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追逐马丁

2021年4月8日

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追逐马丁

斯克里普斯海洋研究所的水下图书馆

几十年来，斯克里普斯海洋学收藏中心收集了数百万海洋生物和地质样本，这些样本不断产生科学发现

斯克里普斯海洋学收藏是世界上最大的大学海洋学收藏。它由海洋脊椎动物、底栖无脊椎动物、远洋无脊椎动物和地质收藏品组成。摄影:Oriana Poindexter

T他打开了一桶腌鱼，但它闻起来并没有你想象的那么难闻。就像醋，还有一点沙丁鱼的味道。好吧，也许这很糟糕，但如果你是斯克里普斯海洋研究所海洋脊椎动物收藏部的经理本·弗拉布尔，你就习惯了。

Frable取出里面的东西:一条桨鱼，活着的最长的硬骨鱼，紧紧地蜷缩在集装箱里。

这个15英尺高的生物在我面前展开，就像一个带鱼味的水果卷。Frable和一名本科生助理测量并拍摄了这条鱼，然后为它在海洋脊椎动物收藏中的来世做准备。

在沃恩馆(Vaughan Hall)一个没有窗户的区域里，圣迭戈的阳光会伤害保存下来的生物，在这里，皇带鱼将和另外200万条鱼一起静静地悬浮在酒精海洋中，这是一个由14万个罐子组成的陵墓，代表着6000多种不同的海洋鱼类。

但他们并没有埋葬在这里;这些标本都可供科学界使用，无论远近，即使在它们没有生命的状态下，也有许多故事可以讲述。

一个大幸福的家庭

的海洋脊椎动物收藏是组成海洋集合在加州大学圣地亚哥分校的斯克里普斯海洋研究所，这是世界上最大的大学海洋学收藏。它和底栖无脊椎动物收藏和远洋无脊椎动物收藏这两个地方都有令人印象深刻的海洋生物种类。而在北面，有一间冷藏室使部分地质集合．

“这只是收藏品的一小部分，”地质收藏品经理亚历克斯·汉克斯特弗(Alex Hangsterfer)在灯光闪烁时告诉我。“其余的，大石头和挖掘的样本，都位于校园外的一个仓库里。”

这不是一般的摇滚收藏。这个超过3500个疏浚样本的分类填满了一个9000平方英尺的建筑。来自所有主要构造特征的岩石——包括热点、岛链、海山和深海平原——都有代表。此外，还有被淹没的珊瑚礁、冰筏卵石、锰结核，以及非常罕见的火成岩、变质岩和地幔岩。

作为一些最大样本的所在地，地质收藏馆也有一些最小的样本:蛋白石微化石，看起来就像嘉年华旋转玻璃，它们被整齐地固定在40000个用于显微镜观察的玻片中。

在我面前的房间里，有大约7500个沉积物岩芯，它们是从海底拉上来的泥浆圆柱体。虽然大多数不到10英尺长，但它们的层可以追溯到数百或数千年前。每个地核都是地球历史的快照，与挖掘出来的岩石一起，是地球化学家、地球物理学家和古海洋学家(研究海洋中过去生命的人)的梦想。

回到沃恩大厅，上层无脊椎动物和底栖无脊椎动物藏品共用一个巨大的房间，里面有可移动的架子，存放着数百万只无骨标本。大部分是从太平洋收集的，但世界上所有的海洋都在这些架子上。

你很容易就能注意到底栖动物馆入口处的大型海胆和蟹壳，或者是靠近中上层动物馆门口圆柱形水箱里的六英尺长的洪堡乌贼。对于各自系列的经理夏洛特·塞德(Charlotte Seid)和琳赛·萨拉(Linsey Sala)来说，兴奋之情只从这里开始。

“这只是我们这里的一小部分，”塞德说。“我们有超过5.6万个罐子和80万只动物。”这些罐子里装的是海底的生物，比如海星、龙虾、软体动物和海参。

穿过房间，在架子上寻找远洋无脊椎动物的人会发现鱿鱼、磷虾和像樽海鞘这样的奇怪的珍品。和它们的底栖室友一样，它们也是无脊椎动物，但它们生活在水柱中而不是海底。

萨拉说:“我们的收藏是独一无二的，除了参考标本外，我们还收藏了超过14万个完整的浮游动物样本。”“这些是由细网收集的许多不同的远洋动物的混合体，并作为单一的收集活动保存下来。它们必须在显微镜下仔细分类，以确定特定的群体，我们可以定量地重建这些生物的种群。”

