文/派翠西亞
最近因網友在社群中提問:「這種像透明去皮葡萄的海中生物究竟是什麼?」讓正確學名為「樽海鞘」,中文稱為「海樽」(salp)的多細胞動物,再度被民眾關注。神奇的是,這種看似像透明果凍、可以快速生長的海中生物,竟是解決全球暖化難題的重要「救星」……
最近美國一名女子在南加州海灘撿到一顆像是透明果凍般的生物──這顆圓滾滾的「去皮葡萄」正在海水中隨波翻滾,沒想到影片上傳後,被識貨的海洋生物研究者指出:這種學名為「樽海鞘」、中文名為「海樽」的多細胞生物,能夠吃掉海藻並收集其體內的二氧化碳,可說是解決地球暖化難題的「救星」。
這名美國女子撿到這顆「去皮葡萄」後,曾好奇的用手去觸摸,發現觸感很像是果凍膠、寒天,而這種外觀短小、全身軟Q又透明的生物,也的確有著「果凍魚(球)」、「水珠」、「鼻涕桶」、「海核桃」或「海葡萄」等外號。
樽海鞘猶如海中果凍,螢光閃閃,造型不一,有的成長串。圖/伍茲霍爾 海洋研究所
成長快速以海藻為食
樽海鞘雖然歸屬在脊椎動物門下,但本身並沒有脊椎,而是身體的脊索演化成椎間盤,為脊柱提供相當的靈活度,因而獨立成尾索動物門(另外還有頭索動物門),現存65個品種,體型雖不同,個體大小1~10公分不等,但大都連結成長串的鏈狀或環狀集體生活,並以海中浮游生物及藻類為食。
儘管樽海鞘在海洋食物鏈中的位置並不重要,也很少有動物以牠為食物,但科學家們相信,不論是單個指甲片大小的樽海鞘,或是10億個聚集在一起的樽海鞘群,其吸食、過濾海水及排泄廢料的過程,都有助於消除來自海洋和大氣層的二氧化碳(CO2),有效減緩人類大量排碳所形成的溫室效應。
清碳作用科學家驚豔
也由於樽海鞘具備「清碳作用」的神奇功能,讓不少生物學家為之瘋狂,並持續投入研究。
事實上,單個樽海鞘的身體構造,有點像簡版的桶狀水母,當海水經過時,一頭張口吸入充滿浮游生物及藻類的海水,另一頭則噴氣排泄過濾後的海水。
當海水通過樽海鞘體內的細胞粘膜時,樽海鞘會很精準的過濾出其中可食用的成分,消化吸收後產生粒狀的廢物碳,再經過巧妙的排泄方式,便能有效讓會使地球升溫的二氧化碳深藏於海中。
全天候進行捕碳固碳
樽海鞘之所以被視為幫助海洋減少溫室氣體的重要成員,主要原因是其體內擁有獨一無二的生理構造,能夠將浮游生物體內的二氧化碳,以及海藻植物行光合作用時所吸收的二氧化碳,收集起來形成碳粒,具體降低二氧化碳在大氣與海水中的濃度,讓海洋可吸納更多二氧化碳,有效阻止碳重回大氣層。
當太陽出來時,連成長鏈或環成一圈的樽海鞘,會整體高速垂直下沉約1000公尺到海洋深處,並利用自身的「排泄小球」,集中聚集成更大、更重的碳粒廢物,讓碳粒快速排出體外並沉降入深海中。夜晚時分,樽海鞘再慢慢垂直上升到淺海區域,閃著螢光去吸食海藻和浮游生物。
排出碳粒並沉降深海
曾產生60位諾貝爾獎得主的美國伍茲霍爾海洋研究所的Laurence Madin博士,和他康乃狄克大學的同事Patricia Kremer研究員,曾在大西洋中部,進行了4次以樽海鞘為主題的探索。
