
到了晚上,许多鱼,贝类,鱿鱼和各种生物离开这个奇怪的地方游到海里。黎明时分,它们返回更深的水域。MBARI高级科学家BenNotte和特拉华大学海洋科学与政策学院院长Mark Moline的新探索使用自主先进力学和声学创新来分析生物发育。他们的发现揭示了为什么偏远的海洋生物每天晚上都会移动。
黄昏和黎明引导着地表和暮光区之间生物的发展 - 一层200至1,000米(660至3,300英尺)深的水层,研究人员称之为中带。每天傍晚,夕阳开始地球上最大的运动。移动的生物,所有因素和分类的群体从黄昏区域游到靠近表面的浅水区。黎明时分,他们回到了深渊。
这种奇迹被称为昼夜垂直迁徙,被认为是由于在远离视觉猎人的同时照顾能量丰富的地表水所需的竞争。偏远的海洋生物白天停留在更深的水域,以避开鱼类,鲑鱼和海鸟等猎人,这些猎人很快就会看到他们的猎物。这种厚厚的生物群通常被称为深层分散层。夜晚承载着朦胧的代价,所以这些生物可以在远离猎人视线的同时,在靠近地表的地方吞噬丰富的食物。日落时分,深层扩散上升数米并蔓延。
准确观察人们何时迁徙,使研究人员能够测试关于生物体为什么在水中迁徙的猜测。
"我们的意思是这是一个'深刻的耗散层',但它不是一个层,它是人们做各种事情并决定选择的集合,所以我们可以选择测试这些选择,看看为什么生物体会做出它们,"Benoit Byrd说。他在《鹰嘴豆泥与海洋学》杂志上发表了另一篇关于垂直迁徙环境的论文。
由于远洋生物的发育发生在短时间内,通常是一个小时或更短的时间,包括日落和第一缕光,移动环境中的观测对比确实证明了这一点。大多数考虑深耗散层发展的设备区分了针对人口和网络的设计,而不是针对人类的设计,因此很难理解为什么遥远的海洋生物接受它们的远距离种族运动。
"当我们从船上看到这个时,我们只看到很多生物。我们看到的是一个维度,而不是一个人或它的邻居,而不是它如何根据他们目前的处境发展。然而,经过调整的自主潜水器(AUV)已成为一种基本设备,可以精确地揭示生物开始从遥远的海洋攀爬时的微妙之处。
黄昏时分,磷虾和许多不同的生物从海洋深处陌生的地方迁移到地表,显然是利用日落前沿的优势,从浅水区丰富的食物中受益。
基于船舶的声学框架距离深耗散层400至500米(约1,300至1,600英尺)。通过将这些声纳框架调整到多功能自动化阶段,Benoit鸟类和Maureen可以更接近耗散层,完全接近以确定该生物是人类,而不是简单地进行分类。"这与我们试图从太空中看到一群鸟非常相似,现在我们坐在一架飞机上,离它们很近,"Benoit Byrd说。"它们都是有价值的想法,但它们是完全不同的。
深海Remus回波探测器(DOR-E)水下机器人携带两个分轴回波探测器,可以达到600米(约2,000英尺)的深度。通过对AUV进行编程以在几层沉默中游泳,分析师可以收集声纳信息以识别奇怪的生物并跟踪跳入层中追逐的猎人。AUV的20小时电池寿命意味着它可以记录几乎一整天的声学数据,帮助专家了解海洋生物的日常周期和实践。
Benoit Bird最近使用这种经过改造的水下机器人来识别深耗散层中的离散生物聚集体或"群"。基于这些对该层内部结构的潜在估计,科学家们发现,这些生物群在日落时分迁移到较浅的水域时保持了智慧。在这项新研究中,Benoit和Maureen需要研究在向上迁移的情况下影响品种的因素。为此,他们向南加州圣卡塔琳娜盆地的水域发送了DOR-E水下机器人。
"他们的发展不仅仅是预先修改的'我上去'和'我下去',"Benoit Byrd澄清说,每天晚上都有更微妙的选择,令人惊讶的是每分钟,这取决于他们的饥饿和危险程度。"
通过观察黄昏后不久的中游色散层,分析师可以选择注意到大量单个目标从该层上升。通过研究这些声学信息,Benoit Bird和Maureen发现,较温和的生物比较大的生物更早开始迁移到较浅的水域,而游泳速度更快的生物比更脆弱的游泳者移动得更快。
这些发现支持了一般理论,即昼夜垂直迁移调整了地表水中护理的权衡,并降低了对视觉猎人的开放性。
更大,更有效,更引人注目的生物应该投入更多的精力使它们深沉和朦胧,而更温和的生物应该比它们明显的伙伴更早地上升到更浅的水域。事实上,Benoit Bird和Moline发现,圣卡塔琳娜盆地中最小的生物在黄昏前20分钟开始垂直攀爬,而最大的生物在黄昏后80分钟开始重新定位。
使用特殊的自主潜水器(AUV),分析师可以选择观察遥远的海洋生物,因为它们开始从黄昏区域到水面的可怕运动。了解这种大型迁徙环境是理解为什么海洋生物在深海面和海面之间移动的基础。
此外,生物体的游泳能力会影响它们垂直向水面移动的环境。总的来说,鱿鱼很快就离开了暮光区,鱼紧随其后,然后,在那一刻,斯坎旺格。鱿鱼是快速游泳者,适合在受损时在溪流中游泳。他们最好准备好避开猎人,而不是鱼或贝类,所以他们很快就能克服爬到水面的困难。
无论如何,分析人士对这场运动的力量感到惊讶。"我们发现最吸引人的事情是,当猎人靠近时,这些生物可以改变它们的位置。
Grampus griseus是重要的鱿鱼猎人,它们的存在使鱿鱼保持深度而不是移动。由于鱿鱼有被自己吃掉的危险,它们偶尔会给自己一个机会来照顾一天中的大部分时间。
当Reso海豚接近时,鱿鱼群的向上发育明显延迟,并在40分钟后离开了中间水层。它们移动的延迟减少了鱿鱼在水面上花费的时间,并降低了它们潜在的清除益处。Reso海豚的存在并没有对鱼类或石斑鱼的崛起产生重大影响,这些鱼类或石斑鱼不属于海豚的饮食。
"垂直迁移一直被认为是将这些生物呈现给视觉猎人的一种方式,但视觉猎人很难做到这一点,"Benoit Byrd说。"。深海豚通过强壮而不是视力来追逐猎物。它们立即传输声音,并调整到附近跳过食物的回声。"RISSO海豚不会在视觉上追逐鱿鱼,所以我们需要考虑更多的因素。
昼夜的垂直运动有效地影响了从海面到海底的海洋环境。它通过将靠近海面的成熟水域连接到海底深处,形成了一个遥远的海洋食物网络。它绝不是碳循环的基本组成部分,而是为遥远海洋中碳储存提供载体。"这是一条有机运输路线,是能源和碳流经海洋的重要途径。考虑到这种巨大的迁徙是最终了解海洋福祉和我们不断变化的环境的基础。