斑马贻贝接管大湖区

1988年6月1日阳光明媚，天气炎热，大部分时间平静——对于来自加拿大温莎大学的三位年轻研究人员来说，这是寻找圣克莱尔湖底爬行生物的完美天气。一艘呜呜作响的舷外机推动着16英尺长的快艇，载着刚毕业的生物学家索尼娅·桑塔维，驶向横跨美国和加拿大边境的湖中心。

在地图上，圣克莱尔湖看起来像底特律以东连接休伦湖和伊利湖的河流系统中一个24英里宽的动脉瘤，它基本上就是这样。水流迅速穿过圣克莱尔湖，因为它在大多数地方都像游泳池一样浅，除了中间有一条大约30英尺深的航道。美国陆军工程兵团在半个多世纪前开凿了这条通道，作为圣劳伦斯海道项目的一部分，允许远洋货船在伊利湖及其上游湖泊之间航行。

当水位低或泥沙多的时候，这条航道有时仍然不够深，迫使船只减轻载重才能通过。这通常意味着倾倒船只稳定压载舱中的水——这些水是在大湖区以外的地方吸入的。这些水可能携带来自全球各地港口的大量外来生物。

当桑塔维和她的同事们在圣克莱尔湖底部多岩石的部分缓慢行驶时，她异想天开地把她的采样勺扔进了下面的鹅卵石中。她正在寻找喜欢泥浆的蠕虫，但她决定在下面的岩石中捞一下，因为——嗯，直到今天，她仍然不知道为什么。“我甚至无法解释为什么这个念头会突然出现在我脑海里，”桑塔维告诉我。

捞上来一勺没有蠕虫的石头，其中最小的也只有她的指尖大小。但其中两块更小的鹅卵石有些奇怪。它们粘在一起了。她试图把它们分开，但没有成功。然后她意识到其中一块根本不是鹅卵石。它活着。

斑马贻贝入侵

当时没有人太在意，但在1959年海道开通后的几年里，大湖区出现了前所未有的非本地物种，从藻类到软体动物再到鱼类。而且这些外来生物年复一年地以几乎节律性的可预测性继续到来——直到1988年圣克莱尔湖上那个闷热的星期三早上。

桑塔维给研究船上的另一位科学家看了她活着的“石头”。他们俩都很清楚那是一种蛤蜊或贻贝，但这种硬币大小的软体动物看起来不像桑塔维的同事以前见过的任何东西。

他们把它送到了多伦多郊外的圭尔夫大学，那里的贻贝专家将其鉴定为斑马贻贝（Dreissena polymorpha）。这不是好消息。这种原产于里海和黑海盆地的物种在大西洋彼岸以其能附着在任何坚硬表面上的能力而闻名，它们生长成锋利无比的簇状物，会割伤船员的手和游泳者的脚，堵塞管道，污染船底，并从它们入侵的水域中吸取浮游生物——生命。由于广泛的运河网络，斑马贻贝已经殖民了西欧的河流和湖泊。

科学家们知道，桑塔维的贻贝最有可能跨越大西洋进入大湖区的方式，是在货船压载舱的舒适环境中。

关于斑马贻贝，重要的是不要将其视为独立的个体生物，而应像癌细胞一样，将其视为一场更大的灾祸的一部分，这种灾祸以与水流速度一样快的速度转移。

每只雌性每年可产卵100万枚。这些微小的后代——被称为“浮游幼虫”，直径小至十分之一毫米——身上覆盖着微小的毛发，帮助它们在生命的前几周捕捉水流和波浪，并“游”到新的地点。这些毛发还使幼年贻贝能够捕捉食物并开始生长外壳，外壳最终会使其沉重并迫使贻贝沉降到湖泊或河流底部。

北美斑马贻贝问题因大湖区没有值得一提的捕食者而变得更加严重。在受侵扰最严重的地区，它们很快就开始像扭曲的珊瑚一样相互簇拥，密度超过每平方米10万只。每只成年贻贝，通常长不大过五分硬币，每天可以过滤多达一升的水，将其所含的所有营养物质都隔离在其坚硬的小壳内。

