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生命本来就是无限可能的,扔掉自己那些观点,活出无限的生命。

探测反常的生命群

科学家们研究是什么让一个生物热点如此热

图1
照片来源:迈克·卢西贝拉
凯蒂·哈德森在阿拉斯加大学费尔班克斯分校忙于一艘斯洛克姆滑翔器的工作,它被用来监测帕尔默站周围的海洋状况。

作者:迈克尔·卢西贝拉,《南极太阳》编辑

2020年9月1日发布

南极洲周围的海洋是有生命的,但这种生命并不是均匀地分布在各个地方。

广阔的贫瘠海洋地区被营养物质集中的绿洲所点缀,形成了生物活动热点。

图2
照片来源:迈克·卢西贝拉
乔什·科胡特(左)和凯蒂·哈德森调整拖在船后的仪器包,它们会沿着帕尔默深(Palmer Deep)峡谷来回移动。

“帕尔默考察站以南的这片区域是众所周知的生物热点,”罗格斯大学海洋学家、首席研究员乔什·科胡特说。“目前尚不清楚的是使它成为生物学热点的机制。”

他的项目被称为“生命群(Swarm)”,正在仔细观察这一地区,以了解究竟是什么让它如此富饶。他们专注于一个被称为帕尔默深(Palmer Deep)的区域,这是一个碗状的水下峡谷,距离南极半岛西部的帕尔默站约5英里。

生命群团队在过去的南半球夏天里使用了一系列仪器,包括高频雷达洋流绘图仪、海洋滑翔器和水下系泊设备,来测量他们所能测量的有关该地区海洋学和生态学的一切。通过这种海洋观测台,他们希望能详细了解引起这些热点形成的条件的影响,不仅是在帕尔默深周围,而且是在整个南极半岛。

这项研究得到了管理美国南极计划的美国国家科学基金会的支持。

海洋联系

大部分的开阔海洋生命相对贫瘠。营养物质是分散的,以它们为食的生物也是分散的。但整个地区都有零星的生物热点,即隐蔽区域,在那里生物丰富,食物充足。

“弄清楚海洋中生物热点通常是如何起作用的是一个相当大的问题,因为生命并不是均匀地分布在海洋表面,”特拉华大学的海洋学家马特·奥利弗说。“你有这些持续的热点,无论是在渔业还是其他领域,都是高产的,在试图弄清楚是什么让这些事情发生,我们做了很多工作。”

帕尔默深上方的水域就是这样一个热点,生命群团队正在努力了解其中的原因。在某种程度上,他们试图弄清楚那里的浮游植物来自哪里。

“其中一个想法是,峡谷是一个孵化器,这意味着它真的很多产,它给表面的浮游植物带来了养分,”科胡特说。“我们发现…海洋表面的急流和补充过于频繁,以至于这些生物无法在当地生长。”

图3
照片来源:马特·奥利弗
该团队乘坐一艘名为RHIB的小船前往帕尔默深收集样本。(从左到右)马特·奥利弗,凯蒂·哈德森,尼克·梅梅尔和乔什·科胡特。

他的工作基础暗示,构成海洋食物链要素的浮游植物,可能是由洋流带来的,而不是在当地生长。

“我们认为实际上发生的是在其他地方生长的食物--在其他地方生长的浮游植物被运送到这里。因此,源源不断地向这个地方运送食物资源,”科胡特说。“我们猜想浮游植物是[来自]陆架本身,那里的北部和南部有一些区域从根本上讲只是从可能出现生长的更大区域拉动,然后把它输送到那里。”

他还补充说,热点之所以存在于现在的地方,是因为峡谷本身造成捕捉在其中移动的颗粒和生物的海洋环境。

“没有东西会离开,所以一旦你进入这个碗状物的循环中,就没有出口了。随着时间的推移,它会积累颗粒,可能是磷虾,”科胡特说。

更广泛地说,他们还试图更深入地了解像这样的热点如何在海洋中发挥作用,以及它们如何对海洋变暖做出反应。帕尔默站周围的海洋是研究这些热点的理想地点,因为它的生态系统相对简单。

