科学家如何战胜入侵北美五大湖的“吸血怪”?

科学家如何战胜入侵北美五大湖的“吸血怪”?

原生于大西洋的海七鳃鳗在1800年代开始扩散到北美五大湖。 uux.cn/Photography by Andrea Miehls/GLFC

(神秘的地球uux.cn)据美国国家地理网站(撰文:ANDY VASOYAN 编译:涂玮瑛):入侵性的海七鳃鳗曾对北美地区的原生鱼类造成巨大威胁,直到科学家偶然发现了一项突破性的解决之道。

有一种吸血性入侵种几乎让北美五大湖价值70亿美元的渔业分崩离析,但官员正在击退这种动物,获得罕见胜利。

超过一世纪前,人类活动将原生于大西洋的海七鳃鳗(sea lamprey)引进北美五大湖,于是它们开始以当地鱼类为食,包括鲑鱼、湖红点鲑、蓝梭鲈。

北美五大湖渔业委员会(Great Lakes Fishery Commission,简称GLFC)的立法事务与政策主任葛雷. 麦可林奇(Greg McClinchey)说:「基本上,它们是直接游进来的。 我们在兴建运河时为它们打开门户。」GLFC是领导七鳃鳗防治工作的国际组织。 「我们以前没有充分了解这种动物的能力。」

一只七鳃鳗在寄生期可以杀死多达18公斤的鱼,而且每只雌性海七鳃鳗会产下大约10万颗卵,其中约有75%能成功存活。

科学家如何战胜入侵北美五大湖的“吸血怪”?

幼年海七鳃鳗从溪底的地洞探出头。 uux.cn/Photography By Andrea Miehls, Great Lakes Fishery Commission.

「它们在全盛时期吃掉超过4535万公斤的鱼。」麦可林奇说:「从这个角度来看,它们是与人类争夺这项资源,而且还获胜了。 它们对自然生态系的破坏比人类更大,这是很难做到的事。”

不仅北美五大湖区的鱼类没有准备好抵御七鳃鳗,这片地区也缺乏可控制这种入侵动物的自然掠食者。

所以,人类是怎么扭转局势的? 答案是一场长达数十年的活动,最终在整个流域范围控制这种入侵性鱼类,这在全世界的野生动物管理领域都是无可比拟的胜利。

成功的关键是一种新型杀鳗剂。 截至2024年为止,这种药物已经杀死北美五大湖区约90%至95%的七鳃鳗,却不会对当地特有种造成伤害。

北美五大湖渔业委员会的执行秘书马克. 加登(Marc Gaden)说:「毫无疑问的是,这在全球任何地方都是前所未见的胜利,我们面对破坏力这么强、地理分布范围这么广的动物,却依然能够使用一种选择性技术来控制。」

他又说:「这拯救了北美五大湖的渔业。」

科学家如何战胜入侵北美五大湖的“吸血怪”?

2024年10月,威斯康辛州的巴德河经过杀鳗剂处理后呈现红色。 由于海七鳃鳗是从这里开始自己的一生,所以这条河每隔几年就会进行防治处理。 uux.cn/Photograph By Zak Allan, Great Lakes Fishery Commission

可敬的对手

这种古老鱼类的狩猎机制很简单:它们没有传统的颛,而是使用由锋利齿环组成的口盘结构。 七鳃鳗会利用口盘牢牢抓住任何鱼的体壁(它们不挑食),接着运用如芝加哥谢德水族馆(Shedd Aquarium)的资深水族专家伊凡. 金恩(Evan Kinn)所描述的「粗壮、布满牙齿的舌头」。

「它们会用舌头在鱼的体腔上打洞,暴露出开放性伤口,然后它们的唾液会让伤口无法愈合,使血液持续流出来。」金恩说:「我相信这对宿主鱼来说一定非常不舒服也非常不愉快。」

七鳃鳗在20世纪中叶开始稳固发展时,渔民曾抱怨:他们拉起渔网时,网中已经有非常多死鱼,使他们站在甲板上都忍不住想吐。 垂钓者在听证会上作证,七鳃鳗正在迅速杀死鱼类,速度大约是商业捕鱼的五倍。

加登说:「每当一只七鳃鳗出现在一条先前从未发现过七鳃鳗的溪流或河川,例如密西根州的克林顿河或奥奎欧克河,民众就会有一种『风雨欲来』的焦虑感,因为他们知道这是什么意思。」

