[科普中国]-鱼尿也有大价值？科学家说要保护它

2月26日，科学家在的《科学进展》杂志Science Advances上发表了一篇论文，说一些鱼的尿对生态系统特别有价值，甚至关系到数百万人的食物供应。乍一看不大可思议，这到底是怎么一回事。

有人会问——鱼是怎么撒尿的？ 和你一样，鱼也要喝水（详见我另一篇文章“鱼是如何喝水的”https://www.zhihu.com/question/270510581/answer/356507987?utm_source=wechat_session&utm_medium=social&utm_oi=29801842737152），喝了水自然要排出来，不然水越来越多，鱼就被水撑炸了。当然，在被炸死之前，它更有可能被鱼尿中过量的有毒物质毒死。因此，为了排出过多的水分，同时把对鱼体有毒的物质排出去，鱼也有肾。 鱼的肾脏形状各种各样，这取决于鱼的物种。有些肾是长条形的，比如鳗鱼；有些肾比较紧凑，比如琵琶鱼。肾脏就是为了处理这些多余的水分，处理过的水分对身体就没什么作用了，被称为“尿液”。排出尿液总得有个出口，淡水硬骨鱼的出口就是泄殖腔，位于尾部下方的一个小口，排尿量较大，盐分较少；海水硬骨鱼虽然也是从泄殖腔排尿，但尿量比较少，盐分很多，大多数水分从鳃排出。简单来说，淡水硬骨鱼尿比较多，海水硬骨鱼尿比较少。 图源：https://www.zhihu.com/question/270510581/answer/356507987 鱼尿 VS 人尿？ 虽然鱼尿的基本组成成分相同，即水、无机物、有机物，但细分下来，不同鱼类的尿液成分有很大的区别。淡水硬骨鱼类可以通过鳃将氨排出体外，所以氨的含量在尿中很少；海水硬骨鱼因缺少水分，又或者酶系统不同，多数将氨转变为氧化三甲胺、尿素、尿酸等排出体外；海水软骨鱼类的尿液尿素含量较高。 不管是水里的植物，还是陆地上的植物，它们都需要养分。尿液中含有氮、磷、钾，这些都是植物生长所必须的元素。为了满足农业生产需求，传统生产方式或开采矿石或从空气中提取这些宝贵元素，然后生产出你所熟知的肥料。所以鱼的尿液可以给这些植物提供养分。 你也许听说过一个知识：人如果对着植物尿尿，本以为给它养分，做的是好事，结果却把好事办砸了，只会把植物烧死。难道鱼的尿就不会把海里的植物烧死吗？ 人的尿之所以可以把植物烧死，是因为尿中除了水还有各种其他溶质。正常人尿液中大概含有3%-4%的固体物质，换句话说，一升的尿有30-40克的物质。而不利于动物生长的盐碱地，它的土壤溶液浓度大约是30克/升。这么一对比，你也许就明白了，如果你在土地上撒尿，等同于将这片土地变成盐碱地。盐碱地浓度太高，高于植物体内的渗透压，就会把植物里面的汁液都给榨出来，就像腌酸菜一样。当然一次尿尿的量不足以让植物死掉，你天天没事就往上面尿，量大了，浓度高了，可怜的植物自然就会死掉。所以这是一个浓度问题，如果尿液的浓度没那么高，就可以给植物提供养分了。 这里插个题外话，美国伏蒙特州Brattleboro小镇有个叫做肥沃土地研究会（REI）的组织，专门研究人尿施肥技术。他们做的就是收集街坊邻居的尿，在2012年收集了2271升的尿，2013年收集了11356升的尿。除了要给尿液做一定的处理，使之浓度降低以达到最佳稀释比例外，他们还要对尿液进行额外的杀菌，处理完之后就交给当地的农民，当作肥料用。 收集人尿的志愿者们找到了2013年田间试验的最佳稀释率。 图源：https://modernfarmer.com/ 一个农民正用马匹运处理好的人尿准备灌溉 图源：https://modernfarmer.com/ 鱼的尿液之所以烧不死植物，也是一样的道理——浓度达不到烧死植物的标准。因为鱼的尿并不是直接灌溉到植物上，而是先进入海水或淡水，再进入到生长植物的土地里，所以鱼的尿液本身就会被水所稀释。 鱼尿的价值？ 在开篇提及的鱼尿对生态系统作用的论文中，作者Jake Allgeier对两种生活在巴哈马群岛红树林河口的鱼类——灰笛鲷和巴西笛鲷进行了研究。 灰笛鲷 图源：Wikipedia 巴西笛鲷 图源：Wikipedia 红树林普遍分布在沿海附近，自然会有涨潮和落潮。退潮时，河口从金盈剔透的的泻湖变成了泥沼，这些鱼会退到有水的洼地里；在涨潮时，它们会出现在河口附近觅食，同时排尿，给周围的红树林提供了养分。 研究地点在低潮(左)和高潮(右) 图源：insidescience 为了确定不同鱼的氮贡献量的差异，科学家给这些鱼的身体上装了追踪装置，并且在较深的洼地里装了接收器，退潮时，鱼会回到这些地方。当接收器探测到鱼的时候，说明鱼在洼地里休息；没有信号的时候，说明鱼在外面觅食。研究小组对每条鱼的活动进行了30天的跟踪。 Jake Allgeier和他的同事随后估算了每条鱼撒在红树林上的尿量。为了便于比较，他们假设氮的排放量和鱼的体型成正比例，计算了每条鱼的氮含量。 正在给灰笛鲷测量的科学家 图源：insidescience 研究发现，并不是所有的鱼都有同样的贡献。那些精力充沛的鱼活动更加频繁，加速了它们的代谢，排尿量更大，贡献也更大。不仅如此，这些鱼由于精力充沛，游动的范围会更大，尿中的营养物质传播范围就更大。 令人惊讶的是，当研究人员估计每条鱼产生多少氮的时候，他们发现提供营养的大部分工作是由几条鱼完成的，差异量异常显著。值得注意的是，这两种笛鲷似乎提供了生态系统中97%的氮，比之前的研究要高出了不少。可见，鱼尿对红树林有多么重要。 不只是红树林，鱼尿也滋养了大片的珊瑚。2016年，Jake Allgeier在《自然通讯》上发表的另一项研究表明，鱼尿对珊瑚十分重要，而大型鱼类，特别是食物链顶端的大型捕食者则尤为重要，它们尿液的贡献量最大；捕鱼则会使由鱼类参与的珊瑚礁氮循环减少一半。 他发现，鱼的尿总能以恰好的比例滋润在珊瑚上。尿液对珊瑚非常重要，因为世界上许多珊瑚礁并不能得到其它新形式的营养。营养物质以食物的形式进入生态系统，并以排泄物的形式再次返回给珊瑚，也被称为氮的循环。而渔业的捕捞则大幅降低了这种再循环，如果一个地方出现了捕捞，将会减少鱼尿，影响50%的氮循环。 怪不得做完研究后，Jake Allgeier会说：“说起来有点搞笑：我们要保护鱼尿！” 参考文献： Allgeier J E, Cline T J, Walsworth T E, et al. Individual behavior drives ecosystem function and the impacts of harvest[J]. Science Advances, 2020, 6(9): eaax8329. Allgeier J E, Valdivia A, Cox C, et al. Fishing down nutrients on coral reefs[J]. Nature communications, 2016, 7(1): 1-5.