小浮游立大功:歷時最久的全球海洋調查 從浮游生物記錄窺探海洋健康 | 環境資訊中心

小浮游立大功:歷時最久的全球海洋調查 從浮游生物記錄窺探海洋健康

2020年07月01日
環境資訊中心綜合外電;姜唯 編譯;林大利 審校

衛報採訪英國海洋生物學會(Marine Biological Association)的連續浮游生物記錄(Continuous Plankton Recorder, CPR) 團隊使用連續浮游生物記錄器搜集海洋資料。

CPR長1公尺,形狀像魚雷,看起來並不起眼,卻是地球上歷時最長的全球海洋調查不可或缺的工具。

每個海洋生態系統都依賴浮游生物作為其基本食物來源,矽藻是最常見的浮游藻類類型之一。照片來源:維基百科/NOAA

CPR調查始於1931年 是同類型研究中歷時最長的海洋科學計畫

連續浮游生物記錄團隊將CPR裝在亮黃色盒子中,派送給自願參加調查任務的各種商船,不管是渡輪或貨運船。船舶離開港口後,船員便用鋼絲將CPR設備固定於船尾後扔往舷外,就能開始搜集資料。

每個海洋生態系統都依賴浮游生物作為其基本食物來源,而且我們呼吸的氧氣有一半是浮游生物釋出的。他們可能是地球上最重要的生物,對地球上所有生命來說,他們是必要的存在。

CPR調查是同類研究中歷時最長的海洋科學計畫,始於1931年。當時科學家Alister Hardy爵士調查北海浮游生物對鯡魚的影響。今年6月,CPR調查的總距離將達到700萬海哩,相當於繞地球320圈。

自89年前從英國赫爾前往德國的第一趟航程至今,CPR調查設備幾乎沒有改變。目前為止分析樣本數已經來到25萬件,樣本的地理分布非常廣泛。這巨大的採樣範圍使科學家們可以跨越時間和空間看見海洋的健康狀態,更清楚了解海洋環境的變化。

今年6月,CPR調查的總距離將達到700萬海哩,相當於繞地球320圈。照片來源:CPR Survey臉書

CPR調查成員格雷戈里(Lance Gregory)說,這是世界上歷史最悠久的公民科學計畫之一。雖然調查主持單位是擁有全球最大浮游生物學圖書館的海洋生物協會,但調查能夠執行,皆仰賴商船同意帶著記錄器出航到世界各地。

另一位CPR調查成員威爾森(Dave Wilson)說:「我們有許多的志願者,從起重機操作員到船舶代理人和碼頭管理員,還有拖回我們設備的水手長和船長都是。」

CPR調查已儲存超過2億種物種的紀錄 任何人都能免費取得資料

武漢肺炎(COVID-19)讓這項研究面臨90年來最大威脅,比第二次世界大戰還要嚴重。因為在旅行限制之下,CPR要往返港口變得非常困難。

但是,儘管武肺影響了許多生物學研究,CPR調查還是能夠在重要的運輸路線上繼續進行,因為志願船員不需要具備特殊的科學知識。CPR設計強韌、不易壞且技術含量低,由隨著拖曳的動力旋轉的小型螺旋槳驅動,維護成本低。

執行任務時,海水從CPR前面的小孔進入,每拖曳10海哩,它就會過濾三立方公尺的水。在CPR內部,海水帶進的浮游生物隨著過濾用的絲布往內捲進入留存盒中,由其中的甲醛保存。經過數十年的實驗和測試,這些記錄器一次最多可以拖曳500海哩,絲布每捲10公分代表10海哩的樣本。

CPR調查負責人強斯(David Johns)說:「我們已經獲得了超過2億種物種的生物學紀錄。所有人,不管是學生還是資深科學家,不管是什麼用途,都可以免費從網路上使用這個資源。」

根據定義,浮游生物是在海洋中漂流而無法逆流游泳的生物。由於牠們非常依賴海洋的規律,因此研究牠們不僅可以深入了解海洋的健康狀況,也能得知地球的健康狀況。研究持續的時間越長,預測未來趨勢的價值就越大。尤其現在氣候危機當頭,預測能力是前所未有地珍貴。

CPR設計強韌、不易壞且技術含量低,由隨著拖曳的動力旋轉的小型螺旋槳驅動,維護成本低。照片來源:CPR Survey臉書

CPR研究科學家之一奧斯特(Clare Ostle)博士分析了800多種不同類型的浮游生物,包括浮游植物(行光合作用產生氧氣)和浮游動物,包括幼魚和水母。

她說:「春季浮游生物開始蓬勃生長,是收集樣本的關鍵時期。很多人依賴這些資料做研究,因為自己的監測活動在武肺期間無法繼續進行。這對我們來說意義重大。」

除了塑膠污染的紀錄 浮游生物研究還提供疾病傳播、海洋健康的資訊

調查的範圍隨著時間逐漸變化。自2017年以來,由於北極地區的冰融化,新增加西北水道。同時隨著研究問題的變化和新技術的出現,可以從舊樣本中收集新資料。奧斯特說:「例如,有人來找我們想回溯塑膠污染資料。CPR第一次撈到完整的塑膠袋是在1965年。那以後的研究顯示,越來越多的塑膠漁具殘骸被記錄設備捕到。

奧斯特曾與普利茅斯大學湯普森(Richard Thompson)教授合作,確認自80年代起,公海中的塑膠大量增加。2004年這項開創性的研究中,湯普森創造了「微塑膠(microplastics)」一詞,形容小於5公釐(mm)的塑膠碎片。現在微塑膠已經無處不在了,學界甚至還發現浮游生物會吃它們。

浮游生物研究還提供疾病傳播方面的重要見解。在加拿大西海岸,食用被污染的魚卵的人感染霍亂後,科學家利用浮游生物調查繪製出霍亂弧菌的傳播圖,發現該霍亂弧菌會附著在某些浮游生物的表面,像是魚卵。

然而,現在浮游生物能帶給我們最重要的知識就是氣候危機如何影響海洋。浮游生物的分佈變化可用來測量海水溫度的上升。從30多年來的樣本,奧斯特發現冷水域的浮游生物繁殖區域明顯縮小了,暖水域的浮游生物則紛紛朝著兩極移動。

「這對魚類和海鳥族群以及許多其他以浮游生物為食的海洋動物都有重大影響。浮游生物還吸收碳排放,是我們必須保護的巨大天然碳匯。」奧斯特說。

作者

姜唯

如果有一件事是重要的,如果能為孩子實現一個願望,那就是人類與大自然和諧共存。

林大利

於特有生物研究保育中心服務,小鳥和棲地是主要的研究對象。是龜毛的讀者,認為龜毛是探索世界的美德。