到了1954年,美加两国、八个州、一个省及数个部落利益组织之间订立条约,促成GFLC的诞生。 加登表示,当时地方政府已尝试过多种防治措施,例如堰堤、水坝、电击,甚至是「巨型滤器」。 这些措施都没有效。

「显然他们需要寻找的办法必须能在河床中杀死七鳃鳗幼体,以免它们变成致命的未成年体,然后从河床进入湖泊并杀死鱼类。」他说:「杀鳗剂计画就是这样出现的。」

标靶性武器

1950年,密西根大学的科学家开始与哈蒙德湾生物站的官员合作。 这座生物站位于休伦湖畔,由一间海岸防卫队设施改造而成。 这个团队想要找到所有入侵种防治组织都梦寐以求的办法:某种会杀死入侵种,同时完全不伤害原生种的化学物质或化合物。

「杀鱼并不是什么高深的学问。 渔业管理者其实常常在做这种事。」加登说:「真正困难的是只杀死目标,同时让其他一切保持完好。」

研究人员在实验室进行七年的「腌黄瓜罐测试」,将原生鱼类和七鳃鳗浸泡在相同物质中,比较它们的死亡率,结果得出一项发现:3-三氟甲基-4-硝基苯酚(3-trifluoromethyl-4-nitrophenol,又称TFM)非常有效,因为七鳃鳗历经3亿5000万年的生物机制尚未演化出代谢这种物质的能力。

「当时是1950年代,对吧? 所以研究人员会写下化学名称,然后会有一张小表格记录水温、放入物质的时间、四小时后观察到的结果等内容。”加登说:「结果通常会写得非常具体,例如鱼在30秒内死亡。 但对于TFM,研究人员只有写『特别』一个词。」

TFM的结果确实很特别。 这种物质成为GLFC防治计划的基干,而这项计划开展得很谨慎。 工作人员被派出大约一周的时间,将液体形式的TFM用于浅溪中。 七鳃鳗幼体会集中分布于浅溪区域,长成未成年体之后才会尝试移动到较深的水域进行狩猎。

「我们在一条溪的水层中使用TFM,深度大约是一两公尺,这样才能达到有效浓度。」加登说:「如果是像圣玛丽斯河那样又深又宽的水域呢? 世界上大概没有足够的TFM可用。」

深水域一直是七鳃鳗的庇护所,直到1990年代开始使用氯硝柳胺(niclosamide)才出现转机。 氯硝柳胺是一种长效型毒物,会沉入水底并以河床为作用目标。 目前计划维持相同的策略,同时巧妙利用水坝和堰堤来限制七鳃鳗的扩散。

科学家如何战胜入侵北美五大湖的“吸血怪”?

一只成年海七鳃鳗在溯河洄游产卵迁徙期间,吸附在岩石上休息。 uux.cn/Photograph By Andrea Miehls, Great Lakes Fishery Commission

持续不断的战争

尽管GLFC获得成功,七鳃鳗依然对该地区的渔业经济造成相当大的威胁。 加登表示,2020年因边境管制及其他COVID-19防疫规范的影响,那年只使用了平常用量25%的杀鳗剂,2021年也只有使用平常用量的75%。 当那几批七鳃鳗成年后,受到GLFC的密切关注。

加登说:「不出意料的是,那些七鳃鳗的数量超出平常范围,我们也接到垂钓者和大众的来电。」

他说:「七鳃鳗就是悬在我们头上又逐渐迫近的危害,如果我们放松管制,即使只是一小段时间,它们也会大力反弹。」

2022年,防治处理的程度回归正常之后,尽管七鳃鳗的数量还是很多,却开始再度下降。 这项意外实验再次证明GLFC的计划是多么有效。 如今GLFC每年能杀死大约850万只七鳃鳗。 研究人员也在研究替代的处理方式,包括使用基因改造和CRISPR基因编辑技术。

加登说:「目前我们只是在努力了解七鳃鳗的基因体; 我们没有改动任何基因。”

他说:「但科学家已经提出一种非常诱人的想法。 他们确实认为,如果谨慎运用基因学,有可能在50、60年内完全消灭七鳃鳗。」




上一篇 下一篇 TAG: 海七鳃鳗