到1989年底，斑马贻贝已经遍布大湖区，西至明尼苏达州德卢斯，南至芝加哥，东至安大略湖下游的圣劳伦斯河。在芝加哥卫生和航运运河的源头附近也发现了一个殖民地，该运河提供了一条连接大湖区和密西西比河盆地的人工通道。这意味着贻贝现在可以进入一个覆盖几乎半个美国大陆的流域。

伏特加般清澈的水

但1989年最不祥的贻贝发展并未成为头条新闻。伊利湖的研究人员发现了一种起初看起来略有不同的斑马贻贝。两年后他们才了解到，它是一种斑马贻贝，以19世纪灭绝的斑马亚种命名。这种非洲稀树草原食草动物只剩下七具骨架，其中一具在伦敦大学学院展出。但如今，它们的软体动物同名物仅在大湖区就有数万亿只。

斑马贻贝造成的生态破坏与其近亲——欧洲贻贝相比微不足道。与通常在60英尺以下深度找不到的斑马贻贝不同，欧洲贻贝已被从深达540英尺的水域中打捞出来。这种深度耐受性，加上欧洲贻贝不需要坚硬的表面来附着，意味着它们可以覆盖斑马贻贝无法到达的广阔湖底区域。斑马贻贝也只在温暖的月份进食。欧洲贻贝则全年从水中过滤营养物质。

公众可以理解一场灾难性野火的破坏力，它烧毁了大片树林，留下了满是野生动物尸体的焦黑森林地面，并将潺潺溪流变成泥浆和灰烬。但森林会重新生长。欧洲贻贝造成的破坏是如此深远，以至于难以想象。

“人们看着湖泊，并不认为它有地理特征。从上方看，它只是一块平坦的表面，”威斯康星大学密尔沃基分校生态学家哈维·布茨马说。“从那里看，它与30年前几乎一模一样，但水下的一切都已改变。”

软体动物现在几乎从密歇根湖岸边蔓延到整个湖泊。人们可能仍然认为密歇根湖是一个充满鱼类的内海。更准确的说法是，它是一个绵延数千平方英里的外来贻贝床。最近一年，密歇根湖的欧洲贻贝总质量估计是维持该湖鲑鱼和鳟鱼的饵料鱼群的七倍左右。在某些条件下，这些以浮游生物为食的贻贝现在可以在不到两周的时间内“过滤”整个密歇根湖，吸走食物网底层的生命，使其水域成为世界上最清澈的淡水之一。

这种近乎伏特加般清澈的水并非健康湖泊的标志；它是一个食物网底部正在崩溃的湖泊的标志。一项关于密歇根湖东南部的研究显示，到2009年，春季浮游植物水平——一年中浮游生物生长的黄金时期——自贻贝占据湖底以来已下降近90%。湖中鱼类数量同期下降可能并非巧合。

基线漂移

不过，并非所有鱼类都在挣扎。以入侵性圆斑虾虎鱼为例，它是另一种在贻贝之后仅几年就抵达的海道入侵者，也原产于里海和黑海地区。它进化出用磨牙般的牙齿咬碎斑马贻贝和欧洲贻贝的肉来进食。现在，这种大眼睛、拇指大小的鱼在大湖区蓬勃发展。

“人们真的不明白这里发生了什么，”布茨马在一个寒冷的十一月初的日子里向我解释道，他系好潜水氧气瓶，爬过船尾，潜入水下30英尺的湖底。他离密尔沃基绿树成荫的肖伍德郊区一个热门公园的海滩只有大约800码。但他可能已经降落到了另一个大陆。水下，密歇根湖与早期欧洲探险家惊叹于其丰富的鲱鱼、鳟鱼、鲟鱼、鲈鱼和白鱼的淡水奇迹几乎毫无相似之处。在水下，湖泊几乎完全变成了虾虎鱼的表演。

布茨马认为这些变化在专业上很有趣，但在个人层面上却令人沮丧。他把自己的整个职业生涯归因于童年时在休伦湖北部乔治亚湾度过的夏天，在那里他钓本地鲈鱼和鲈鱼，潜水到岩石底部捕捉小龙虾。“我仍然记得我告诉自己，当我长大后，我将找到一份能让我一直待在这些湖泊上的工作，”他告诉我。

