暮光之海：科学家深入探索神秘的海洋暮色带

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原文作者：Jeff Tollefson

气候变化和过度捕捞给深海这片光影交织的广阔水域造成了日益严峻的威胁。

暮色带（twilight zone）是指海面下200米-1000米的一段水域，其中包含绝大多数的海洋鱼类生物量，每年可帮助消除大气中的约40亿吨的二氧化碳。但是，气候变化和过度捕捞给暮色带造成的威胁令人担忧。现在，科学家们正努力深入这一几乎未被探索过的地带。

生活在海洋暮色带的钻光鱼被认为是地球上最丰富的脊椎动物，但是我们对于它的了解却十分有限。来源：Solvin Zankl/NPL

此次探索属于一项2500万美元的项目，NASA将于4月前往北大西洋，研究大气和深海之间的碳迁移。根据此前在加州圣迭戈美国地球物理学会海洋科学会议上公布的一项合作协议，其他机构也将联合参加此次科考。

“这可以说是迄今针对暮色带探索的最大一笔投资。”加州大学圣塔芭芭拉分校的海洋学家Dave Siegel说。他负责领导此次的NASA科考任务“遥感测量海洋输出过程”（EXPORTS）。扩充合作队伍，有助于增进数据共享，协调世界其他研究团队的工作。“联合起来，我们便能互相帮助。”

潜入海底

暮色带起于光合作用失效的位置，终于光线全不可见的深处。在这里，无数生物赖以生存的，是从上部沉降的排泄物颗粒和死亡的生物体——又称“海洋雪”（marine snow）。小型食草性动物也会在夜间游至暮色带的上一层进行捕猎，形成地球上最大规模的动物迁徙。体型更大的捕猎者，如鲸鱼和鲨鱼，经常会在暮色带觅食。人类也对这片丰饶之海的兴趣越来越浓，挪威等国家的商业捕捞公司已经开始捕捞日常生活在暮色带的磷虾。

一些科学家担心，随着食品方面的需求不断上升，对这块基本未被染指的蛋白“宝库”的开发行动将会越来越肆意。澳大利亚塔斯马尼亚大学的海洋生态学家Philip Boyd说，那将会影响海洋食物网，最终影响气候。他正在计划开展一个项目，调查有多少碳进入了南大洋的深渊区域。

暮色带生活着丰富多样的无脊椎动物，它们可能是蛋白的一个主要来源。来源：Flip Nicklin/NPL

美国伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）的海洋放射化学家Ken Buesseler表示，海洋可以吸收大气中的碳，为人类做出了重要贡献。“就是那么简单，”他说，“但是要测量起来却不容易。”

NASA的EXPORTS项目始于2018年，当时去了北太平洋；NASA的资助极大地提振了关于暮色带的研究。暮色带铁浓度低，限制了光合浮游植物水华，而且初步研究结果证实，进入暮色带的碳比较少。即将举行的科考将从不列颠群岛附近的一处富含营养素的区域开始，那里大规模浮游植物水华很常见。届时，研究人员将鉴定并追踪某次水华随洋流的运动，利用浮标和沉积物捕集器跟踪营养素在水体中的移动。与此同时，他们还将利用卫星从空中俯瞰。

浮游植物从大气中吸收的一部分碳经微生物和食草性动物的循环，会重新转化为二氧化碳。但是另一部分碳——平均约占全球的10%——会穿过暮色带，沉降至深海区域，并有可能在那里安全地封存几个世纪。Siegel说，弄清楚这个“生物碳泵”有助于科学家预测海洋和地球将如何应对温室气体的增加。

整合资源

除了NASA的两艘科考船，伍兹霍尔海洋研究所还会再增派一艘加入他们。伍兹霍尔海洋研究所正在执行一项规模达3500万美元的任务，旨在探索暮色带的生物。这个项目由非营利励志演讲团体TED和其他慈善组织资助。来自澳大利亚和英国等国家的研究人员将共同参与，他们会和其他项目同时进行设备测试，这样更便于将来比较研究结果。

此次协作是暮色带海洋网络联合探测（JETZON）的首个重大成果。JETZON是不久前在圣迭戈公布的一项新协作倡议。JETZON的领导者制定了一套规划，包括如何确定研究重点，如何协调实验方法和共享数据。虽然这是一个非正式、尚无资助的协作网络，但是它有望促进科考中的合作，让研究能覆盖到暮色带的大部分区域，同时避免重复劳动。

“现在是开展大型观测活动的好机会。”英国廷德尔气候变化研究中心的气候科学家Corinne Le Quéré说。海洋生态系统对于理解海洋如何固碳至关重要，但是现在不明确的是，这些生态系统未来将发生怎样的变化。他说，实地调查有助于回答这些问题。

Stephanie Henson是英国南安普敦国家海洋学中心的一名海洋生态学家，她参与领导的一个研究项目将在北大西洋与EXPORTS开展联合研究。她说，JETZON协调实地调查的作用已经起效了。过去，每当想到科学家能否弄清楚暮色带生物碳泵的运行机制，Henson就会感到很无措，但是她说现在事情已经有了起色。“我还是有一点儿不安，”她说，“不过，我们现在有了更多的数据。”

原文以Enter the twilight zone: scientists dive into the oceans’ mysterious middle为标题发表在2020年2月27日的《自然》新闻上

© nature

Nature|doi:10.1038/d41586-020-00520-8

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