在迄今为止记录的最大捕食事件中，研究人员目睹了小鲱鱼聚集在挪威海岸附近，这吸引了一大群鳕鱼，在几个小时内消耗了超过1000万条鱼。研究团队希望利用他们的方法观察不同鱼类之间的大规模相互作用并监测面临风险的关键物种。
有句俗语说：“人多力量大。”然而，最近的研究发现，在海洋中，成群游动的鱼类并不一定能够一起生存。实际上，鱼类的数量越多，可能会成为捕食者更具吸引力的目标。
这一现象是麻省理工学院和挪威的海洋学家在研究挪威附近水域的过程中记录下来的，当时正值小鲱鱼的高峰产卵季节。这种小型北极鱼类类似于凤尾鱼。每年2月，数十亿条小鲱鱼从北极冰缘迁徙到挪威海岸产卵。此时，该区域也吸引了大西洋鳕鱼，这是小鲱鱼的主要捕食者。直到现在，这一捕食过程的大规模动态尚未得到彻底研究。
在他们发表在《自然通讯生物学》上的文章中，麻省理工学院的研究团队记录了在广阔区域内，单个迁徙的鳕鱼与产卵的小鲱鱼之间的相互作用。他们采用了一种基于声学的广域成像技术观察随机的小鲱鱼聚集在一起，最终形成了一片延伸数公里的巨大鱼群。随着这一小鲱鱼的生态“热点”的形成，研究人员注意到各个鳕鱼开始聚集，形成了自己规模可观的鱼群。这些成群的鳕鱼迅速淹没了小鲱鱼，吞食了超过1000万条鱼——估计占总猎物的一半以上。
这一罕见事件在短短几个小时内发生，标志着记录的最大捕食事件，无论是涉及鱼类的数量还是其所覆盖的面积。
尽管这一事件预计不会显著减少小鲱鱼的总体种群，因为这一鱼群仅占当地产卵小鲱鱼的0.1%，但它提醒人们关注气候变化导致的北极冰盖退缩。这一退缩迫使小鲱鱼游得更远以产卵，使它们越来越容易受到像研究人员观察到的自然捕食事件的影响。考虑到小鲱鱼是包括鳕鱼在内的许多鱼类的重要食物来源，持续较高分辨率地监测它们在广阔区域的行为将有助于维持其种群繁荣并保持海洋健康。
麻省理工学院机械与海洋工程系教授尼古拉斯·马克里斯表示：“我们的研究结果表明，自然灾害性的捕食事件可以迅速改变当地的捕食者-猎物平衡。这种情况对拥有许多广泛分布中心的健康种群来说没有问题。然而，随着气候变化和人类影响导致这些中心逐渐减少，对关键物种的重大捕食事件可能会对该物种及所有依赖其生存的物种产生严重后果。”
本研究的合著者包括麻省理工学院的肖拉夫·佩德内卡和安基塔·贾因，以及挪威海洋研究所的奥拉夫·鲁内·戈多。
音响技术
为了进行研究，马克里斯及其同事重新审视了2014年2月在挪威附近巴伦支海进行的一次航行中收集的数据。在此行中，他们利用海洋声学波导遥感（OAWRS）系统，这是一种声学成像方法，利用附在船上的垂直声学阵列向海洋深处发射声波。这些声波可以传播很远，反射或散射遇到的障碍物或鱼类。
另一艘船拖着一个声学接收器阵列，持续捕捉来自较远距离的散射和反射波。研究人员可以分析这些波形，生成实时的海洋地图。
之前，该团队生成了单个鱼类及其运动的地图，但无法区分物种。在最新的研究中，应用了一种新的“多光谱”技术，使研究人员能够基于鱼类的游泳膀胱所产生的独特声学共振来识别物种。
马克里斯解释说：“鱼的游泳膀胱就像乐器一样发出共鸣。鳕鱼的游泳膀胱较大，产生低频共鸣，类似于大本钟的声音，而小鲱鱼的游泳膀胱较小，发出高音，类似于钢琴音符。”
通过重新审视与小鲱鱼和鳕鱼对应的特定频率的OAWRS数据，研究人员能够可视化鱼群，识别其物种，并追踪它们在广阔区域内的运动。
观察运动
研究人员应用多光谱技术处理2014年2月27日收集的OAWRS数据，当时正值小鲱鱼产卵季节的高峰期。清晨，他们的制图显示小鲱鱼大多是孤立的，沿着挪威海岸随意移动成松散的群体。然而，随着日光破晓，照亮了水域，小鲱鱼开始沉入更深的黑暗水域，可能是在寻找海底区域产卵。
在下沉过程中，小鲱鱼从个体行为转变为群体行为，并最终形成了一群数量约为2300万的巨大鱼群，沿超过十公里的长度以协调的波浪运动。
马克里斯指出：“我们发现小鲱鱼具有一个临界密度，这是我们从物理理论中引出的概念，现在在自然界中观察到了。当它们彼此靠得足够近时，可以与附近鱼类的平均速度和方向同步，从而形成一个大而凝聚的鱼群。”
在他们观察时，这群鱼开始齐心协力游动，展示了小鲱鱼首次表现出的相干行为。这种同步迁徙预计在长距离游动中节省能量，使鱼类能够利用集体运动的好处。
然而，这一凝聚的鱼群吸引了越来越多的鳕鱼，研究人员的声学制图估计其数量约为250万条。仅在几个小时内，鳕鱼就消耗了1050万条小鲱鱼，横跨广阔的距离，随后两组鱼类便分散了。马克里斯推测，这种大规模的协调捕食在海洋中可能很常见，但这是第一次被科学记录。
马克里斯表示：“这是首次观察到如此大规模的捕食者-猎物相互作用，描绘了为生存而进行的剧烈斗争。我们目睹了这种巨大规模的相互作用，小鲱鱼像波浪涌入体育场，凭本能尝试组建防御，而捕食者则近乎系统性地发起攻击。”
研究团队希望将OAWRS用于未来探索其他鱼类之间的大规模动态。
马克里斯表示：“多次表明，当一种鱼类种群面临崩溃时，往往会出现最后一群大型鱼群。一旦这一最终密集群体消失，就会跟随崩溃。在为时已晚之前，了解现状至关重要，因为挑战并不利于它们的生存。”
本研究部分由美国海军研究办公室和挪威海洋研究所资助。
