一項(xiàng)最新研究揭示，一種此前未被系統(tǒng)定義的海洋現(xiàn)象正周期性讓近海海底陷入“黑夜”，持續(xù)時(shí)間從數(shù)日直至數(shù)周甚至數(shù)月，對依賴陽光的海洋生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。研究團(tuán)隊(duì)將這種由光照驟減引發(fā)的極端事件命名為“海洋暗波（marine darkwave）”，并首次提出一套用于識別和量化這類水下“停電”的評估框架。

科學(xué)家指出，正如云層、煙霧和霧霾會遮蔽天空，在水下，泥沙徑流、有害藻華以及大量有機(jī)顆粒同樣可以大幅削弱穿透水體的光線，使抵達(dá)海床的光照驟降至接近全黑的程度。一旦這種極端遮光持續(xù)發(fā)生，海草床、巨藻森林等以光合作用為基礎(chǔ)的生境將首當(dāng)其沖，隨之受到影響的還包括依賴這些生境的魚類、鯊魚以及大型海洋哺乳動物。

該研究發(fā)表在《Communications Earth & Environment》雜志上，由新西蘭懷卡托大學(xué)及新西蘭地球科學(xué)機(jī)構(gòu)的研究人員牽頭，聯(lián)合美國加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校等機(jī)構(gòu)共同完成。論文提出的“暗波”概念，將那些“時(shí)間相對短暫但強(qiáng)度極高”的水下黑暗事件，從過去緩慢、漸進(jìn)的水體渾濁化趨勢中區(qū)分出來，作為一種獨(dú)立的、可監(jiān)測的極端事件類型。

加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校海洋科學(xué)研究所生物學(xué)家鮑勃·米勒指出，光照水平對藻類、海草和珊瑚等光合生物至關(guān)重要，任何削弱海床光照的因素都可能對它們造成沖擊。然而，過去科研界缺乏一套統(tǒng)一的指標(biāo)來比較不同海域中這些極端遮光事件的嚴(yán)重程度和空間尺度，這正是此次“暗波”框架試圖填補(bǔ)的空白。

論文第一作者、懷卡托大學(xué)的弗朗索瓦·托拉爾強(qiáng)調(diào)，光是驅(qū)動海洋生產(chǎn)力的基本因素，但在此之前，科學(xué)界并沒有一種一致的方法來界定“水下光照極端削弱”的事件。在他看來，將暗波納入事件化框架，有助于把這種短期但強(qiáng)烈的光照異常納入與海洋熱浪、酸化和缺氧類似的監(jiān)測體系中。

為構(gòu)建這套新框架，團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)分析了多個近岸海域的長期觀測數(shù)據(jù)。其中包括美國加州圣塔芭芭拉沿岸“長期生態(tài)研究站”（Santa Barbara Coastal LTER）長達(dá)16年的海底光照記錄，以及新西蘭豪拉基灣/蒂卡帕·莫阿納及泰晤士灣近岸站點(diǎn)10年的水下觀測。研究人員還利用衛(wèi)星影像反演，重建出新西蘭東海岸長達(dá)21年的海底光照估算數(shù)據(jù)，從而在大尺度、多時(shí)間跨度上識別暗波事件。

結(jié)果顯示，暗波事件在時(shí)間尺度上差異顯著，有的僅持續(xù)幾天，有的則可延續(xù)兩個多月。在最極端的情況下，抵達(dá)海床的陽光幾乎被完全阻斷，使當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)在相當(dāng)長的一段時(shí)間里處于“永夜”狀態(tài)。僅在新西蘭東海岸一帶，自2002年以來就記錄到約25至80次暗波事件，其中不少與強(qiáng)風(fēng)暴和大型天氣系統(tǒng)同步出現(xiàn)，例如“加布里埃爾”氣旋期間的極端遮光過程。

此前，科研和管理實(shí)踐更多聚焦于水體透明度緩慢下降這一長期趨勢，將其視作沿海生態(tài)退化的主要風(fēng)險(xiǎn)來源。然而，最新研究表明，即便是短期光照驟減，也足以對關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重沖擊，且這種沖擊往往被忽視。托拉爾指出，短時(shí)間的光照不足就能抑制巨藻森林、海草床和珊瑚的光合作用，而當(dāng)黑暗持續(xù)存在時(shí)，其生態(tài)后果可能非常深遠(yuǎn)。

除了對底棲光合生物造成直接壓力，暗波也可能改變上層食物網(wǎng)動物的行為模式。魚群、鯊魚以及海洋哺乳動物大量依賴光線進(jìn)行覓食、遷移和躲避捕食者，突如其來的“白天變黑夜”會打亂它們的晝夜節(jié)律和覓食節(jié)奏，增加生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，在氣候變暖、極端天氣日趨頻繁的背景下，與風(fēng)暴和強(qiáng)降雨掛鉤的暗波事件，亟須納入沿海風(fēng)險(xiǎn)管理視野。

在監(jiān)測層面，這一暗波框架為海洋環(huán)境評估提供了新的維度。目前科學(xué)界已建立多套指標(biāo)體系，用于追蹤海洋熱浪、酸化和缺氧等壓力源，而暗波的引入使研究者和管理者可以識別那些在短時(shí)間內(nèi)遭受高強(qiáng)度光照壓力的海域。對于沿海社區(qū)、資源管理機(jī)構(gòu)和保育組織而言，這有助于更精確地判斷生態(tài)系統(tǒng)何時(shí)、何地處于多重壓力疊加的狀態(tài)，從而制定更有針對性的應(yīng)對策略。

由于圣塔芭芭拉沿岸長期生態(tài)研究站是全球少數(shù)持續(xù)在海底原位記錄光照的監(jiān)測項(xiàng)目之一，米勒及其在加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的同事計(jì)劃在這一平臺上進(jìn)一步拓展研究。他們希望系統(tǒng)評估沉積作用和濁度變化——包括火災(zāi)、泥石流等陸源極端事件所觸發(fā)的泥沙輸入——如何影響加州近岸的巨藻森林及相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)健康。

研究作者呼吁，隨著更多海區(qū)部署長期光照傳感器并加強(qiáng)衛(wèi)星反演與現(xiàn)場觀測的結(jié)合，暗波事件的“全球地圖”有望逐步清晰。在他們看來，只有將這類水下“黑暗災(zāi)害”與熱浪、酸化、缺氧等其他海洋極端過程一并納入監(jiān)測和管理框架，沿海生態(tài)系統(tǒng)才可能在快速變化的氣候背景下獲得更大的生存與恢復(fù)空間。

編譯自/ScitechDaily