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Mar. 31 2025

科學家窺看了冰山底下的海洋,結果發現和萬花筒ㄧ樣繽紛的海洋生物

  • 這種冥河水母(phantom jellyfish)可以長到非常大:其傘狀體(狀如雨傘的身體部位)直徑可以超過1公尺。四條彷彿彩帶ㄧ般的觸手,可長達10公尺以上。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

    這種冥河水母(phantom jellyfish)可以長到非常大:其傘狀體(狀如雨傘的身體部位)直徑可以超過1公尺。四條彷彿彩帶ㄧ般的觸手,可長達10公尺以上。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

  • 在研究船「法爾科號(續)」上,海洋生態學家克里斯蒂安.奧迪亞在船上的網路實驗室中透過顯微鏡檢視一隻海星。Photograph by Alex Ingle / Schmidt Ocean Institute

    在研究船「法爾科號(續)」上,海洋生態學家克里斯蒂安.奧迪亞在船上的網路實驗室中透過顯微鏡檢視一隻海星。Photograph by Alex Ingle / Schmidt Ocean Institute

  • 一株碩大的海綿、一簇海葵和其他生物,出現在一處深達230公尺的海床上,這片地方一直到最近都還被喬治六世冰棚(南極洲一座漂浮冰山)覆蓋住。海綿的成長非常緩慢,有時候一年還長不到2公分。因此,該樣本的大小顯示這個群落已經活了幾十年、甚至可能有幾百年了。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

    一株碩大的海綿、一簇海葵和其他生物,出現在一處深達230公尺的海床上,這片地方一直到最近都還被喬治六世冰棚(南極洲一座漂浮冰山)覆蓋住。海綿的成長非常緩慢,有時候一年還長不到2公分。因此,該樣本的大小顯示這個群落已經活了幾十年、甚至可能有幾百年了。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

  • 一隻章魚棲息在南極洲外柏令豪森海中約1128公尺深處的海床上。這處生態系所在之處有好幾條海底峽谷。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

    一隻章魚棲息在南極洲外柏令豪森海中約1128公尺深處的海床上。這處生態系所在之處有好幾條海底峽谷。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

  • 這種冥河水母(phantom jellyfish)可以長到非常大:其傘狀體(狀如雨傘的身體部位)直徑可以超過1公尺。四條彷彿彩帶ㄧ般的觸手,可長達10公尺以上。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

    這種冥河水母(phantom jellyfish)可以長到非常大:其傘狀體(狀如雨傘的身體部位)直徑可以超過1公尺。四條彷彿彩帶ㄧ般的觸手,可長達10公尺以上。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

  • 在研究船「法爾科號(續)」上,海洋生態學家克里斯蒂安.奧迪亞在船上的網路實驗室中透過顯微鏡檢視一隻海星。Photograph by Alex Ingle / Schmidt Ocean Institute

    在研究船「法爾科號(續)」上,海洋生態學家克里斯蒂安.奧迪亞在船上的網路實驗室中透過顯微鏡檢視一隻海星。Photograph by Alex Ingle / Schmidt Ocean Institute

  • 一株碩大的海綿、一簇海葵和其他生物,出現在一處深達230公尺的海床上,這片地方一直到最近都還被喬治六世冰棚(南極洲一座漂浮冰山)覆蓋住。海綿的成長非常緩慢,有時候一年還長不到2公分。因此,該樣本的大小顯示這個群落已經活了幾十年、甚至可能有幾百年了。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

    一株碩大的海綿、一簇海葵和其他生物,出現在一處深達230公尺的海床上,這片地方一直到最近都還被喬治六世冰棚(南極洲一座漂浮冰山)覆蓋住。海綿的成長非常緩慢,有時候一年還長不到2公分。因此,該樣本的大小顯示這個群落已經活了幾十年、甚至可能有幾百年了。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

  • 一隻章魚棲息在南極洲外柏令豪森海中約1128公尺深處的海床上。這處生態系所在之處有好幾條海底峽谷。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

    一隻章魚棲息在南極洲外柏令豪森海中約1128公尺深處的海床上。這處生態系所在之處有好幾條海底峽谷。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

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由巨大的海蜘蛛、章魚和其他奇特海洋生物組成的隱藏生態系,顯示就算被厚厚的冰層隔絕封鎖在海底,生命也同樣能蓬勃生長。

