在日本福岛第一核电站用辐射淹没其产卵地之前,蓝鳍金枪鱼就已经在苦苦挣扎。这种鱼在寿司拼盘上的受欢迎程度已经导致种群数量骤降。现在,核灾难的辐射痕迹正在加利福尼亚海岸附近的蓝鳍金枪鱼肌肉中显现。
然而,这种辐射可能是一件好事。其水平非常低,不会伤害鱼类或食客。事实上,放射性同位素的痕迹正在帮助科学家追踪这种鱼雷状的鱼类,并可能有助于保护工作。
蓝鳍金枪鱼未被列为濒危物种,但它们的数量一直难以测量。根据2012年12月报告的最新种群评估(pdf),太平洋蓝鳍金枪鱼的种群数量可能比工业化捕捞前水平下降了96.4%。研究人员知道金枪鱼遇到了麻烦,但他们仍然需要弄清楚金枪鱼大部分时间在哪里度过,以及是什么触发了它们的跨洋迁徙。
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斯坦福大学研究生丹·马迪根是试图追踪蓝鳍金枪鱼的科学家之一。研究人员不确切知道在任何给定时间,蓝鳍金枪鱼种群中有多少比例在太平洋的两侧巡游。
太平洋蓝鳍金枪鱼在日本周围水域产卵。科学家们认为,金枪鱼在生命的最初一年在那里觅食,然后留在西太平洋或迁徙到加利福尼亚海岸。他说,一旦它们迁徙到加利福尼亚,它们可能会在那里停留几年以长肥。几个大陆的西海岸通常有强劲的盛行西风,将地表水推开,使寒冷、富含营养的水从靠近海岸的深峡谷中涌上来。这种沿海上升流系统使加利福尼亚海岸成为许多海洋物种(包括蓝鳍金枪鱼)的理想觅食地。
了解金枪鱼选择迁徙的原因、大小以及它们是否返回西太平洋,可以帮助研究人员模拟种群并为捕鱼策略提供信息。“这一切都是为了弄清楚每一侧如何为另一侧做出贡献,并希望将其融入管理模型中,”马迪根说。
随着福岛灾难的发生,马迪根想知道辐射是否会出现在他在加利福尼亚研究的金枪鱼身上。果然,他和他的同事在海啸发生五个月后渔民捕获的15条蓝鳍金枪鱼中发现了来自灾难的放射性同位素。来自受损反应堆的放射性物质渗入地下水和海洋。幼年金枪鱼在事故发生区游泳时,以及可能通过食用受污染的浮游生物和小鱼吸收了铯134和铯137同位素。
马迪根和他的同事发现了铯,但他们接下来需要看看这些水平是否能告诉他们任何关于鱼类运动的信息。为了测试放射性示踪剂的想法,马迪根从去年夏天在圣地亚哥附近水域捕获的50条鱼身上采集了组织样本。他将样本运送到纽约州立大学石溪分校,在那里一位同事分析了样本中的铯含量。
两种铯同位素以不同的速率衰变。铯137的半衰期为30.1年,铯134为2.1年。整个太平洋盆地仍然保留着20世纪60年代达到顶峰的核武器试验造成的略微升高的铯137水平,但福岛核电站是铯134的唯一来源。因此,铯134水平升高将表明,在加利福尼亚捕获的金枪鱼是最近从日本迁徙过来的。通过比较两种同位素的比率,马迪根和他的同事能够大致判断出移民到达的时间。由于半衰期较短,铯134水平下降速度快于铯137。因此,134与137的比率越高,表明移民时间越近。
马迪根和他的同事所做的工作证明,铯同位素可以作为示踪剂。到目前为止,该技术证实了科学家对蓝鳍金枪鱼的了解:他们发现所有小于1.6岁的鱼都是移民。在22条大于1.7岁的鱼中,只有5条是移民。较大的鱼在今年早些时候离开了日本,但较小的鱼在它们的出生地附近停留到六月初或中旬。
对于马迪根采样的鱼来说,跨太平洋之旅平均花费大约两个月。一条蓝鳍金枪鱼可能在短短30天内完成了这次旅行——这个数字与已知的每天约172.3公里的游泳速度相符。该团队在3月份的《环境科学与技术》杂志上报告了他们的研究结果。
德克萨斯农工大学加尔维斯顿分校海洋生物学家杰伊·鲁克在一封电子邮件中写道,使用福岛衍生的放射性铯是一种追踪远洋动物运动的新颖方法。他补充说,这种方法“显示出追踪太平洋中其他高度洄游物种(鲸鱼、海龟和鲨鱼)运动的希望”。鲁克写道,由于种群的混合和跨洋迁徙会影响科学家估计种群规模和捕捞死亡率的能力,因此这类研究对于为管理策略提供信息至关重要。
铯134的短半衰期意味着很快其水平将太低而无法使用,但马迪根解释说,研究人员使用其他化学技术来追踪迁徙性海洋动物。铯同位素提供了明确的证据,证明金枪鱼来自日本附近的水域。通过将同位素特征与其他方法(如碳和氮的稳定同位素,它们因地区而异)相匹配,研究人员可以使用寿命更长的同位素作为相同信息的替代。“一种方法是有限的,另一种是无限的,”马迪根说。“一旦你确定了这种关系,你就可以在未来只使用无限的方法。”
马迪根和团队的下一步是研究其他物种。这些海洋动物包括长鳍金枪鱼、蓝鲨、太平洋 loggerhead 海龟、鼠鲨、小须鲸,甚至还有诸如煤烟鹱之类的鸟类。如果这些动物中的任何一种携带来自福岛的铯同位素,它们就可以被归类为日本移民。灾难的后果可能会解开海洋生命的秘密。