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2019-10-23

聖地牙哥這片藍到清澈無生命力的海洋 科學家至今還在找原因

雖然我們都覺得海洋一整片湛藍是很美的,但如果藍到整個都清澈無物,那卻又會讓人覺得有些害怕……

是的,最近在美國加州已施行70年研究的CalCOFI計畫團隊,在長期巡航調查當中便發現了當地沿海有些區域缺乏生命分布:一整片藍、一整個美麗清澈的藍,卻是生產力缺乏的海水……目前還沒有找出切確的原因,因為調查過程當中顯示許多物理和化學等背景值都是正常的,科學家還需要更為長期的監測並與過去長期的數值作比較,才能釐清頭緒。在這裡,我們來看這篇報導的陳述:

最近在聖地牙哥(San Diego)──這是加利福尼亞洋流流經的部分地區,海洋一整片天藍清澈,清澈到幾乎空無一物。

科學家們透過加州合作海洋漁業調查計劃(California Cooperative Oceanic Fisheries Investigation, CalCOFI;這是一項為期70年的西海岸水域研究計劃),從巡航中取回高清晰度以及低度生物生產力的海水。

CalCOFI研究船在聖地牙哥外海的作業情形。圖片來源╱CalCOFI臉書粉專

雖然海水中缺乏生命聽起來不祥,但科學家們表示這既不好也不壞,反而是一個有趣的觀察,這將增加他們對加利福尼亞洋流的瞭解。

「我一生中從未見過如此湛藍的海水。」 美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)漁業生物學家Dave Griffith說道,「它看過去很美。看起來就像太浩湖一樣。這是因為你會發現這裡沒有湧升流(upwelling),這是將營養物質帶到水表的動力來源。」

作為Scripps海洋學研究所、NOAA及加州魚類和野生動物部門的合資探險活動,CalCOFI於1949年成立,宗旨在瞭解加州曾經多產的沙丁魚產業為何會崩潰。但這個計畫很快就擴展成為漁業、海洋生態系統與水化學的詳盡紀錄。它的每季研究巡航囊獲了大量海洋現況的數據,以及與過去幾十年前狀況的對比數據。

海洋就像是一個製造生命的大工廠,它以浮游生物滋養甲殼類動物和小型魚類,這些生物又支持了海洋哺乳動物、海鳥、鯊魚和鮪魚的生計。但就在今年(2019)夏天,整個生產作業線似乎停頓了。「生產力條件非常低,我們的所有網具的都沒有出現捕獲高生物量的情形,」該計畫博士後研究員、志願參與巡航的Natalya Gallo說明,「海洋哺乳動物的觀察結果很低。不過這是有道理的,因為當你有更多的食物時也才會有更多的動物待在附近。」

如果沒有來自海底的養分攪拌,系統停滯不前,海洋生產力──所有這些生產量的水平,都會跟著下降。

目前的情形在夏天看似是正常的,因為溫暖的海水會減緩海底養分的上湧。然而研究人員表示,即使是現在這個季節,若與過去循常的情形相比,海洋生產力似乎仍然偏低。

每年觀察、測量與比較海洋化學和生物學的能力,是CalCOFI相較於其他研究資料庫主要的優勢所在,科學家指稱這是世界上運行時間最長的一組海洋數據。

「從浮游生物一直到海洋哺乳動物,所有營養級(Trophic level)都存在相當少的生物量,」CalCOFI主任Brice Semmens表示, 「這是一個觀察,我們可以將它放在我們的時間序列當中,並將其與過去70年的所有時間進行比較。」

他們表示,這就是加利福尼亞洋流70年時間序列研究非常有價值的原因。保持海洋測量運行記錄的能力,使研究人員能夠弄清楚一個事件,例如今年夏天生物缺乏的情形,是一種短時間的奇特情形,還是一種長期的趨勢。

在南加州海灣和加利福尼亞海流的16天巡航中,研究人員在海岸附近70個研究站點採集的水化學、浮游生物、魚卵、海洋哺乳動物與海鳥目擊紀錄、以及其他變量的樣本。負責海洋學測試的Scripps科學家,在這些站點把裝有金屬罐裝置降到海裡,以測量水深和化學性質。

