过去一个世纪的工业捕鱼似乎违反了自然法则。

令人惊讶的是，海洋中所有的生命形式，从小磷虾到大金枪鱼，似乎都遵循一个简单的数学法则，即把生物体的数量与其身体大小联系起来。例如，虽然单个小磷虾的重量只有大金枪鱼的十亿分之一，但它们在海洋中的数量往往是大金枪鱼的十亿倍。这一理论被称为“谢尔登尺寸谱理论”，在20世纪70年代首次提出，但直到现在还没有在全球范围内对大范围的海洋物种进行测试。包括来自麦吉尔大学的研究人员在内的一个国际研究小组发现，不仅这一理论似乎曾经是正确的，而且这种自然平衡现在已经被广泛的工业化捕鱼彻底改变了。

在最近发表在《科学进展》杂志上的一项研究中，一个国际团队的研究人员来自麦吉尔大学、德国马克斯普朗克科学数学研究所、西班牙环境技术研究所，澳大利亚昆士兰科技大学和以色列魏茨曼科学研究所发现，当海洋处于更原始的状态时(在20世纪大规模工业捕鱼出现之前)，大小谱理论似乎是正确的。

该论文的资深作者、麦吉尔大学地球与行星科学系教授埃里克·加尔布雷斯说:“海洋生物大小均匀分布的事实令人瞩目。”“我们不明白为什么会这样——为什么小物体不会比大物体多很多呢?”或者是中间的理想尺寸?从这个意义上说，研究结果凸显了我们对生态系统的不了解。”

从细菌到鲸鱼——找到一种测量所有海洋生物的方法

为了了解前所未有的物种数量，研究人员利用最近的各种研究构建了一个大型全球海洋生物数据集，包括细菌、浮游植物、浮游动物、鱼类和哺乳动物。他们的方法使他们能够区分整个海洋中12种主要水生生物的空间分布。

海洋中所有的生命形式，从小磷虾到大金枪鱼，似乎都遵循一个简单的数学定律，即生物的丰富性与其身体大小有关。资料来源:马克斯·普朗克研究所

该研究的第一作者、马克斯·普朗克研究所的亚历山大·冯·洪堡研究员伊恩·哈顿回忆说:“找到一种方法，充分比较跨度如此之大的生物体的测量值，是一项挑战。”“虽然可以从全球收集的20多万份水样中估计微观水生生物，但较大的海洋动物可以在整个海洋盆地中游泳，需要使用完全不同的方法来估计。”

研究人员还使用历史重建和海洋生态系统模型来估计原始海洋(20世纪前)的海洋生物量，并将这些数据与当今的数据进行比较。他们发现，尽管有两个极端的例外——鲸鱼和细菌——在身体大小的每个数量级范围内，曾经有一个相当稳定的大约10亿吨的生物量。这意味着，海洋中任何大小和10倍大的生物的总数量——例如，从1克到10克——总是加起来约为10亿吨，不管最初的大小是多少。但工业捕鱼显著地改变了这一状况。

人类对海洋生物量的影响

与原始海洋中几乎恒定的生物量光谱相比，研究人员对光谱的检查揭示了人类对最大规模的生物量分布的重大影响。

虽然捕鱼只占人类食物消费的不到3%，但它对生物量谱的影响是毁灭性的。大型鱼类(即长度超过10厘米的鱼类)的总生物量损失约为20亿吨(减少了60%)，使渔民每年捕获的10亿吨相形见绌。从历史上看，捕鲸对生物量谱的最大一端更具破坏性，最大的鲸鱼遭受了90%的损失。事实上，作者估计，在过去的一个世纪里，工业捕鱼和捕鲸造成的损失远远大于未来80年里，气候变化情景造成的潜在生物量损失，即使在悲观的排放情景下也是如此。

“从全球角度来看，最大的意外是捕鱼的巨大低效。当工业捕鱼船队出海捕鱼时，它们的行为不像它们竞争的大型掠食性鱼类、海豹或鸟类那样，它们只消耗少量的鱼类种群，以保持种群稳定。”加尔布雷斯说道。“人类不仅取代了海洋顶级捕食者，而且完全改变了整个海洋生态系统的能量流。”

他补充说:“好消息是，我们可以通过减少世界各地活跃渔船的数量，扭转我们造成的不平衡。减少过度捕捞还将有助于提高渔业的盈利能力和可持续性——如果我们能齐心协力，这将是一个潜在的双赢局面。”

参考文献:

DOI: 10.1126 / sciadv.abh3732