在他威斯康星大学密尔沃基分校淡水科学学院办公室窗外，是定义该城市内港的谷物升降机和煤堆。该港口与密歇根湖相连，密歇根湖与休伦湖相连，休伦湖又与乔治亚湾相连。它们都有不同的名字，但实际上它们是同一个湖，而且是全球表面积最大的湖泊。它不再是布茨马爱上的那个湖了。他多年来一直知道这一点，因为他几乎每周都会前往他在密歇根湖底部的研究站。

更令他沮丧的是，他的孩子们甚至不知道他们错过了什么。生态学家称之为“基线漂移现象”——一种花哨的说法，意味着孩子们被剥夺了他们父母所钟爱的湖泊。“这已经不是25年前的那个湖了，而且可能也不会是10年后的那个湖了，”布茨马说。

受到这种生物污染影响的不仅仅是本地鱼类和夏季海滩游客。入侵物种的影响可能与实验室中调配出的最毒的化学物质一样有害。一个典型的例子是密歇根湖、伊利湖和安大略湖上导致数万只鸟类死亡的肉毒杆菌爆发。贻贝增加了水的清澈度，这有助于水生植物的繁殖。当这些植物分解时，会消耗氧气，为在缺氧环境中 thriving 的肉毒杆菌细菌打开大门。然后贻贝吸收这些细菌，反过来被虾虎鱼吃掉，虾虎鱼会麻痹，成为鸟类的容易捕食对象。

这并非罕见。生物学家估计，自肉毒杆菌爆发在1999年猖獗以来，已有超过10万只死鸟——包括白头鹰、大蓝鹭、鸭子、潜鸟、燕鸥和鸻——堆积在大湖区的海滩上。

贝壳游戏

1993年，美国海岸警卫队强制要求在中远洋交换压舱水，但一波又一波新的入侵仍然不断涌入大湖区。问题在于，当时从外国港口抵达大湖区的船只约有90%载满货物，因此官方并未携带任何压舱水。但大多数舱室仍载有大量污泥——多达10万磅——以及数千加仑的残留压舱水坑，这些水坑无法用船上的泵排空。

随后的研究显示，这些泥泞的水坑中充斥着数百万种生物，代表着数十种尚未在大湖区发现的外来物种。因此，到2008年，美国海路运营商开始要求所有前往大湖区的海外船只，即使是“空”压载水舱，也要用中远洋的咸水冲洗。此后，大湖区未发现新的外来生物，这是航运业倡导者所宣传的一点。

2011年，美国环保局最终强制要求对在美水域排放压载水的海外船只使用处理系统。这些系统将使用氯气、臭氧和紫外线等杀虫剂来杀死压载水中的生物，但直到2021年之后才要求所有船只都使用。虽然这些处理标准应该会减少从压载舱溢出到湖泊中的生命数量，但可以把这个问题想象成篝火。美国环保局的处理要求有点像你晚上结束时向火中泼的第一加仑水。它可能会扑灭火焰，但还需要再泼几加仑水才能彻底浸湿余烬，确保你熄灭了它们的火光。

在制定压舱水处理标准时（联邦法院在2015年裁定其不充分），美国环保局求助于该国该领域的一些顶尖科学家，帮助确定每立方米水可排放的安全生物数量，同时仍然保护大湖区和其他美国水域免受新的入侵。

专家组唯一能达成共识的是，压载水舱中允许存活的生物越少越好。除此之外，他们束手无策，因为他们说，你不能仅仅选择一个神奇的数字就称之为安全。

除非你选择的数字是零。

当皇家岛国家公园园长菲利斯·格林在2007年得知一种对数十种淡水鱼类致命的入侵病毒正悄悄逼近她位于苏必利尔湖中部崎岖多森林的岛屿时，她设定的目标就是这个数字。格林的注意力立刻转向了岛上的沿岸溪红点鲑——一种曾经在苏必利尔湖中数量达数百万，现在却只有数百条的受困本地物种。“如果你只有500条鱼，而有一种疾病可以杀死数吨鱼，”她说，“你的动力会非常强烈，尤其是你的工作是保护和守护。”