所有的标本和样本，从大到小，从老到新，都以这样或那样的方式用于科学研究，自1903年斯克里普斯成立以来，当一些敬业的科学家最初努力开始在当地收集时，这些标本和样本就一直在使用。

一个像斯克里普斯一样古老的故事

因为这个机构早期作为德尔科罗纳多船屋酒店的一个小型海洋研究中心，斯克里普斯的书架上一直有保存完好的珍品。这些最早的标本包括圣地亚哥海滩上收集的藤壶和软体动物、桡足类动物和其他浮游生物，以及美国渔业轮船上的深海珊瑚信天翁1904年，由斯克里普斯的创始董事威廉·e·里特率领。

当斯克里普斯实验室搬到拉霍亚的最后和现在的位置时，标本也搬了过去，数量慢慢增加，直到20世纪40年代和50年代，航海研究的新时代蓬勃发展。

在20世纪40年代中期加州沙丁鱼渔业崩溃后，科学家们开始努力了解过度捕捞和环境变化是如何起作用的。结果，加州海洋渔业合作调查(CalCOFI)成立于1949年，起航对该州和下加利福尼亚州近海的生物群落进行采样。这一探索导致了浮游生物样本的爆炸性增长，形成了远洋无脊椎动物收藏的基础，当时它与底栖生物样本结合在一起，还没有正式的名称。

第二次世界大战结束后，科学家们可以使用一批前战舰，他们抓住了利用现代船只及其高科技能力进行海洋探索的机会。声纳改变了海洋学和收藏，在此期间，随着生物和地质样本被拖到水面并带回校园进行研究，收藏开始急剧增长。

著名鱼类学家卡尔·哈布斯(Carl Hubbs)于1944年加入斯克里普斯，开始研究南加州沿海鱼类和加州洋流。他的样本，连同斯克里普斯水族馆馆长珀西·巴恩哈特收集的一小部分鱼类，是海洋脊椎动物收藏的开端。20世纪50年代，在这些二战时期的船只上，研究人员大量使用新开发的Isaacs-Kidd中水拖网，将大量的中水鱼类带进这个锥形的网中，这个网是通过水柱而不是海底拖曳的。

由于早期的藏品主要由研究生管理，哈布斯看到了一个机会，主张担任策展人的职位。1958年，理查德·罗森布拉特被任命为鱼类馆馆长。在他的照料下，收藏不断增加，来自世界各地的远洋、中水和深海标本被添加进来。Rosenblatt和Hubbs还收集了大量来自热带东太平洋的岸鱼，尤其是墨西哥和巴拿马。

斯克里普斯是最早开始从深海采集岩心样本的美国机构之一，其中一些可以追溯到20世纪10年代。第二次世界大战后，当声纳被广泛使用时，科学绘制海底地图的能力导致了一系列地质采样。在海洋脊椎动物收藏正式成型的时候，地质收藏也是如此。威廉·里德尔(William Riedel)是一位著名的微生物古生物学家，他于1955年成为该馆的首任馆长，他对岩芯样本和疏浚岩石的研究开创了现在世界上最大的地质收藏之一。

底栖动物和远洋无脊椎动物虽然仍然是一体的，但在这个时候，随着新的海底拖网和中层拖网把以前从未见过的生物带上来，它们也在自己成长。在20世纪60年代，两家公司各自独立，远洋公司专注于CalCOFI样本等时间序列数据，而底栖公司则深入研究新的深海生物的记录。

他们聘请了策展人和经理，收集了样本，收藏的科学事业呈指数级增长，到20世纪90年代末，每个收藏都牢牢扎根于自己的努力和斯克里普斯校园的当前位置。在坚实的基础上，包括数百万的海洋宝藏，这些收藏现在是发现、合作和教育的强大力量。