“我们的食物链相对较短。我们基本上是从浮游植物到磷虾,再到顶级捕食性动物,”奥利弗说。“我们确实只是试图跟踪三个种类别,而在其他情况下,情况不是这样的,它要复杂得多。如果你把一个热点想象成一个珊瑚礁系统,它就有点复杂了。”

不过,食物链本身就很复杂。即使是相对简单的生态系统,如帕尔默站周围的海洋,也是由许多不同的生物组成的,它们以独特的方式对彼此和环境做出反应。

“我们正在努力了解海洋与生态之间的联系机制,”科胡特说。“我们知道生态依赖于海洋,但我们不知道细节。如果我们考虑到这些剧烈的气候变化情况,我们需要在这些机械论层面上理解,以便能够预测未来将会发生什么。”

南极半岛是地球上变暖最快的地区之一,随着海洋的变化,存在了数千年的生物之间的联系也在发生变化,有时甚至是剧烈的变化。

“我们来这里的原因是为了了解海洋与生态之间的潜在联系过程--从顶级捕食性动物到猎物和初级生产者--这样我们就能更好地了解未来的气候可能是什么样子,”科胡特说。“在未来的情况下,海洋将不会像过去30年那样,所以你不能使用这些联系。你必须了解实际上企鹅是如何与这种环境互动的,这样才能说,‘如果我们知道了这一点,我们就能看到环境在未来30年将如何变化,现在我们能看到这些联系可能会如何变化。’”

生物热点如何形成以及它们如何对气候变化做出反应是一个广泛的问题,也是世界各地众多研究人员正在研究的问题。但专注于帕尔默深周围浮游植物的起源这一小块拼图,可以提供整个该地区的深刻见解。

图4
照片来源:马特·奥利弗
乔什·科胡特(左)和汉克·斯塔切维奇在沃沃曼群岛的发电站旁拍照,这个发电站为该团队的高频雷达站提供电力。

“如果我们知道这种特征潮汐的几何形状和的相互作用,我们就可以看到这种现象是否在沿海岸地区反复,以及这些地区是否也是生物热点,”科胡特说。

他正在与欧道明大学的研究人员合作,他们正在开发一个南极半岛周围海洋和生态系统的综合模型。科胡科收集的信息将有助于进一步改进该模型,使本已强大的预测工具更加强大。

“如果模型能准确地反映那里发生的事情,那么这个模型就会成为一个很棒的工具。”科胡科说。“我们可以开启和关闭潮汐。我们可以改变气流。我们可以测试关于为什么这个地方是热点的假设,为什么这些路径可能存在,是因为潮汐吗,是因为气流吗,还是因为海冰融化的时间?我们可以在模型中测试所有这些,比在现实世界中容易得多。”

帕尔默深上面的生命

生命群团队带了一堆设备到南极洲观察海洋和生活在其中的生物。这是一个广泛的工具集,因为该项目将无数学科和对海洋环境各个层面的观察联系在一起,从食物链的最底层一直到顶层。

“我们从单个细胞水平的初级生产者,到稍微大一点的磷虾,再到企鹅,”奥利弗说。“不仅扩展了规模,还扩展了在这些规模上很重要的物理过程。”

这是一种广泛的方法,需要大量的数据和许多不同的工具来收集数据。

为了更清楚地了解海洋本身,他们在几个地方部署了水下系泊装置,以测量海洋状况和洋流。此外,为了更好地绘制该地区的洋流,该团队还在帕尔默站周围的三个不同岛屿上建立了高频雷达系统。

图5
照片来源:迈克·卢西贝拉
乔什·科胡特正在调整一个来自阿拉斯加大学费尔班克斯分校的仪器包,它被拖在小船的后面,沿着帕尔默深峡谷来回移动。

“它发出的无线电波会从海面上的海浪反射回来,”科胡特说。“我们知道某一波长的波在海洋中的移动速度。无论与该速度有什么不同,都要归因于洋流。”

