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Nov. 25 2024

科學家如何戰勝入侵北美五大湖的「吸血怪」?

  • 原生於大西洋的海七鰓鰻在1800年代開始擴散到北美五大湖。Photography by Andrea Miehls/GLFC

    原生於大西洋的海七鰓鰻在1800年代開始擴散到北美五大湖。Photography by Andrea Miehls/GLFC

  • 幼年海七鰓鰻從溪底的地洞探出頭。Photography By Andrea Miehls, Great Lakes Fishery Commission.

    幼年海七鰓鰻從溪底的地洞探出頭。Photography By Andrea Miehls, Great Lakes Fishery Commission.

  • 2024年10月,威斯康辛州的巴德河經過殺鰻劑處理後呈現紅色。由於海七鰓鰻是從這裡開始自己的一生,所以這條河每隔幾年就會進行防治處理。Photograph By Zak Allan, Great Lakes Fishery Commission

    2024年10月,威斯康辛州的巴德河經過殺鰻劑處理後呈現紅色。由於海七鰓鰻是從這裡開始自己的一生,所以這條河每隔幾年就會進行防治處理。Photograph By Zak Allan, Great Lakes Fishery Commission

  • 一隻成年海七鰓鰻在溯河洄游產卵遷徙期間,吸附在岩石上休息。Photograph By Andrea Miehls, Great Lakes Fishery Commission

    一隻成年海七鰓鰻在溯河洄游產卵遷徙期間,吸附在岩石上休息。Photograph By Andrea Miehls, Great Lakes Fishery Commission

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入侵性的海七鰓鰻曾對北美地區的原生魚類造成巨大威脅,直到科學家偶然發現了一項突破性的解決之道。

原生於大西洋的海七鰓鰻在1800年代開始擴散到北美五大湖。Photography by Andrea Miehls/GLFC

原生於大西洋的海七鰓鰻在1800年代開始擴散到北美五大湖。Photography by Andrea Miehls/GLFC

有一種吸血性入侵種幾乎讓北美五大湖價值70億美元的漁業分崩離析,但官員正在擊退這種動物,獲得罕見勝利。

超過一世紀前,人類活動將原生於大西洋的海七鰓鰻(sea lamprey)引進北美五大湖,於是牠們開始以當地魚類為食,包括鮭魚、湖紅點鮭、藍梭鱸。

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北美五大湖漁業委員會(Great Lakes Fishery Commission,簡稱GLFC)的立法事務與政策主任葛雷.麥可林奇(Greg McClinchey)說:「基本上,牠們是直接游進來的。我們在興建運河時為牠們打開門戶。」GLFC是領導七鰓鰻防治工作的國際組織。「我們以前沒有充分了解這種動物的能力。」

一隻七鰓鰻在寄生期可以殺死多達18公斤的魚,而且每隻雌性海七鰓鰻會產下大約10萬顆卵,其中約有75%能成功存活。

幼年海七鰓鰻從溪底的地洞探出頭。Photography By Andrea Miehls, Great Lakes Fishery Commission.

幼年海七鰓鰻從溪底的地洞探出頭。Photography By Andrea Miehls, Great Lakes Fishery Commission.

「牠們在全盛時期吃掉超過4535萬公斤的魚。」麥可林奇說:「從這個角度來看,牠們是與人類爭奪這項資源,而且還獲勝了。牠們對自然生態系的破壞比人類更大,這是很難做到的事。」

不僅北美五大湖區的魚類沒有準備好抵禦七鰓鰻,這片地區也缺乏可控制這種入侵動物的自然掠食者。

所以,人類是怎麼扭轉局勢的?答案是一場長達數十年的活動,最終在整個流域範圍控制這種入侵性魚類,這在全世界的野生動物管理領域都是無可比擬的勝利。

成功的關鍵是一種新型殺鰻劑。截至2024年為止,這種藥物已經殺死北美五大湖區約90%至95%的七鰓鰻,卻不會對當地特有種造成傷害。

北美五大湖漁業委員會的執行秘書馬克.加登(Marc Gaden)說:「毫無疑問的是,這在全球任何地方都是前所未見的勝利,我們面對破壞力這麼強、地理分布範圍這麼廣的動物,卻依然能夠使用一種選擇性技術來控制。」

他又說:「這拯救了北美五大湖的漁業。」

2024年10月,威斯康辛州的巴德河經過殺鰻劑處理後呈現紅色。由於海七鰓鰻是從這裡開始自己的一生,所以這條河每隔幾年就會進行防治處理。Photograph By Zak Allan, Great Lakes Fishery Commission

2024年10月,威斯康辛州的巴德河經過殺鰻劑處理後呈現紅色。由於海七鰓鰻是從這裡開始自己的一生,所以這條河每隔幾年就會進行防治處理。Photograph By Zak Allan, Great Lakes Fishery Commission

可敬的對手

這種古老魚類的狩獵機制很簡單:牠們沒有傳統的顎,而是使用由鋒利齒環組成的口盤結構。七鰓鰻會利用口盤牢牢抓住任何魚的體壁(牠們不挑食),接著運用如芝加哥謝德水族館(Shedd Aquarium)的資深水族專家伊凡.金恩(Evan Kinn)所描述的「粗壯、布滿牙齒的舌頭」。

