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2019-12-20海洋生物垂直遷移研究 改善氣候模型
456 期
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【本刊訊】近日，美國航太總署（NASA） 和法國國家太空研究中心（Centre national d’études spatiales français, CNES）利用雙方合資的雲－氣溶膠光學雷達與紅外線探測衛星（Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations, CALIPSO） 獲取數據，並於Nature期刊發表研究；當中指出，小型海洋生物的晝夜垂直遷移， 其實也對大氣產生了一些影響。
從光學雷達數據看動物遷移
談到動物的遷移（migration），許多人會想到帝王蝶（Danaus plexippus）、 皇帝企鵝（Aptenodytes forsteri）、革龜（Dermochelys coriacea）以及大翅鯨 （Megaptera novaeangliae）等動物。然而，深海中仍有一群動物，如魷魚或磷蝦，在天黑時會藉著夜色的掩護前去海面覓食，這些小型海洋動物的晝夜垂直遷移 （Diel Vertical Migration, DVM），卻經常被遺忘。如今，拜CALIPSO回傳的數據所賜，科學家得以從中得到更多資訊。
有人可能會問，為何這個研究會用到 CALIPSO？雖說CALIPSO的光學雷達主要用來測量雲層和大氣中的氣溶膠，但它也可以穿透海洋表層20公尺，若動物洄游至此，便可進行觀測。根據NASA新聞稿， 俄勒岡大學（Oregon State University）研究員博倫菲爾德（Mike Behrenfeld）也提到，CALIPSO每隔16天便能對這群遷徙動物做一次全球尺度的採樣觀測，並能持續長達10年之久。透過這些數據，可進一步了解這些動物的行為、分布狀況及數量。
攝食瞬間拼湊海下風景
研究顯示，這個地球上最大規模的DVM 活動，其實也是氣候系統關鍵的一部分： 白天時，海洋中的浮游植物會吸收空氣中的二氧化碳，垂直遷移動物上升至地表後以此為食，等游回深海時再將這些碳排放至海中，而這些碳也無法輕而易舉地回歸大氣系統。
從數據可知，DVM動物在水質清澈且養分較少的熱帶與亞熱帶水域中較少，但存在的比例卻高於水質混濁且較營養的水域。法國新聞網Futura報導指出，從行為來看，熱帶DVM動物如要避免獵食者追捕，就必須在晚上行動；反之，環境陰暗的水域，本身就不利視覺動物進行獵捕， DVM動物無論白天或晚上，都能待在海面。此外，研究人員也觀察到，DVM動物於2008至前（2017）年的數量發展，可能受氣候變化影響太平洋北部和南部、北大西洋與南印度洋亞熱帶水域中，DVM動物的生物量增加，熱帶地區則減少許多，這些變化也多與浮游植物的產量變化有關。
結合衛星探測與動物行為的模型
這種動物碳傳輸帶（carbon conveyor belt），被視為地球碳循環的重要機制之 一，因此科學家也正試圖將動物的晝夜垂直遷移行納入考量，以完整現有的氣候模型。博倫菲爾德表示，由於建模人員目前還未有可供校正的全球數據集（global dataset），如果將這個概念考慮進去，便能得知DVM動物的重要程度、豐富度以及變化，且衛星資料與模型兩相結合，也能將動物DVM及地球碳循環進行量化，提供更精準的資訊。不僅如此，這類衛星數據也與全球漁業有關：由於許多小型海洋DVM動物，都是深海獵捕者的食物來源； DVM信號越高，則越有可能找到這些動物的蹤跡。
有了這些數據參考，人們便能回顧動物過去一年來的遷移活動造成的影響，有興趣的朋友也能透過影片（https://scimonth. pse.is/LWD32）了解更多。
新聞來源
1. Nathalie Mayer, La plus importante migration animale dévoilée par un laser depuis l’espace, Futura, 2019.
2. French Space Laser Measures Massive Migration of Ocean Animals, NASA, 2019.