海洋生物迁徙 -海洋生物迁徙范围有哪些

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每天晚上，在黑暗的掩护下，无数的小型海洋生物——从乌贼到磷虾——从海洋深处游到海面附近觅食。这种动物的大规模迁徙是地球上规模最大的迁徙，也是地球气候系统的重要组成部分，由于意外地使用了天基激光，人们首次在全球观察到了这种迁徙。

美国宇航局（NASA）和法国国家空间研究中心(CNES)联合进行的一项研究是首次利用太空激光追踪大规模海洋动物迁徙的一次全球性研究，这项研究每天进行两次。利用2006年发射的“云-气溶胶激光雷达与红外探路者卫星观测”（CALIPSO）卫星，这颗卫星是美国航天局和法国航天局空间研究中心的合资项目，这项历时10年的空前研究可能会提供有关地球气候的新见解。

当我们想到动物迁徙时，通常会想到在非洲大草原上的成群牛羚等动物，但海洋动物的迁徙却有所不同。海洋中的动物每天进行两次（日出和日落时）大规模的运动。就数量和生物量而言，它被称为“昼夜垂直迁移”（DVM）（DVM），是已知最大的海洋动物迁移。进行DVM的包括磷虾，鱿鱼，幼蟹和小鱼等种类繁多的动物，但由于这些动物很小，大多是微观的，因此我们通常不会注意到它。

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简单地说，在晚上，一些海洋动物会上升到海洋表面附近，以微小的浮游生物为食。而在日出之前，这些动物会潜入海洋深处，躲在黑暗水域中。这项巨大的迁移活动在许多领域都具有重要意义，因此NASA和CNES从2008年至2017年使用CALIPSO光探测与测距（LIDAR）激光对这些现象进行探测和研究。

他们在周三的《自然》杂志上发表了他们的发现，“这是最新的研究，证明了一些令许多人感到惊讶的事情: 激光雷达具有从太空提供有科学用途的海洋测量数据，”克里斯·霍斯泰特勒(Chris Hostetler)说，他是位于汉普顿的美国宇航局兰利研究中心(Langley Research Center)的科学家，也是这项研究的合著者。

研究负责人、俄勒冈州立大学科瓦利斯分校的高级研究员Mike Behrenfeld教授表示说：“来自太空的激光雷达允许我们做的是每16天在全球范围内对这些迁徙的动物进行一次采样，持续长达十年。我们从未有过如此广泛的全球报道，那些无法让我们研究这些动物的行为，分布和数量。”

“我认为我们只是触及了激光雷达可以实现的令人兴奋的新海洋科学的表面。”这项研究着眼于一种被称为昼夜垂直迁移的现象，即小型海洋生物在夜间从深海游上来，以接近海面的浮游植物为食，然后在日出前返回深海。科学家们认识到，就总数而言，这是地球上最大规模的动物迁徙。

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每天垂直迁移的生物对地球气候的累积影响是显著的。白天，海洋浮游植物进行光合作用，并在此过程中吸收大量的二氧化碳，这有助于海洋吸收大气中的温室气体。动物会浮上水面，以海洋表面附近的浮游植物为食，然后带着浮游植物的碳一起游回水中。这些碳中的大部分随后被排放到深海中，有效地被困在海洋深处，阻止其释放回大气中。

“来自太空的激光雷达允许我们做的是在10年内每16天在全球范围内对这些迁徙动物进行取样，”该研究的负责人、俄勒冈州立大学(科瓦利斯)资深研究科学家和教授迈克·贝伦菲尔德(Mike Behrenfeld)说。“我们从来没有接近过这样的全球覆盖范围，使我们能够观察这些动物的行为、分布和数量。”聚焦在热带和亚热带海洋区域，研究人员发现，尽管在低营养和清澈水域垂直迁徙的动物较少，但它们在这些区域的动物总数中所占的比例更大。这是因为迁徙是一种行为，主要是为了在白天躲避视觉捕食者，而视觉捕食者在清澈的海洋区域拥有最大的优势。

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在较为黑暗和营养丰富的地区，视觉上的捕食者处于劣势。在这些地区，许多动物白天和夜晚都呆在水面附近。

研究人员还观察了迁徙动物种群的长期变化，这可能是由气候变化驱动的。在研究期间(2008年至2017年) ，CALIPSO 数据显示，北太平洋和南太平洋、北大西洋和南印度洋亚热带水域迁徙动物生物量增加。在热带地区和北大西洋，生物量减少。除了热带大西洋地区，这些变化都与浮游植物生产的变化有关。

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这种动物介导的碳输送带被认为是地球碳循环的一个重要机制。科学家们正在将接受 DVM 的动物作为气候模型的一个关键要素。

贝伦菲尔德说: “这些模型制作者没有全球数据库来校准这些模型，告诉他们这些迁徙者最重要的地方，他们最丰富的地方，以及他们随着时间的推移如何变化。”“新的卫星数据使我们有机会将卫星观测与模型结合起来，更好地量化这种巨大的动物迁徙对地球碳循环的影响。”卫星数据也与全球渔业相关，因为迁徙动物是潜伏在海洋深处的较大型捕食者的重要食物来源。这些食肉动物通常是对商业性渔业具有吸引力的鱼类。Dvm信号越大，深海鱼类的数量就越多。

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虽然卡利普索的激光器是用来测量云层和大气气溶胶的，但它可以穿透海洋表层的上20米。如果迁徙的动物到达这一层，它们会被卡利普索发现。

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美国国家航空航天局利用太空的有利位置来了解和探索我们的家园地球，改善我们的生活和保障我们的未来。该机构对地球复杂自然环境的观测对于理解我们星球的自然资源和气候现在是如何变化的以及未来可能发生的变化是至关重要的。

几十年来，世界主要海军一直想了解更多有关这一层迁徙动物的信息，因为它非常嘈杂，并且能反射声纳信号，这使其成为潜艇隐藏的理想场所。此外，浮游动物是大型鱼类食物的主要来源之一，较大的DVM信号表示该地区可以维持较大的鱼类种群。

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DVM在气候方面也很重要。由于浮游植物通过光合作用捕获了大量的二氧化碳。当浮游动物吃掉它们时，它们会将这些碳带到深海中，当动物排便或死亡时，碳会被捕获。结果可能是了解地球碳循环及其如何影响气候模型的重要因素。

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Mike Behrenfeld教授表示：“这些建模人员还没有一个用于校准这些模型的全局数据集，可以告诉他们这些迁移在哪里最重要，它们在哪里最丰富以及它们如何随着时间而变化。新的卫星数据为我们提供了将卫星观测与模型相结合的机会，并且可以更好地量化这种巨大的动物迁徙对地球碳循环的影响。”

■本文依据Science科学、今日头条等相关内容综合

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