浮游植物没有自己移动的能力,所以它们完全依赖洋流来移动。因为它们构成了海洋食物链的基础,它们到哪里,捕食者就会跟到哪里。

“我们正在测试的一件事情是,洋流中的涡流和洋锋等特征如何在某些地方将食物链集中或聚集,以及捕食者在寻找磷虾或其他猎物时是否会去这些地方,”科胡特说。“通过这三个站点,我们能够绘制一个完全覆盖帕尔默深生物热点的区域,这些地图每小时更新一次。”

为了收集有关生物热点的数据,该团队还部署了三艘自动海洋滑翔器,这是一种利用浮力和洋流在水中移动的自动海上运载工具。这种滑翔器是海洋研究的常用工具,通常配备有测量海洋特征的仪器,如温度和盐度,以及以生物信号的存在为目的的仪器,如颗粒密度、海洋氧含量和叶绿素的存在。

“今年的新[情况]是,所有这些滑翔器都有观察磷虾的主动声学设计,”科胡特说。

成千上万甚至上百万的磷虾成群结队地降临在浮游植物集中的热点地区疯狂进食,其密度如此之大,以至于声纳都能显示出来。科胡特的滑翔器配备了回声探测仪,可以向磷虾发出水下声波,以测量磷虾群的大小和密度。

“来自这些回声测深仪的数据真的非常惊人,”科胡特说。“你实际上可以看到不同生物的运动。”

此外,该团队还与该地区的企鹅研究团队合作,追踪企鹅的进食地点。通过使用带有定位器的鸟类,该团队可以看到企鹅首选的觅食地点,然后将这些地点的情况与其他仪器收集的数据进行比较。

部署和操作这些技术,再加上更传统的样本采集旅行,意味着生命群团队要在帕尔默站工作整整一个季节。自从南半球的夏天结束后,他们回到了原属机构,开始对浮游植物的来源进行更连贯的描述,这些浮游植物使帕尔默深周围的地区如此丰富。

该团队下一步希望从测绘和仔细检查该地区中汲取教训,并在南极半岛更广泛地应用这些经验。

(鞘嘴鸥译自美国《南极太阳》:https://t.cn/A69gzcAY,顺致感谢该网站和作者。)

温州疫情管控也放开了。朋友羊了几个,在家里熬着。视频里半死不活的样子,挺惨的。
因为要签证,我义无反顾坐动车去了上海。
一路忐忑直至入住酒店,禁住楼下一条街的圣诞夜景和酒吧诱惑,躲在酒店一直查看核酸结果,实在不想这么早就羊上。
早上八点出门,才发现上海宛如一座空城。空荡荡的外滩。全部水泥墙封起来的老城区店铺,这一切都如司机大哥所说,太传奇了。
既然上海街头这么安全,那就去日思夜想的咖啡店打个卡吧。
打车直驱三顿半。司机竟然是播音音,低音炮。一路畅聊。讲述上海疫情期间的起起落落。宛如电台午夜场。
Into the force,原力飞行。梧桐树把早晨的阳光洒进铁门。来得早,只有一个保安大爷和一对母子在门口晒太阳。
想喝紫苏桃子,也想喝芭乐。怕紫苏踩雷,点了杯芭乐。是值得的味道啊。
喝了这么多年的三顿半,从挂耳开始到现在概念店的这一杯特调。这种圆满真的舒畅。
在花店的窗台上再晒了会太阳,路上行人陆续多起来了。有个男孩子路过,背了个Frei tag的包。配色竟然和我的一样。该是同一块料子上切下来的包吧。从瑞士漂洋过海来的缘分让我们忍不住对视,会意一笑。然后启程回温。
碎碎念的疫情解封第一周的这一趟啊。
#三顿半咖啡##freitag# https://t.cn/A6MzxcMj


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