麻省理工科學(xué)家探索“海洋死亡區(qū)”，繪制海洋缺氧區(qū)三維地圖

文｜陳根

氧氣是維持生命的基本物質(zhì)，海洋中幾乎到處都有生命，除了某些地方氧氣自然驟降，水域變得不適合大多數(shù)有氧生物生存，這些荒涼的水域被稱為“缺氧區(qū)”（ODZs）。盡管它們占海洋總體積不到1％，但它們是一氧化二氮的重要來源，在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著不可或缺的角色。

缺氧區(qū)是自然發(fā)生的大面積、持續(xù)性的海洋區(qū)域，是海洋微生物吞噬下沉浮游植物和周圍所有可用氧氣的結(jié)果。具體來說，氧氣濃度在海洋中的分布并不是均勻的，其一般分布特征是海洋上層多、底層少，高緯度多、低緯度少，但在一些特殊時(shí)間段或者特殊海域，海洋中的氧氣會(huì)特別少。

長(zhǎng)期生活在氧氣濃度無(wú)法滿足自身生存需要的魚類，只有兩個(gè)選擇：要么逃離這片缺氧海域，要么等著窒息而死。缺氧的海洋區(qū)域是無(wú)法支撐大規(guī)模的魚群生存的，所以又稱為“海洋死亡區(qū)”。

近日，麻省理工的研究人員使用一種新方法處理了超過40年的海洋數(shù)據(jù)，包括許多由研究船和部署在熱帶太平洋的自主機(jī)器人進(jìn)行的近1500萬(wàn)次測(cè)量。研究人員匯編并分析了這些數(shù)據(jù)，生成了不同深度的缺氧區(qū)地圖。

在過去的研究里，研究船主要通過把瓶子扔到不同深度的海域拖起海水，然后由科學(xué)家測(cè)量海水中的氧氣來探索這些地區(qū)。但測(cè)量真正的零氧時(shí)，深度部署的瓶子里會(huì)盛滿氧氣，從而浸出到樣品中，夸大測(cè)量的真實(shí)值。

在該研究中，研究人員采用了一種不同的方法——使用測(cè)量數(shù)據(jù)不是看它們的真實(shí)值，而是看這個(gè)值在水體中如何變化。

研究人員使用傳感器改變其浮力以測(cè)量不同深度的水，這些傳感器通過測(cè)量各種信號(hào)，包括電流的變化或由光敏染料發(fā)出的光的強(qiáng)度，以估計(jì)溶解在水中的氧氣量。與代表單一離散深度的海水樣本不同，這些傳感器在水柱中下降時(shí)能夠連續(xù)記錄信號(hào)。

根據(jù)測(cè)量結(jié)果，研究人員繪制出熱帶太平洋中兩個(gè)主要的缺氧區(qū)，其可作為今天ODZ位置的一個(gè)參考。未來，該團(tuán)隊(duì)希望通過持續(xù)的測(cè)量來增加這個(gè)地圖集，以更好地追蹤這些區(qū)域的變化，并預(yù)測(cè)它們?nèi)绾坞S氣候變化而改變。