每一次他們都發現,有一種特殊種類的樽海鞘──Salpa aspera,會快速大量成倍繁殖成密集的一大群樽海鞘,持續浮游在海水中長達數個月,覆蓋面積將近3萬9000平方英里(約10萬1009平方公里)的海洋面積,24小時不停的浮游、覓食、排泄,消耗海面上近70%的含碳微生植物,並將排泄出的數千噸廢物碳運送到深水中。
Madin博士(左)與Sutherland研究員正在觀察樽海鞘。 圖/伍茲霍爾海洋研究所
成對抗暖化最佳利器
「樽海鞘可能是地球上生長速度最快的多細胞生物,每小時體長可以增加多達10%,速度相當驚人,因此可以大量吃掉吸收二氧化碳的藻類,有助於對抗氣候變遷,是海洋中最奇妙的生物之一。」
Madin博士的團隊曾統計計算發現:10萬平方公里面積的大群樽海鞘,每天可以消耗掉由浮游植物產生的碳總量的74%,且每天向深海轉運大約4000噸的廢碳。
「由於樽海鞘並不是食物鏈中的重要角色,加上深海中也少有動物能吃掉牠們,所以只要加以善用樽海鞘天生的碳捕捉能力,就可以將碳大量從大氣中及海面上轉移至深海中。」Madin博士說,研究團隊如今正針對其他種類樽海鞘的碳捕捉效能進行研究。
功能強大的吸碳過濾器
樽海鞘在赤道、溫帶、寒帶的深水中都可以見到,但更多分布在南極海,可能單體優游,也可能和同伴聚集在一起成長條狀。下次有機會見到的話,可千萬別錯過了牠們美麗的身影。
樽海鞘種類繁多,常見於南半球暖海(平均溫度高於28℃的海域)。體桶狀,透明,有環狀肌帶,兩端開口。生活環境複雜,許多品種能發出螢光。
樽海鞘能夠捕捉和攝取非常小的生物體,或比體型略大的浮游生物及海藻,科學家相信:樽海鞘或許比人們想像的更強壯或更豐富。
「樽海鞘可能是海洋中最有效的濾食性動物。」伍茲霍爾海洋研究所研究主任Madin博士說,樽海鞘這麼小的體型,卻能吞吃跨越4個數量級大小的顆粒。這就像有能力吞食「從老鼠到馬匹」如此體型顯著差距的食物。
Madin研究樽海鞘體內的粘膜濾網,發現它具有粒子一樣大或稍大於 0.15公分的網孔,然而就是此一大小的網孔,竟能捕捉從大到小,甚至比0.05公分更小的食物顆粒。
專長於研究海中凝膠類浮游動物,如今擔任美國俄勒岡大學生物系教授的Kelly Sutherland,當年曾以博士後研究身分參與此項專案,曾就樽海鞘所過濾的不同大小食物顆粒進行研究,結果發現樽海鞘所過濾的8成食物顆粒,都明顯小於樽海鞘的濾食網孔。
Sutherland指出,樽海鞘體內的網狀纖維上布滿「奈米級」的黏液,可以網捕收集從大到極微小的食物顆粒,並將其滾成長絲帶進腸道內,在那裡繼續消化。「樽海鞘的網孔過濾功能十分強大,更不會輕易放任食物顆粒,流過身體而不加以捕捉過濾。」
Madin博士也說,正由於樽海鞘如此完美的網孔功能,不但讓牠們能夠生存在其他食草動物不能生存的廣闊海洋上,也增強了樽海鞘在碳循環作用中的重要性。
美國國家科學基金會和伍茲霍爾海洋研究所海洋生命學院指出,樽海鞘是比人們想像更有效的「真空吸塵器」,堪稱是生物工程上的一大壯舉。雖然牠為何能產生奈米級的粘液網,至今仍是一個謎,但這並不影響樽海鞘的充滿魅力與無限價值。
樽海鞘有的排成環狀,螢光閃閃,造型不一。圖/Richard Herrmann
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