科学探索|研究：人类或打破了海洋的一个基本规律研究：人类或打破了海洋的一

据Ars Technica报道，1969年11月19日，CCS Hudson研究船经过加拿大新斯科舍省哈利法克斯港的冰冷水域，进入大洋。这艘研究船开始了被船上的许多海洋科学家认为是最后一次伟大的、未知的远洋航行：第一次完整的美洲航行。这艘船的目的地是里约热内卢，在那里它将搭载更多的科学家，然后穿过合恩角（美洲的最南端），再向北穿过太平洋，穿越冰封的北方通道，回到哈利法克斯港。

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一路上，Hudson研究船频繁停留，以便其科学家能够收集样本和进行测量。其中科学家 Ray Sheldon在智利瓦尔帕莱索登上了Hudson研究船。作为加拿大贝德福德海洋研究所的海洋生态学家，Sheldon对海洋中似乎随处可见的微型浮游生物非常着迷：这些微小的生物体传播得有多远多广？为了找到答案，Sheldon和他的同事们把一桶桶海水拖到Hudson实验室，用浮游生物计数机来计算他们发现的生物的大小和数量。
他们发现，海洋中的生命遵循一个简单的数学规则：一个生物的丰度与它的身体大小密切相关。换句话说，生物体越小，你在海洋中发现的生物就越多。例如，小磷虾的个体重量只有大金枪鱼的十亿分之一，但它们的数量约是金枪鱼的十亿倍。
更令人惊讶的是，这一规则似乎是如何精确地发挥作用的。当Sheldon和他的同事们按照数量级来组织他们的浮游生物样本时，他们发现每个尺寸段所包含的生物质量是完全一样的。在一桶海水中，三分之一的浮游生物的质量在1到10微米之间，另外三分之一在10到100微米之间，最后三分之一在100微米到1毫米之间。每当他们向上移动一个尺寸组，该组的个体数量就会减少十分之一。总质量保持不变，而种群的大小发生变化。
Sheldon认为这一规则可能支配着海洋中的所有生命，从最小的细菌到最大的鲸鱼。这一预感被证明是正确的。众所周知，“Sheldon粒径谱”在浮游生物、鱼类和淡水生态系统中也被观察到。(事实上，在Sheldon之前三十年，一位俄罗斯动物学家已经在土壤中观察到了同样的模式，但他的发现大多没有被注意到）。麦吉尔大学地球和行星科学教授Eric Galbraith说：“这表明没有任何尺寸比其他尺寸更好。每个人都有同样大小的细胞。而且基本上，对于一个细胞来说，你在什么体型下并不重要，你只是有点倾向于做同样的事情。”
但是现在，人类似乎已经打破了这个海洋的基本规律。在《科学进展》杂志11月的一篇论文中，Galbraith和他的同事们表明，“Sheldon粒径谱”对较大的海洋生物不再适用。由于工业化捕鱼，大型鱼类和海洋哺乳动物的总海洋生物量比“Sheldon粒径谱”仍然有效的情况下应该有的要低得多。“曾经有这样一种模式，所有的生命似乎都在遵循这种模式，其原因我们并不了解，”Galbraith说。“在过去的100年甚至更短的时间内，我们已经改变了这一点。”
为了弄清“Sheldon粒径谱”是否仍然成立，Galbraith和他的同事们把来自卫星图像和海洋样本的浮游生物数据、预测鱼类丰度的科学模型以及来自国际自然保护联盟的海洋哺乳动物数量估计结合起来。该小组总共估计了从细菌到哺乳动物等12个主要海洋生物群的全球丰度。然后，他们将今天的海洋状况与对1850年以前海洋状况的估计进行了比较，其中考虑到了工业化捕鱼和捕鲸从水中捞出的鱼类和哺乳动物。为了简化事情，研究人员假设1850年的细菌、浮游生物和小型鱼类的水平与今天的水平相似。
当Galbraith和他的同事研究这个1850年前的估计时，他们可以立即看到“Sheldon粒径谱”在很大程度上是正确的。研究人员发现，在1850年以前的情况下，生物量在不同的尺寸范围内是非常一致的。当他们把所有重量在1到10克之间的生物体加起来，达到了10亿吨。所有重量在10至100克之间的生物也是如此，100克至1公斤之间的生物也是如此，以此类推。只有在光谱的极端--最小的细菌和最大的鲸鱼--测量结果才开始变化。