格林直接找到“游侠三号”船长，这艘165英尺长的船负责将公园游客从密歇根州上半岛的母港运送到73英里外的岛上。她担心渡轮停靠在大陆时，可能会将迅速传播的病毒吸入压载水舱，于是她问是否有办法在将压载水排入公园水域之前对其进行消毒。船长说没有。“那会怎么样，”格林反驳道，“如果我告诉你，除非你杀死压载水舱里的所有生物，否则你不能开船？”

那时，头脑风暴开始了。格林的目标是弄清楚如何让“游侠三号”安全航行——不是几年甚至几个月，而是几天之内。她与船长、轮机长以及密歇根理工大学土木与环境工程系主任戴维·汉德坐了下来。汉德曾为国际空间站的水净化系统工作，该系统能将汗水和尿液转化为自来水。

“这，”汉德对那群人谈到压载水问题时说，“不是什么高深莫测的科学。”

两周后，皇家岛的客船拥有了一个简易的压载水处理系统，该系统使用氯气杀死其37,000加仑压载水舱中潜伏的病毒和其他生物，然后用维生素C中和毒素，使水可以无害地排入湖中。格林并没有就此止步。她利用她作为皇家岛保护者的权力，禁止在岛屿4.5英里半径范围内排放所有货船压载水，这恰好覆盖了前往加拿大桑德湾港口和从该港口驶来的货船使用的航道。

国家公园管理局此后在“游侠三号”上安装了一个永久性的压载水处理系统，该系统使用过滤和紫外线，这在大湖区尚属首次。尽管皇家岛的船只与在大湖区航行的货船相比几乎是玩具大小，格林认为相对简单的氯气处理可以扩大到湖上最大的船只，作为一道比盐水冲洗更坚固的紧急防线——这是在所有海外船只被要求使用压载水处理系统之前湖泊唯一的保护措施，而这最早可能要到2021年。

阻止“咸水船”

大湖区被数千英里的海岸线环绕。但与大西洋、墨西哥湾或太平洋沿岸不同的是，每艘外国海道船只都必须经过一道“门”。阻止那些在该地区被称为“咸水船”的海外船只，你就能阻止它们的压载水入侵。

“把货物卸在诺瓦斯科舍省，然后用铁路运下来，”前芝加哥市长理查德·戴利曾一度沮丧地告诉我。“这将永远保护大湖区。这将保护地方和州政府免于花费数亿美元。”

他并非孤身一人。环保人士认为，这种针对大湖区的低技术解决方案可能比在每艘船上安装可能耗资超过一百万美元的压载水处理系统要便宜得多。

但是，成本是多少呢？

2005年，密歇根州的两位物流专家首次尝试估算通过其他方式将海道的海外货物运入该地区的成本。他们得出的数字是每年5500万美元。这包括将“咸水船”的货物从沿海港口转移到卡车、铁路或区域船只的成本。

过去四分之一世纪，仅地方政府和电力公司为保持管道无贻贝所花费的总成本就超过15亿美元。而就渔业和其他娱乐活动的损害而言，2008年圣母大学的一项研究估计，由于压载水入侵导致湖泊生态系统崩溃造成的经济损失每年高达2亿美元——研究作者预测，随着新入侵物种的发现，这个数字还会增长。

现在的问题是：一旦下一个新的入侵者出现，公众将如何反应？

克利夫兰工业污染的库亚霍加河在19世纪和20世纪反复燃烧。直到20世纪50年代，水面油腻的火焰仍被视为司空见惯。但最终公众受够了，当1969年这条河再次被点燃时，它激怒了全国，并促成了《清洁水法》的通过。

皇家岛的格林预测，当下一个压载水入侵者出现时，航运业将面临类似的愤怒。“该行业有一个宽限期来寻找解决方案，”她说。“他们得到的宽限期将在他们找到下一个入侵者时彻底爆发。”

2014年一个阴冷多雨的日子，她在苏必利尔湖岸线附近的公园总部告诉我这些，我的笔记一团糟。后来我翻看它们时，从我的潦草字迹中无法分辨她是说“如果”还是“当”新的入侵发生。于是我给她回电话以求澄清。她苦笑了一声。

“不，”她告诉我。“我说的是‘当’。绝对是‘当’。”