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麻省理工科学家探索“海洋死亡区”,绘制海洋缺氧区三维地图

2021-12-31 11:55
陈述根本
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文|陈根

氧气是维持生命的基本物质,海洋中几乎到处都有生命,除了某些地方氧气自然骤降,水域变得不适合大多数有氧生物生存,这些荒凉的水域被称为“缺氧区”(ODZs)。尽管它们占海洋总体积不到1%,但它们是一氧化二氮的重要来源,在生态系统中扮演着不可或缺的角色。

缺氧区是自然发生的大面积、持续性的海洋区域,是海洋微生物吞噬下沉浮游植物和周围所有可用氧气的结果。具体来说,氧气浓度在海洋中的分布并不是均匀的,其一般分布特征是海洋上层多、底层少,高纬度多、低纬度少,但在一些特殊时间段或者特殊海域,海洋中的氧气会特别少。

长期生活在氧气浓度无法满足自身生存需要的鱼类,只有两个选择:要么逃离这片缺氧海域,要么等着窒息而死。缺氧的海洋区域是无法支撑大规模的鱼群生存的,所以又称为“海洋死亡区”。

陈根:麻省理工科学家,绘制海洋缺氧区三维地图

近日,麻省理工的研究人员使用一种新方法处理了超过40年的海洋数据,包括许多由研究船和部署在热带太平洋的自主机器人进行的近1500万次测量。研究人员汇编并分析了这些数据,生成了不同深度的缺氧区地图。

在过去的研究里,研究船主要通过把瓶子扔到不同深度的海域拖起海水,然后由科学家测量海水中的氧气来探索这些地区。但测量真正的零氧时,深度部署的瓶子里会盛满氧气,从而浸出到样品中,夸大测量的真实值。

在该研究中,研究人员采用了一种不同的方法——使用测量数据不是看它们的真实值,而是看这个值在水体中如何变化。

陈根:麻省理工科学家,绘制海洋缺氧区三维地图

研究人员使用传感器改变其浮力以测量不同深度的水,这些传感器通过测量各种信号,包括电流的变化或由光敏染料发出的光的强度,以估计溶解在水中的氧气量。与代表单一离散深度的海水样本不同,这些传感器在水柱中下降时能够连续记录信号。

根据测量结果,研究人员绘制出热带太平洋中两个主要的缺氧区,其可作为今天ODZ位置的一个参考。未来,该团队希望通过持续的测量来增加这个地图集,以更好地追踪这些区域的变化,并预测它们如何随气候变化而改变。

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