死者的发现

“‘收藏’这个词听起来古老、灰尘、静止，像是被推开的东西，”远洋无脊椎动物收藏馆长马克·奥曼(Mark Ohman)说。“它没有展示馆藏动态的一面:教学、研究、教育和外联，以及我们所贡献的海洋资源管理。”

肤浅地看一眼货架，可能很容易就会这样想。但是，与心怀感激的科学用户交谈或在任何在线科学杂志上搜索，就会发现这种想法与事实相去甚远。

“这是一个令人兴奋的故事，”奥曼说。“不仅是因为在海上收集的激动人心的时光，还因为这些标本可以继续告诉我们什么。”

一个罐子里的东西的故事并不像里面的标本那样是静态的。这些收藏就像一种图书馆——是的，大量的资料收集，但一旦打开盖子，知识和发现的宝藏就会出现。

《远洋无脊椎动物选集》中最受欢迎的一个故事涉及一个不太可能的催化剂:阿尔弗雷德·希区柯克小鸟．一个关于加利福尼亚海滨小镇遭到狂暴鸟类袭击的故事实际上是根据真实故事改编的，鸟类行为的原因是在浮游生物样本中发现的。软骨藻酸是一种由单细胞藻类产生的神经毒素，可以在沙丁鱼和凤尾鱼等以浮游生物为食的鱼类体内积聚，而这些鱼类又会被海狮和海鸟等掠食者吃掉。中毒会导致行为不稳定，最终导致死亡。从电影设定的时间存档的浮游动物标本显示，软骨藻酸存在于浮游生物中，并提供了解释。

然而，这些强有力的故事完全重塑了我们对海洋的认识。凭借世界上最一致的浮游生物时间序列，远洋无脊椎动物收藏在增加我们对太平洋物理和生物过程的理解方面发挥了至关重要的作用，特别是太平洋年代际振荡(PDO)， El Niño和La Niña。从CalCOFI最早的航行中采集的浮游生物样本帮助科学家在20世纪中期了解了不利的环境条件(如PDO，一种温暖和寒冷的地表水的变化模式)与沙丁鱼渔业的崩溃之间的关系。今天，研究人员正在使用几十年前的磷虾和浮游生物样本来寻找过去El Niño和La Niña事件发生前的物种和丰度趋势。通过寻找这些趋势，他们可以将最近的样本与旧的样本进行比较，以获得有助于预测未来El Niño或La Niña事件的信号。

由于其对时间序列数据的关注，即使是收藏最早的标本也仍然是研究期刊的头条新闻。除了帮助国家海洋和大气管理局预测厄尔尼诺现象Nño外，远洋无脊椎动物收藏还允许斯克里普斯的科学家研究这些事件的“味道”。斯克里普斯博士研究生劳拉·莉莉(Laura Lilly)使用来自10个不同El Niños的样本发现，科学家可以预测未来事件将如何影响不同种类的浮游生物，比如磷虾，鲸鱼、企鹅和其他海洋动物的重要猎物。

奥曼说:“如果没有我们在远洋无脊椎动物收藏中的长期记录，坦率地说，所有的收藏，这些发现或预测工具都是不可能的。”这些记录还揭示了其他海洋现象(如有害的藻类大量繁殖、酸化和脱氧)如何影响海洋的线索。奥曼强调，如何做到我们影响它。

在斯克里普斯完成博士学位的海洋科学家詹妮弗·布兰登(Jennifer Brandon)在研究塑料污染方面严重依赖于海洋和地质收藏。在Linsey Sala的帮助下，Brandon记录了salps中的微塑料，这种远洋无脊椎动物形成了长长的殖民链。在2019年的一项研究她估计，海洋被每立方米水中830万片所谓的微型塑料污染，比之前估计的多100万倍。

在2019年的另一项研究布兰登与奥曼、汉克斯特弗和地质收藏馆长理查德·诺里斯合作，研究了在圣巴巴拉盆地收集的海底岩心的污染情况。她发现，自第二次世界大战结束以来，塑料碎片的数量呈指数级增长。通过对近200年的沉积物进行筛选，她指出，自20世纪40年代以来，微观塑料的数量大约每15年翻一番。类似的项目正在使用地质收集来分析圣地亚哥任务湾和其他沿海地区的塑料堆积。

