细菌比鲸鱼小23个数量级，数量上却反过来，但人类在破坏这一规律

西班牙巴塞罗那大学的环境科学与技术研究所（ICTA-UAB）最近开展了一项新的国际研究，他们考察了海洋中从细菌到鲸鱼等所有生物的生物量分布。证明了50年前的科学家们提出的假设：海洋中所有生物的生物量大致相等，例如尽管细菌比蓝鲸小23个数量级，但它们的数量也比蓝鲸多23个数量级。

但人类对海洋环境的影响，却对这种生命的大规模模式产生了改变，似乎打破了自然界已知的最大幂律分布之一的尺度谱。

随着来自全世界的决策者齐聚格拉斯哥参加联合国气候变化大会，人们越来越认识到，人类对环境的影响正在走向全球，而且影响越来越严重，留给我们解决问题的时间越来越少。然而，对这些影响的定量分析仍然难以捉摸。

来自西班牙的ICTA-UAB、澳大利亚昆士兰科技大学的普朗克数学研究所、以色列的魏茨曼科学研究所和加拿大麦吉尔大学（McGill University）的科学家联合团队，利用海洋观测和大型汇取分析的进展表明，人类的影响已经对更大的海洋物种产生了重大影响，并极大地改变了生命最大规模的模式之一（这一模式涵盖了从细菌到鲸鱼的整个海洋生物多样性）。

50年前对海洋浮游生物生物量的早期样本导致研究人员假设，所有大小的浮游生物量大致相等。例如，尽管细菌比蓝鲸小23个数量级，但它们的数量也比蓝鲸多23个数量级。尽管从细菌到鲸鱼，这一尺度谱假说从未在全球范围内得到验证，但此后一直没有受到质疑。

发表在《科学进步》（Science Advances）杂志上的这项研究的研究人员首次试图在全球范围内检验这一假设。他们使用历史重建和海洋生态系统模型来估算工业规模捕鱼开始之前（1850年之前）的生物量，并将这些数据与今天的数据进行比较。

ICTA-UAB的研究员伊恩·哈顿博士（Ian Hatton）回忆说：“比较细菌和鲸鱼之间的生物最大的挑战之一是规模上的巨大差异。它们的质量比相当于一个人和整个地球的质量比。我们从全球收集的20多万个水样中估计了小规模的生物，但大规模的海洋生物需要完全不同的方法。”

他们的方法集中在海洋大约33000个网格点上的12个主要水生生物群。对工业化前海洋条件（1850年前）的评估基本上证实了原始假设：不同大小等级的生物量非常恒定。

ICTA-UAB的埃里克·加尔布雷斯博士（Eric Galbraith）评论道：“我们惊讶地发现，全球范围内，每一个数量级的生物量约为十亿吨。”然而，他很快指出了两个极端的例外，虽然细菌在寒冷、黑暗的海洋区域过度存在，但最大的鲸鱼相对较少，因此突出了原始假设的例外，导致这一例外背后的动力可能是人类的影响。

与1850年前海洋中的均匀生物量尺度谱相比，目前的调查通过一个新的透镜揭示了人类对海洋生物量的影响。虽然捕鱼和捕鲸只占人类食物消费量的不到3%，但它们对生物量谱的影响是毁灭性的：大型鱼类和海洋哺乳动物（如海豚）的生物量减少了2 Gt（减少了60%），最大的鲸鱼遭受了近90%的捕杀。

ICTA-UAB研究人员表示：“人类对海洋的影响远不止捕获鱼类。我们似乎打破了自然界已知的最大幂律分布之一的尺度谱。”这些结果为人类活动在全球范围内改变生命的程度提供了一个新的定量视角。