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美国宇航局 法国太空激光测量海洋动物的大规模迁徙

每天晚上,在黑暗的掩盖下,无数的小海洋生物-从鱿鱼到磷虾-从海洋深处游到近海表层觅食。这种巨大的动物迁徙-是地球上最大的迁徙,也是地球气候系统的关键部分-由于意外使用了天基激光,已首次在全球范围内观察到。

研究人员使用Cloud-Aerosol激光雷达和红外探路者卫星观测(CALIPSO)卫星观测了这种垂直迁移模式,该卫星是NASA与法国太空总署,国家星际空间研究中心之间的合资企业,于2006年发射。研究结果发表在《自然星期三》杂志上。

“这是证明出乎很多东西的最新研究:该激光雷达具有灵敏度提供从太空科学有用的海洋测量,说:” 克里斯·霍斯泰特勒,美国宇航局兰利研究中心的科学家弗吉尼亚州汉普顿,与合作-研究的作者。“我认为我们只是在探索激光雷达可以完成的令人兴奋的新海洋科学的表面。”

这项研究着眼于一种称为Diel垂直迁移(DVM)的现象,在这种现象中,小型海洋生物在夜间从深海中游起,以表层附近的浮游植物为食,然后在日出之前回到深处。科学家们将这种自然的日常运动视为全球动物在总数上最大的迁移。

每天垂直迁移的生物对地球气候的累积影响是巨大的。白天,海洋浮游植物进行光合作用,并吸收大量的二氧化碳,这有助于海洋吸收大气中温室气体的能力。接受过DVM的动物会上升到地表,以海洋表面附近的浮游植物为食,然后向下游回,并带着浮游植物碳。然后,将大部分碳排入有效深陷于海洋深处的深度,以防止其释放回大气中。

“什么从太空激光雷达使我们能够做的就是在全球范围内的样品,这些迁徙性动物每16天为10年,说:” 迈克Behrenfeld,领先的研究和高级研究科学家和教授在俄勒冈州立大学的科瓦利斯,俄勒冈州。“我们从未有过如此广泛的全球报道,无法让我们研究这些动物的行为,分布和数量。”

在热带和亚热带海洋地区归零之后,研究人员发现,虽然在营养水平较低和更清澈的水中垂直迁移的动物较少,但它们在这些地区的总动物种群中所占比例较高。这是因为迁移是一种行为,其发展主要是为了避免在视觉捕食者在晴朗的海洋地区发挥最大优势的白天避免使用视觉捕食者。

在阴暗且营养丰富的地区,经历DMV的动物数量较高,但它们占总动物种群的比例较小,因为视觉掠食者处于不利地位。在这些地区,许多动物白天和黑夜都只停留在地表附近。

研究人员还观察到了迁徙动物种群的长期变化,这可能是由于气候变化所致。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的亚热带水域中迁移的动物生物量有所增加。在热带地区和北大西洋,生物量减少。除了热带大西洋地区以外,所有这些变化都与浮游植物产量的变化相关。

这种由动物介导的碳传送带被认为是地球碳循环的重要机制。科学家们正在添加经过DVM作为气候模型中关键要素的动物。

Behrenfeld说:“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器在哪里最重要,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。”

卫星数据也与全球渔业有关,因为迁徙的动物是潜伏在海洋深处的大型捕食者的重要食物来源。这些捕食者通常是对商业渔业有吸引力的鱼类。DVM信号越大,深海中可生活的鱼类数量就越大。

尽管CALIPSO的激光旨在测量云层和大气中的气溶胶,但它可以穿透海洋表层的上20米。如果迁移的动物到达这一层,则CALIPSO会检测到它们。

NASA利用太空的有利位置来理解和探索我们的家园星球,改善生活并维护我们的未来。该机构对地球复杂的自然环境的观察对于了解我们星球的自然资源和气候现在如何变化以及将来如何变化至关重要。