最近，研究人员正将他们的注意力转向收藏后DDT废料桶的发现在南加州海岸附近由于斯克里普斯和CalCOFI在一个世纪的大部分时间里都保存着从海洋中已知时空位置提取的生物标本，该项目有可能将历史样本与现代科学结合起来，以了解沿海生态系统中DDT污染的范围和规模。

CalCOFI副教授兼CalCOFI主任Brice Semmens说:“CalCOFI和其他长期监测项目一样，长期处于资金的砧板上，因为这些项目的理由很大程度上是，‘有一天，你可能需要它来解决你无法想象的情况。’”“南加州DDT倾倒场的重新发现是一个典型的结局:从数千桶中泄漏出来的DDT是如何进入加州人赖以生存的食物链的?”

当谈到过去的样本可以告诉我们不断变化的世界时，我们只是触及了表面。随着野火变得越来越频繁，科学家们开始思考它们对远洋环境的影响，从CalCOFI样本中寻找过去和最近火灾的线索。它们还能让我们深入了解海洋酸化。翼足类是一种具有碳酸钙外壳的远洋海螺，是开阔海洋环境中海洋酸化的“煤矿金丝雀”。研究人员正在研究过去样本中它们的丰度和壳强度，以确定更多的酸性水是否正在消耗它们。

将于2021年7月开始策划远洋无脊椎动物收藏的助理教授莫伊拉·德西玛说:“这些问题是后来出现的，当时你永远不会想到的。”“通过收集，我们可以解决在采样完成多年或几十年后才意识到的问题。”

海洋生物学家和生态学家正在思考海洋环境的变化是如何压缩或改变某些物种的栖息地的。通过参考过去收集标本的地方和现在看到相同物种的地方，科学家可以在快速变化的环境中制定保护和管理计划的框架。

海洋脊椎动物收藏中的标本使研究人员能够了解鱼类种群、大小和其他变化是如何随着时间的推移而变化的，以及它们在变暖的世界中可能继续发生的变化。有时Ben Frable偶然发现一种非常罕见的鱼，值得科学发表。

“我在检查旧证件时，发现了一条1959年在中途岛环礁附近采集的鱼，”他说。“它与2013年刚刚描述过的一种只在日本发现的稀有物种非常相似。事实证明，它就是这个物种，我能够描述第四个已知的标本，并将已知的范围向东延伸到太平洋中部3400公里(2100多英里)。”

Frable和Phil Hastings，海洋脊椎动物收藏的馆长，经常在他们自己的研究中使用这些收藏。在世界范围内的研究中，这些标本被1500多篇科学论文引用。

“收藏激发了科学家，”黑斯廷斯说。“他们产生了关于物种和生态的新想法。它们让你思考进化，思考事物是如何变成现在这个样子的。”

与海洋脊椎动物藏品一样，底栖无脊椎动物藏品也是新物种发现的温床。底栖无脊椎动物收藏的优势——深海和化学合成生态系统——代表了我们星球上一些最极端和最少被探索的环境，因此该收藏每年支持几十个新物种的描述是很常见的。博士、硕士甚至本科生经常会遇到以前不为科学所知的无脊椎动物，通常只从一个地方知道——这暗示着我们对深海还有多少东西需要了解。

完成了对新发现物种描述的严格工作和尽职尽责的科学家也有权为其命名。为了支持这些研究项目的研究费用，底栖无脊椎动物收藏中心诚邀公众参与，捐款给命名一个物种项目．捐赠者可以为一个新物种选择名字——通常是为了纪念捐赠者自己的名字，纪念所爱的人，或者作为真正独特的生日或结婚礼物。新名字会在科学出版物上宣布，永久确立新物种，捐赠者会收到一份出版物的副本和新发现的镜框印刷品。

在21世纪初，馆长格雷格·劳斯(Greg Rouse)是描述该属深海蠕虫的团队的一员贪吃它们的独特之处在于，它们能够分泌酸并携带共生细菌，以鲸鱼尸体的骨头为食。2018年，仅在蒙特利湾就发现了14个新物种。劳斯实验室继续研究这些不寻常的蠕虫，以及鲸鱼瀑布更广泛的进化和生态作用。

