蓝鲸被誉为地球上最大的动物，主要以大量名为磷虾的微小虾类生物为食，以维持其巨大的体型，最长可达100英尺（30米）。曾经在世界海洋中数量众多的蓝鲸和其他须鲸利用嘴巴过滤海水中的小型海洋生物，但由于大量捕猎其富含热量的脂肪，过去一个世纪以来其数量急剧下降。
随着鲸鱼数量的减少，一些人认为磷虾会在没有天敌的情况下繁荣。然而，与这一预期相反的是，磷虾的数量也急剧下降，自那以后两种物种都没有恢复。
一种新的理论表明，鲸鱼在海洋生态系统中扮演了双重角色；它们的排泄物可能作为海洋生物的重要肥料。
华盛顿大学的海洋学家进行的研究支持了这一观点，揭示出鲸鱼的排泄物富含铁，这是一种在海洋生态系统中常常缺乏的关键元素，以及铜的安全形式，铜是另一种在某些形式下可能有害的重要营养素。
这项开放获取的研究是首次调查通常被称为鲸鱼粪便的微量金属并于1月份发表于《地球与环境通讯》中。
“我们创新性地测量了鲸鱼粪便，以评估鲸鱼在循环关键营养素以供植物 plankton 使用方面的重要性，”研究的第一作者、海洋学博士生帕特里克·蒙雷亚尔表示。“我们的发现表明，由于历史上的捕鲸行为，须鲸的急剧减少可能对南极洋产生了广泛的生物地球化学影响，而该地区对全球碳循环至关重要。”
环绕南极的南极洋几乎没有人类活动，对全球气候至关重要。强大的环南极洋流将深海水推向海面，促进大量植物 plankton 的繁殖，从而支持磷虾种群。这些磷虾至今仍在未经监管的水域中被捕捞用于水产养殖和宠物食品。
为了探索鲸鱼粪便对这一生态系统的潜在影响，该研究评估了五个粪便样本。两个样本来自南极洋的座头鲸，三个样本来自加利福尼亚中部海岸的蓝鲸。研究人员在进行鲸鱼种群研究时顺便收集了这些样本。
“一个优势是鲸鱼的排泄物会浮起来，”资深作者、华盛顿大学海洋学助理教授兰迪·邦迪指出。为了收集这些样本，研究人员使用一个装有罐子的网来捞取样本，这些样本通常呈稀泥或糊状。
“理论是鲸鱼为生态系统增加了营养物质，然后这些营养物质被植物 plankton 利用，导致其生长并随后喂养磷虾，”邦迪解释道。
先前的研究已经发现鲸鱼粪便中含有大量关键营养素，如氮和碳。当前的研究采用了不同的方法，调查微量金属，这些金属在偏远海洋地区往往稀缺，可能限制海洋生物的生长。
“铁被认为是南极洋植物 plankton 生存所需的最稀缺营养素之一，”邦迪表示。
研究结果确认所有样本中均存在铁，以及另一种金属铜。
“我们对鲸鱼排泄物中发现的铜的数量感到相当惊讶。起初，我们质疑鲸鱼粪便是否可能是有毒的，”邦迪说道。
然而，进一步分析显示，有机分子被称为配体与铜离子结合，使其转变为对海洋生物安全的形式。其他配体促进了铁对这些生物的可用性。研究人员仍在调查这些配体的来源，但怀疑可能是鲸鱼胃中的细菌负责。
邦迪的研究专注于海洋环境中的微量金属。这个项目开始时是蒙雷亚尔作为研究生的入门研究，但随着结果的获得扩大为更全面的研究。
“我相信动物在化学循环中对生态系统的影响比许多研究人员所承认的要大，特别是在考虑生态系统动态时，”蒙雷亚尔说。“我所说的‘动物’是指它们的肠道微生物群。证据表明，鲸鱼肠道中的细菌可能发挥着重要作用。”