一株碩大的海綿、一簇海葵和其他生物,出現在一處深達230公尺的海床上,這片地方一直到最近都還被喬治六世冰棚(南極洲一座漂浮冰山)覆蓋住。海綿的成長非常緩慢,有時候一年還長不到2公分。因此,該樣本的大小顯示這個群落已經活了幾十年、甚至可能有幾百年了。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

一株碩大的海綿、一簇海葵和其他生物,出現在一處深達230公尺的海床上,這片地方一直到最近都還被喬治六世冰棚(南極洲一座漂浮冰山)覆蓋住。海綿的成長非常緩慢,有時候一年還長不到2公分。因此,該樣本的大小顯示這個群落已經活了幾十年、甚至可能有幾百年了。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

2025年1月13日,南極洲龐大的喬治六世冰棚(George VI Ice Shelf),崩裂出一塊大小跟芝加哥差不多的冰山,在附近研究船上的科學家就趁機做了件以前沒人做過的事。他們駛往這處區域,去看看這片因為好比全世界最大的石頭突然被拿起來、而新近暴露出來的海床底下,藏了些什麼東西。

海洋中幾乎處處都有生物,從陽光普照的淺水處,到漆黑、有時甚至還有火山的深海都有。施密特海洋研究所(Schmidt Ocean Institute)的研究船「法爾科號(續)」(R/V Falkor (too))上的研究團隊很有信心,他們一定會在目的地找到動物。但他們所發現的爆量生物──有海綿、巨大的海蜘蛛、南極冰魚、章魚、碩大的珊瑚、海葵和飄逸的深海水母所構成的森林──讓大家都震撼不已。

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海洋生物的適應力與極端的韌性廣為人知。「會找到生物並不是那麼令人意外。」倫敦大學學院的地球物理學家和冰川學家、也是遠征隊成員的莎夏.蒙泰利(Sasha Montelli)說。不過「讓生物學家驚喜的,是這片地方的生物超級豐富──如此繽紛、如此精采。」

「這告訴我們的是,冰棚底下的生態系生機蓬勃、非常多樣、也非常健全。」派翠西亞.伊斯奎特(Patricia Esquete)說,她是葡萄牙亞未洛大學的海洋生態學家,也是遠征隊的成員。而這種多樣性,給了科學家一個等待解開的謎。

一隻章魚棲息在南極洲外柏令豪森海中約1128公尺深處的海床上。這處生態系所在之處有好幾條海底峽谷。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

一隻章魚棲息在南極洲外柏令豪森海中約1128公尺深處的海床上。這處生態系所在之處有好幾條海底峽谷。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

通常,深海生態系能得到的養分,是從海洋表層沉落到海底的。但這片區域被厚達152公尺的冰蓋住了不知多久的歲月,代表這些小動物一定是靠其他方式取得營養。

「讓這些生態系可以建立、並得以存活的到底是哪些機制?」伊斯奎特說。遠征隊希望在該處期間所記錄到的超大量海洋與環境資料能提供一些確鑿的證據,並揭開他們在這裡發現的生物有沒有原本不知道的新物種。

「能看看他們到底發現了些什麼,真的非常令人期待。」並未參與這次遠征的南安普敦大學深海生態學家強.寇普利(Jon Copley)說。

一片芝加哥大小的驚喜

研究船「法爾科號(續)」航遍世界各地,希望能解開各種海洋之謎。而在1月,這艘船剛好就在南極洲附近探索冰寒的水域。生態學家在找尋奇特的生物,物理海洋學家和地球科學家則是在研究南冰洋,這個地方是二氧化碳排放的重要碳匯。

當他們航行在柏令豪森海(Bellingshausen Sea)時,他們會看這一片海域的衛星影像(幾乎每天更新)。「我們發現,就在旁邊,有一塊巨大的冰山正要冰裂。」蒙特利說。後來被命名為A-84的這座冰山,從南極半島上斷裂下來,很快就漂開了。

這種冥河水母(phantom jellyfish)可以長到非常大:其傘狀體(狀如雨傘的身體部位)直徑可以超過1公尺。四條彷彿彩帶ㄧ般的觸手,可長達10公尺以上。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