「牠們會用舌頭在魚的體腔上打洞,暴露出開放性傷口,然後牠們的唾液會讓傷口無法癒合,使血液持續流出來。」金恩說:「我相信這對宿主魚來說一定非常不舒服也非常不愉快。」

七鰓鰻在20世紀中葉開始穩固發展時,漁民曾抱怨:他們拉起漁網時,網中已經有非常多死魚,使他們站在甲板上都忍不住想吐。垂釣者在聽證會上作證,七鰓鰻正在迅速殺死魚類,速度大約是商業捕魚的五倍。

加登說:「每當一隻七鰓鰻出現在一條先前從未發現過七鰓鰻的溪流或河川,例如密西根州的克林頓河或奧奎歐克河,民眾就會有一種『風雨欲來』的焦慮感,因為他們知道這是什麼意思。」

到了1954年,美加兩國、八個州、一個省及數個部落利益組織之間訂立條約,促成GFLC的誕生。加登表示,當時地方政府已嘗試過多種防治措施,例如堰堤、水壩、電擊,甚至是「巨型濾器」。這些措施都沒有效。

「顯然他們需要尋找的辦法必須能在河床中殺死七鰓鰻幼體,以免牠們變成致命的未成年體,然後從河床進入湖泊並殺死魚類。」他說:「殺鰻劑計畫就是這樣出現的。」

標靶性武器

1950年,密西根大學的科學家開始與哈蒙德灣生物站的官員合作。這座生物站位於休倫湖畔,由一間海岸防衛隊設施改造而成。這個團隊想要找到所有入侵種防治組織都夢寐以求的辦法:某種會殺死入侵種,同時完全不傷害原生種的化學物質或化合物。

「殺魚並不是什麼高深的學問。漁業管理者其實常常在做這種事。」加登說:「真正困難的是只殺死目標,同時讓其他一切保持完好。」

研究人員在實驗室進行七年的「醃黃瓜罐測試」,將原生魚類和七鰓鰻浸泡在相同物質中,比較牠們的死亡率,結果得出一項發現:3-三氟甲基-4-硝基苯酚(3-trifluoromethyl-4-nitrophenol,又稱TFM)非常有效,因為七鰓鰻歷經3億5000萬年的生物機制尚未演化出代謝這種物質的能力。

「當時是1950年代,對吧?所以研究人員會寫下化學名稱,然後會有一張小表格記錄水溫、放入物質的時間、四小時後觀察到的結果等內容。」加登說:「結果通常會寫得非常具體,例如魚在30秒內死亡。但對於TFM,研究人員只有寫『特別』一個詞。」

TFM的結果確實很特別。這種物質成為GLFC防治計畫的基幹,而這項計畫開展得很謹慎。工作人員被派出大約一週的時間,將液體形式的TFM用於淺溪中。七鰓鰻幼體會集中分布於淺溪區域,長成未成年體之後才會嘗試移動到較深的水域進行狩獵。

「我們在一條溪的水層中使用TFM,深度大約是一兩公尺,這樣才能達到有效濃度。」加登說:「如果是像聖瑪麗斯河那樣又深又寬的水域呢?世界上大概沒有足夠的TFM可用。」

深水域一直是七鰓鰻的庇護所,直到1990年代開始使用氯硝柳胺(niclosamide)才出現轉機。氯硝柳胺是一種長效型毒物,會沉入水底並以河床為作用目標。目前計畫維持相同的策略,同時巧妙利用水壩和堰堤來限制七鰓鰻的擴散。

一隻成年海七鰓鰻在溯河洄游產卵遷徙期間,吸附在岩石上休息。Photograph By Andrea Miehls, Great Lakes Fishery Commission

一隻成年海七鰓鰻在溯河洄游產卵遷徙期間,吸附在岩石上休息。Photograph By Andrea Miehls, Great Lakes Fishery Commission

持續不斷的戰爭

儘管GLFC獲得成功,七鰓鰻依然對該地區的漁業經濟造成相當大的威脅。加登表示,2020年因邊境管制及其他COVID-19防疫規範的影響,那年只使用了平常用量25%的殺鰻劑,2021年也只有使用平常用量的75%。當那幾批七鰓鰻成年後,受到GLFC的密切關注。

加登說:「不出意料的是,那些七鰓鰻的數量超出平常範圍,我們也接到垂釣者和大眾的來電。」

他說:「七鰓鰻就是懸在我們頭上又逐漸迫近的危害,如果我們放鬆管制,即使只是一小段時間,牠們也會大力反彈。」

2022年,防治處理的程度回歸正常之後,儘管七鰓鰻的數量還是很多,卻開始再度下降。這項意外實驗再次證明GLFC的計畫是多麼有效。如今GLFC每年能殺死大約850萬隻七鰓鰻。研究人員也在研究替代的處理方式,包括使用基因改造和CRISPR基因編輯技術。

加登說:「目前我們只是在努力了解七鰓鰻的基因體;我們沒有改動任何基因。」

他說:「但科學家已經提出一種非常誘人的想法。他們確實認為,如果謹慎運用基因學,有可能在50、60年內完全消滅七鰓鰻。」

 

延伸閱讀:神奇「內陸紅樹林」蘊藏著海平面上升的線索 / 命真菌正肆虐北美蛇群,受感染個體的臉部如被車輾過

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