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 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

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

2019年08月16日
編譯:嚴融怡(胡適國小創思組科任教師)

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。圖片轉載自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1。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)2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。照片轉載自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3。「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)4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。」5

註解

  1. 太浩湖(Lake Tahoe)是一個位在美國加利福尼亞州與內華達州邊界上的湖泊,在內華達州首府卡森城以西約10英里處。它是北美最大的高山湖泊。深501公尺,也是美國第二深的湖泊。
  2. 營養級(Trophic level),也就是生物在食物鏈當中所佔的位置。
  3. 不過這兩種鮪魚也是目前一些科學家認為應該要逐步開始保育的魚種。
  4. 海洋生態學家所使用的一種特殊網具,通常是由兩個彼此相鄰安裝的浮游生物採集網所組成。這些浮游生物網是具有小網眼寬度和長漏斗形狀的環網。可詳見Bongo net
  5. 許多海洋科學家不輕易對一時所發現的現象下定論,而是要累積大量的數據之後才去描述更為具體的趨勢。而且往往仍舊維持著強烈的好奇心與樂觀的態度。

參考資料

※ 轉載自作者經營的「週遭的海洋-The Sea Around Us」專頁