這種冥河水母(phantom jellyfish)可以長到非常大:其傘狀體(狀如雨傘的身體部位)直徑可以超過1公尺。四條彷彿彩帶ㄧ般的觸手,可長達10公尺以上。Photograph by ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

冰棚和冰棚底下的地方,是出了名的難研究。這次倒是非常方便,A-84剛好暴露出底下一片面積約541平方公里的海床區域,讓大家都能見識見識。

「我們立刻決定改變採樣計畫,前往那片沒多久前都還蓋在冰棚底下的區域。」主持這次遠征計畫的劍橋大學物理海洋學家蘿拉.席莫利(Laura Cimoli)說。

當研究船抵達時,他們一點時間都不浪費,立刻就部署了監測技術,包括遙控潛水器「水下巴斯提安」(SuBastian)和可以蒐集水柱資訊的自主機器人。

他們很快就發現,這片地方的生物顯然比任何人所預期的都更為豐富。「有非常多物種,占據了多樣的生態棲位,且具備多樣的功能特徵,伊斯奎特說。

為了判斷這個生態系到底已經存在多久時間,他們轉而觀察海綿。這種動物通常長得很慢,每年大概只會長個2、3公分。但這片深淵中的海綿實在太巨大了,一定已經在這裡長了幾十年、甚至上百年。

由海中河流餵養

發現生物這件事,本身並不令人意外。

「有許多生物可以在黑暗、寒冷的水域蓬勃生長,所以冰棚下能建立起這樣的群落是很合理的,因為冰棚不但能藏起這個群落,也能保護這個群落,不受海面上的活動和開發影響。」並未參與這次遠征的佛羅里達國際大學深海生物學家丹妮爾.德里歐(Danielle DeLeo)說。

然而,在一個直到最近都處於封閉環境的地方,能看到這麼多樣的不同生物,這就很特別了。事實上「這跟我們在南極洲其他沒有被冰層覆蓋的地方看到的海床生物很像。」寇普利說──但這怎麼可能呢?

在陽光充足的淺水域,會有浮游植物藻類生長。到了晚上,名為磷蝦的小型甲殼動物就會大啖這些藻類,吃飽之後,磷蝦就會往下沉入海洋深處,把養分一起帶到海床(包括透過牠們的糞便),滋養、餵飽海洋深處的居民。

在研究船「法爾科號(續)」上,海洋生態學家克里斯蒂安.奧迪亞在船上的網路實驗室中透過顯微鏡檢視一隻海星。Photograph by Alex Ingle / Schmidt Ocean Institute

在研究船「法爾科號(續)」上,海洋生態學家克里斯蒂安.奧迪亞在船上的網路實驗室中透過顯微鏡檢視一隻海星。Photograph by Alex Ingle / Schmidt Ocean Institute

如果海床上方懸浮著一片龐大的冰蓋,這種狀況就不會發生。冰蓋會讓浮游植物無法繁衍,也不會有養分可以下沉。

「我們原本的預期是,因為這些生態系得不到海面上的光合作用供應,所以這些生態系會比較貧瘠,也沒有那麼健全。」伊斯奎特說。

他們發現的豐富生態系,顯示「來到這裡的食物一定是洋流帶來的,從冰棚底下流進來。」寇普利說。這說得通,因為海洋學家已經測繪出在南極洲這部分區域的水下河流既有流進、也有流出。

「我們發現了長壽物種,這個事實顯示這裡真的有橫向輸送,主要是來自喬治六世冰棚的冰川融水,可能就是滋養了這片新近才從冰棚底下露出的區域中繁茂生物的營養來源。」席莫利說。

不過還有許多生物學、地理學和化學樣本等著要處理,因此還有許多問題尚未解答。伊斯奎特在猜測,不知道這個生態系接下來會怎麼發展,因為牠們頭上的冰塊屋頂已經不在了。

席莫利好奇的則是這座冰山的形成會如何攪動上層海洋,為不同水層帶來亂流。她也想知道這座冰山投奔自由之後會如何影響這個地區的海洋循環。

在這個時候,生態學家也正在搞清楚他們對南極海洋深處所知道的知識變化得有多快。

多虧了A-48,他們現在得以「一窺南極洲底下豐富的海床生命,能延伸到這漂浮冰棚底下多遠的地方。」寇普利說。

 

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