揭开七大洋之谜 – 全球新知

海洋是科学与艺术的灵感之源 ——艺术家用颜色捕捉它的多变，诗人用来触发情感，而科学家则是研究它的奥秘。

地球上近 97% 的水是海洋。它们影响天气、大气、人类栖息地、食物以及生活等无数的层面。但关于“七大洋”仍有很多值得探索的地方：北极、北大西洋、南大西洋、印度洋、北太平洋、南太平洋和南大洋。

为了纪念世界海洋日，科学家一点一滴地将海洋拼凑出一幅马赛克图画，展示蓝色海洋和地球的协调运作。

1. 海獭让加州仅存的海藻森林保持活力

通过以海胆为食，海獭有助于保持海带生态系统的健康。Photo Credit: Neil Fisher/NOAA

海獭是公众最喜欢的海洋生物之一，也是食物链中的主要捕食者，有效地控制海胆数量，帮助维持海藻植丛生态系统的平衡，在海洋中发挥重要作用。海胆以海带为食，可以迅速消灭一片海藻林，除非有水獭在附近控制海胆的数量。一个海獭研究小组在三年的时间里，沿着蒙特雷半岛进行了密集的水下调查，确定了自 2014 年以来，海獭在帮助抑制了加利福尼亚海岸附近广泛的海藻林消失。

该研究对海獭种群和海藻森林生态系统，已监测长达数十年，发现水獭寻找食物来源最佳的地区，就是爱吃海藻的海胆觅食区，而水獭则以健康的海胆为食。捕食者和猎物对不断变化的条件，决定了整个生态系统的命运。

2. 高分辨率海洋模型弥补海龟消失的岁月

科学家们正深入了解小海龟在“消失的岁月”中，逃离海滩进入大海后的去向。 图片来源：beltsazar

一个详细的全球海洋模型，终于让科学家们能够深入了解小海龟“失去的岁月” ——也就是它们在海滩上孵化后，从海滩爬到海洋中的这段时间。

为了解海龟幼龟进入开阔水域时被海水冲卷的位置，以及该栖息地对海龟生存的有利程度，科学家需要模拟全球海洋运动的高分辨率模型，其中包括较小尺度的海洋特征，例如运送幼龟。

研究人员追踪了幼龟在出生后的第一年，如何从日本、佛罗里达、佛得角、阿曼、西澳大利亚、东澳大利亚、巴西和南非海岸的产卵地点散开。因为小海龟必须靠近海面才能呼吸，而且它们还无法长时间游泳，研究人员能够使用一种被称为”粒子跟踪” (particle tracking) 的方法来模拟它们可能的旅程，这种方法跟踪 “释放 “到模型中的粒子如何随着模拟的水的轨迹而移动。

结果显示，在许多产卵地点的附近都有强大海流–包括黑潮、湾流、巴西和阿古尔哈斯海流–将海龟扫向两个环形洋流（称为涡流）汇聚的海洋区域。副极地和亚热带涡旋之间的分界，有足够的水温让幼龟生存，同时也有丰富的浮游生物和其他海龟赖以生存的食物。

研究结果有助于划定每个海滩的海龟在生态学家无法监视的“失去的岁月”中去过的区域。例如，出生在佛罗里达州东南部的海龟，随墨西哥湾流一路前往亚速尔群岛，这是一个多产而温暖的海洋栖息地，非常适合它们生活。

海龟幼龟很难追踪和观察，因为它们死亡率很高，而且很快就会把追踪标签撑破，建模研究帮助很大，对濒临灭绝的红海龟生命周期中，此重要时期的观察，有助于更全面的保护工作。

3、海洋保护区的溢出效应

海洋保护区虽然使得渔场关闭，却提高了保护区之外的捕获量。Photo Credit：Wikimedia Commons

海洋保护区是目前最好的海洋生态保护措施之一。然而，渔民却因为随之而来的渔场损失，不欢迎这种措施。理论上，保护区为种群重建提供了一个庇护所，并溢出到附近水域，导致附近的捕捞率提高。研究人员试图确定溢出效应在多大程度上补偿了被纳入海洋保护区的地区渔获损失。

