为去掉皮肤里面的毒素,还可涂抹食用苏打和水的混合药膏,每15~20分钟涂抹一次。此外,还可以用冰块来阻止毒素扩散,为进一步救治争取时间。
  或许你吃过海蜇,海蜇就是水母,不过作为食品的水母仅限于根口水母目的85种钵水母,其中最著名的是中国人喜欢吃的海蜇和美国的炮弹水母。海蜇和炮弹水母之所以大受欢迎,是因为它们个头大,身体固态组织多,毒素对人体无害。
  传统的水母加工方法包含20~40天的多阶段程序:用盐和明矾的混合物处理、压缩水母伞及口腕,事前要去除性腺和黏膜,加工的目的是除具,阻止有害微生物生长,使水母干燥并更有酸性,凸显色泽和纹理。经过如此加工的水母能保有原来体重的7%~10%,加工后的水母包含95%的水和4%~5%的蛋白质,因此是相对低热量的健康食品。经过新鲜加工的水母为奶白色,但经过长时间存储后会变成黄褐色。
  在中国和日本,经过加工处理的海蜇通常要在水中泡一夜以去掉盐渍,然后生吃,主要为凉拌,切碎后加入酱油、醋、味精、芝麻油、白糖、蒜蓉等,十分可口。
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