2020年，劳斯和同事描述了四种新的猫王虫因其闪闪发光的鳞片而得名，它们也栖息在深海。劳斯和同事最近发表的另一篇文章描述了一种当地的羊皮纸蠕虫，命名为Chaetopterus dewysee我是长期的研究支持者。这些蠕虫在南加州大量存在，并激发了斯克里普斯的生物发光研究，但直到去年它们才被正式承认为独特的。对于这些新物种和其他100多个新物种，底栖无脊椎动物收藏收藏了所有重要的完整标本，作为该物种的定义范例和“金标准”。作为这些无价的参考标本的储存库，斯克里普斯藏品吸引了国际上的兴趣，并在生物多样性研究中发挥着至关重要的作用。

描述一个新物种的兴奋之情凸显了博物馆馆长和管理者努力在科学界和公众群体中突出的东西:我们的世界仍有许多秘密有待挖掘，但我们的行动可能会抹掉我们甚至不知道的东西。例如，深海采矿可能会扰乱海底和水中的栖息地，更不用说长期的生态后果了，人们对那里的动物居民知之甚少。

“深海生物可能有数百年的历史;我们不能假设它们的栖息地被拆除后就会回来，”夏洛特·塞德说。“在这些生物及其生态系统被破坏之前，我们正在尽最大努力跟上发现的速度。”

从船到货架再到运输

这些标本和样品并不局限于斯克里普斯的实验室;他们帮助世界各地的科学家进行自己的研究。

从某种意义上说，每个藏品都充当着一个运输仓库的角色，把货物(生物和沉积物)运进来，包装起来保存和研究，然后处理并向客户(其他研究人员和机构)发送订单;然而，这些物品只是租借，并返回到各自的家。

当然，标本不会自己运输。Seid、Frable、Sala和Hangsterfer每年处理数百个请求，同时进行自己的研究，维护现有的标本和样品，并为藏品准备新的标本。每天的工作是检查标本，记录数据和照片，在实验室进行研究，满足来自世界各地的要求，帮助斯克里普斯的学生和教师进行自己的研究，协调研究巡航和其他项目，并领导藏品的推广和参观

他们都同意，有机会在海上度过这段时间是他们的额外福利，这为他们的货架上增加了许多新产品。

“我自己在潜水器里参观了深海阿尔文这让我对我们研究的生态系统和生活在我们罐子里的个体动物有了一个惊人的看法，”塞德回忆起她在哥斯达黎加1497米(0.93英里)处的一次潜水。“在这些动物中度过一整天，在它们自己的元素中充满荣耀，这是令人难以置信和谦卑的。”

作为无生命物质，海洋沉积物和疏浚样本不需要酒精保存技术，而是保持在恒定的低温下，以保护它们的化学成分和结构。进入姐妹收藏的鱼类和无脊椎动物通常首先被固定在福尔马林中，然后保存在酒精中。有些罐子不会离开最后的货架，但每一个罐子都会定期检查损坏的迹象，并保持足够的液位。由于福尔马林处理干扰了提取DNA的能力，因此在福尔马林固定标本之前，从鱼类和底栖无脊椎动物中提取组织样本用于遗传目的。

每个标本的位置、日期、深度和人员信息都有记录。这些数据最终将被数字化到每个样本的在线数据库中，这个系统既可以帮助我们自己的科学家跟踪我们的样本，也可以向世界各地的研究人员开放样本。

萨拉说:“我们需要大量的时间来维护现有的产品，而每个系列都在不断增长。”“为过去科学工作中使用过的样本赋予新的用途，并揭示一些我们尚未用于科学研究的样本，这令人兴奋。”除此之外，管理人员还在不断地削减积压的标本。斯克里普斯已经成为来自其他机构的宝贵的孤儿生物的家园，这些机构不再有空间或资金来维持它们。当加州大学洛杉矶分校在2015年关闭收藏大门时，有10,000个罐子被送到了海洋脊椎动物收藏馆。2017-2019年，蒙特雷湾水族馆研究所的著名深海研究人员Bob Vrijenhoek和不列颠哥伦比亚省维多利亚大学的Verena Tunnicliffe退休后，底栖无脊椎动物收藏收集了8000多个标本。这些新到达的探测器是在数十年的探险中获得的，代表着数百万美元的航行时间和资助资金，包括许多职业生涯中的科学成就。例如，Tunnicliffe收集的标本作为研究和宣传的原材料，导致奋进热液喷口在2003年被指定为加拿大第一个海洋保护区。