利用渔获量报告，科学家们比较了加州圣巴巴拉和戈莱塔沿海水域的龙虾种群和渔获量记录，这里有三个开放捕鱼的珊瑚礁和两个在2012年被纳入海洋保护区的珊瑚礁。数据显示，加利福尼亚海岸靠近海洋保护区的龙虾捕获量增加了大约225%，同时捕捞活动也增加了250%，因为许多渔民会围绕着 “捕鱼线 “来捕捉从保护区溢出的龙虾。

4. 创纪录的北极淡水影响海洋环境和大西洋洋流

在北冰洋释放的模拟红色染料示踪剂显示了淡水的运输。Photo Credit：Francesca Samsel & Greg Abram

波弗特海 (Beaufort Sea) 是北冰洋最大的淡水水库，在过去的二十年里，其淡水含量增加了 40%。这些水如何以及从何处流入大西洋对于当地和全球海洋状况很重要。

研究显示，淡水穿过加拿大群岛到达拉布拉多海，而不是通过连接北欧海洋的更宽阔的通道。这一发现对拉布拉多海环境具有重要意义，因为北极水域往往更新鲜且营养丰富。这条路径也会影响更大的洋流，例如大西洋的传送带环流，其中较冷、较重的水在北大西洋下沉，并作为墨西哥湾流沿着地表返回。进入拉布拉多海的更新鲜、更轻的水，可能会减缓这一重要的翻转循环。

5. 研究发现，在上一个冰河时代，海冰阻止氧气到达深海

在上个冰河时期，有大面积的海冰覆盖了世界上的海洋，阻止氧气渗透到深海水域，使氧气和碳之间的关系变得复杂。了解这种关系，可以深入了解世界海洋如何应对气候变化。

海洋在全球碳循环中发挥着重要作用。大气中的二氧化碳溶解于表层水中，藻类将碳变成有机物。将碳从海洋表面转移到其深层水域的过程，称之为生物泵 (biological pump)。在上个冰河时代，深海的氧气浓度降低了，因为表层水与大气的平衡度降低。这种不平衡是由于大量的海冰，主要是南大洋的海冰，阻挡了这条路线。

6. 长期热浪中的珊瑚恢复带来新希望

海洋生物学家Julia Baum在Kiritimati（圣诞岛）对珊瑚群进行采样。Photo Credit：Kristina Tietjen

一些珊瑚在全球前所未有的海洋热浪中，成功地幸存下来，为珊瑚礁的长期生存提供了希望。在热浪期间，珊瑚会释放生活在其组织中的微藻类，导致珊瑚变白。这通常会导致珊瑚死于饥饿，因为微藻类提供珊瑚宿主赖以为生的糖分。

迄今为止，只有在热应激消退后，才观察到珊瑚从白化中恢复。科学家说，看到珊瑚在仍处于热水时，从白化中恢复，让人对先前的想法完全改观。如果珊瑚礁要承受未来几十年的气候变化，就必须在海洋热浪中寻找珊瑚生存的方法。

7. 深海火山：进入地下的窗口

热液活跃的水下火山，占地球火山活动的大部分，而且是富含矿物质的生物热点。但人们对生活在这些过热系统中的微生物多样性却知之甚少。

研究人员发现了这么一座火山，位于新西兰东北部的兄弟海底弧形火山，地质历史和地下热液路径显示了海底微生物生命的复杂性。

温泉中的微生物从流经温泉的热水中，获得部分的能量。由于两种类型的热液系统，即海水和岩浆气体影响的热液系统，在兄弟火山中共存，而活火山锥体部位的微生物与破火山口壁上的微生物非常不同–这是科学家又得开始解决的七大海洋的又一个谜团。