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加州大学圣芭芭拉分校新闻

太空激光看到浮游动物

世界上最大的动物迁徙是由一些世界上最小的动物进行的。每天晚上,浮游动物——生活在海洋深处的微型动物——成群结队地游到海面上觅食,第二天早上它们又回到自己的家。

加州大学圣巴巴拉分校的海洋学家大卫·西格尔说:“这是地球上最大规模的迁徙。”“这种事情每天都在发生,这很神奇。被称为Diel垂直迁移(DVM),它也包括一些较大的动物,如一些鱼和乌贼。但是对于像西格尔这样的科学家来说,他们试图模拟海洋从大气中去除碳的不同方式,浮游动物是特别重要的,因为它们消耗有机物质,如浮游植物,并把食物带到深海,把它从大气中捕获。

人们认为,在海洋中封存的有机碳总量中,有很大一部分——也许是三分之一——是通过这些迁移来完成的。但是,尽管这次航行如此之大,而且自从人们了解它(200多年)以来,在全球范围内对迁徙的浮游动物数量进行量化仍然是困难的。

“你可以舀起100升水,你知道我们平均能抓到多少浮游动物吗?”零,”西格尔说。

对西格尔和他的同事来说,幸运的是有NASA。多亏了美国宇航局的地球观测云气溶胶激光雷达和红外探路者卫星观测(CALIPSO)卫星,研究人员得以确定海洋中浮游动物迁徙的时空模式。收集到的信息不仅有助于评估迁徙的浮游动物在海洋碳汇中的作用,而且有助于我们对气候变化的了解。它对全球经济也有影响。

俄勒冈州立大学Michael Behrenfeld领导的研究小组的观察结果发表在《自然》杂志上。

在美国国家航空航天局和法国国家空间研究中心的合作下,研究人员第一次能够观察到这种影响全球气候的现象。虽然CALIPSO的激光是用来测量云层和大气气溶胶的,但它也可以穿透20多米的海洋表层,并为诸如磷虾、桡足类和小乌贼等深海动物提供光学信号。

贝伦菲尔德说:“来自太空的激光雷达让我们能够每隔16天在全球范围内对这些迁徙动物进行采样,持续10年。”“我们从未有过这样的全球覆盖范围,让我们得以观察这些动物的行为、分布和数量。”

使用激光的空间时,科学家们获得信息,可以回答长期以来关于数字式电压表的问题动物的习惯和他们如何有助于复杂的碳封存和联锁机制,包括生物泵(生物残骸慢慢地下沉到海底),和粒子注入泵,包括电流,食肉迁移动物和其他机制,推动粒子和溶解碳在不同方向在较短的时间尺度。

贝伦菲尔德说:“研究人员还没有任何全球性的数据集来校准这些模型,告诉他们这些迁移者在哪里最重要,在哪里最丰富,以及随着时间的推移它们是如何变化的。”“新的卫星数据让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有关,因为深海鱼类是潜伏在海洋深处的大型食肉动物的重要食物来源。这些捕食者通常是对商业渔业有吸引力的鱼类品种。DVM信号越大,它在深海中所能支持的鱼类数量就越多。

这项研究主要集中在海洋的热带和亚热带地区,它们位于北纬45度和南纬45度之间。研究人员发现,在更清澈的水域,迁徙动物占动物总数的比例更大,在那里,视觉捕食者占有优势。在较阴暗、食物丰富的地区,DVM动物的数量较多,但它们在动物总数中所占的比例较小,因为视觉上的捕食者处于不利地位,所以许多动物只是日夜待在水面附近。

“CALIPSO的经验,尤其是这项研究,让许多人大吃一惊:lidars具有从太空提供科学上有用的测量数据的敏感性,”该研究的合著者、Langley的科学家克里斯·霍斯特勒(Chris Hostetler)说。“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。”

本文的研究也由华盛顿大学的Peter Gaube和Alice Della Penna进行;俄勒冈州立大学的Robert T. O ‘Malley;不列颠哥伦比亚大学的威廉·j·伯特和菲利普·托尔特;美国国家航空航天局的胡永祥和宝拉·邦坦皮;黛博拉·k·斯坦伯格(Deborah K. Steinberg)在威廉与玛丽学院(College of William and Mary);缅因大学的Emmanuel S. Boss;以及弗吉尼亚大学的Scott C. Doney。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.news.ucsb.edu/2019/019716/space-laser-sees-zooplankton