CalCOFI研究船的操作人員正在把研究設備降入海中。圖片來源╱CalCOFI臉書粉專

NOAA漁業研究人員則使用四種不同類型的漁網對魚卵和幼蟲進行取樣。 這一次,這是一種希望渺茫的採樣,特別是在加利福尼亞海峽以外的海域 ──這片被科學家稱之為「海洋沙漠」的開放水域。

「這很特別」Dave Griffith表示,「我們在海水中沒有看到很多魚卵,這種情況並不罕見,但有些海域我們沒有看到任何東西,生物非常稀疏。」

巡航的首席科學家Dan Schuller表示,目前還不清楚為什麼這些樣本如此稀少,因為海洋的物理條件似乎並沒有超出平常的標準。「我們所看到的任何參數,都沒有任何瘋狂的異常情形」他說,「包括物理參數如溫度、鹽度、氧氣、葉綠素,在這次南加州巡航當中,這些數值都相當標準。」

研究人員表示,他們必須根據他們在實驗室分析樣品所獲得的數據,來測試他們對低生產率的觀察結果。 事實證明,生命的豐富程度遠遠超過乍看之下的印象。 即使今年夏天海洋的生產力較低,這也可能是海洋種群繁榮和蕭條週期的一部分。

近年來,溫暖的海水已經抑制了某些魚類種群,卻也為其他受漁民歡迎的物種帶來了有利條件。

「魚類當中,特別是近岸商業魚類,像是大口副鱸(kelp bass)、岩鈍鱸(rock bass),每個人都喜歡捕捉的海洋物種──牠們尤其無法增加數量,並且離開那片水域了。」Semmens說。

其他洄游魚類,如黃鰭鮪(yellowfin)和黑鮪魚(bluefin tuna),則被吸引到溫暖的近岸水域,令聖地牙哥漁民相當高興。「有點違反直覺,當水溫暖、產量低時,你會得到一些最好的商業漁業,這對我們的經濟非常有益。」他說。

儘管他們的生物樣本整體偏低,但科學家確實發現了生物,包括小型甲殼動物──橈腳類(copapods),以及磷蝦(euphausiids或Krill)這種長得很像蝦類的小型甲殼動物。他們還拉起來一種透明的捕食性蠕蟲,為毛顎類動物chaetognaths,這個長得很經典,「可能會出現在下一部電影『外星人』當中。」Gallo 說。

他們還發現了一種奇異的殖民生物體,它是由許多小的被囊蟲所組成,被​​縫合成半透明的管子,可以長到60英尺長。Gallo表示,CalCOFI的研究人員在他們的Bongo net(形狀像邦戈鼓的圓形尼龍網)發現了許多較小的東西 。這些超俗生物的明顯豐富性正是CalCOFI數據所能提供的。

「與一些NOAA漁業科學家交談時,他們說過去鳞海鞘(pyrosomes)曾經比率很高,而他們沒有看到很多。」Gallo說,「所以這裡是我們可以用我們的數據所做的事情之一,與1950年代的數據進行比較。」

儘管海浪、強風、風暴和暈船,巡航仍然是船上科學家不可磨滅的經歷。對於Gallo來說,有機會幫助寫下一篇關於海洋科學最持久的故事章節,這是一個專業的里程碑。

「我和NOAA科學家一起出海,這些科學家從我出生之前一直在進行CalCOFI巡航。」他表示,「這幾乎是整個(數代科學)職業生涯都致力於這個時間序列,讓我們對美國西海岸生態系統的動態有了非凡的瞭解,以及它在過去如何變化、在氣候變遷的未來它又會如何變化等。」

對於 CalCOFI 巡航隊的老將Griffith來說,艱苦的工作和長時間的工作是永恆奇蹟的代價。「海洋是一個非常強大的東西,這是一個非常有復原能力的來源。 這只是一種好奇心。 我們明年會看到不同的東西。 我們看到魚類數量爆炸然後崩潰,但牠們永遠不會消失……看起來非常吸引人。」


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