“这些特殊的蜗牛、海蜘蛛、管虫和其他动物在保护它们自己的栖息地方面发挥了直接的先锋作用，”Seid说，“尽管我们当时无法预料到这些影响。”

不可思议的重要

最著名的大型科学藏品都在博物馆里，比如史密森尼博物馆或美国自然历史博物馆，很少在大学里。斯克里普斯收藏馆与校园的联系至关重要;学生学习生物多样性，收集科学，并在他们的研究中使用标本和样本。仅斯克里普斯大学的50名博士毕业生就依靠海洋脊椎动物文集完成了他们的论文。

斯克里普斯的许多实验室和研究中心都可以将他们的工作追溯到这些藏品，无论是与深海食物网、渔业管理、气候变化还是生物医学有关。有些直接与某个收藏相关联，比如斯克里普斯海洋考古中心与地质收藏的联系。每个收藏的标本和样品被广泛用于加州大学圣地亚哥分校的许多课程，并经常在伯奇水族馆展出奇怪展览。

作为以大学为基础的馆藏，这些馆藏处于技术进步和科学突破的门口。值得注意的是，遗传学研究的革命大大提高了这些标本的重要性。策展人和管理人员保存着各种各样的原始材料(比如冷冻的组织样本)，他们期待着新技术和研究方法的出现，打开新的发现之门。

环境DNA (eDNA)是从水、空气和土壤等环境样本中收集的遗传物质。从这些样本中，科学家们现在可以快速评估这些环境的生物多样性。对于Sala, Ohman和Décima来说，测序技术让他们对样本中的物种多样性有了新的认识，这些样本可能很容易包含数百种浮游动物。

与新技术相结合的浮游生物鉴定的持续专业知识，例如ZoogliderSala说:“基于计算机的浮游生物分类的使用使我们看到了以前从未见过的动物，以及那些我们熟悉但处于自然位置的动物，否则就不会出现在物理收集中。”“这有助于更好地理解它们的生活策略和在食物网中的作用。”

管理人员和策展人也在努力使藏品现代化，将每一个标本和样品的信息数字化。这对于库存管理至关重要，对于向世界各地更多寻找特定材料或参考标本的研究人员开放藏品也至关重要。

这是一项浩大的工程。精简的工作人员和成千上万的罐子，获取书面信息和照片并将它们添加到数据库的过程非常详细，但对科学界来说至关重要。妥善收集、标记和保存材料及其相关数据对于保存和继续使用每个样品至关重要。许多标本和样品可以通过各自藏品的网站访问。

在斯克里普斯收藏藏品为公众打开了一个充满可能性的世界，尤其是在教育方面。这些经理经常带领游客参观，在活动(包括虚拟活动)上发言，与艺术家和作家合作，并回答一般问题，比如好奇的海滩游客想要识别神秘生物。

自2018年以来，地质馆藏一直在参与GEOPATHS，这是加州大学圣地亚哥分校、圣地亚哥大学和加州州立大学贝克斯菲尔德分校的合作项目。这次合作旨在激励代表性不足的学生从事地球科学事业。该项目让本科生出海收集地质样本，并让他们在课堂上或作为暑期实习的一部分使用这些样本进行研究。他们还与高中教师合作，开发基于地球科学和海洋学领域的课程。

这些藏品可能被藏在冷藏柜里，放在地下室厚重的门后，或者储存在几十个看不见的架子上，但仔细看看，你会看到教室桌子上的标本和样品，成为最新科学研究的头条新闻，并在伯奇水族馆的睁大眼睛的孩子们中引发好奇。它们仍然是过去、现在和未来大量发现的基础。

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