新發現的海洋現象會周期性地讓近海海底陷入“黑夜”

一項最新研究揭示，一種此前未被系統定義的海洋現象正周期性讓近海海底陷入“黑夜”，持續時間從數日直至數周甚至數月，對依賴陽光的海洋生態系統構成嚴重威脅。研究團隊將這種由光照驟減引發的極端事件命名為“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顆粒同樣可以大幅削弱穿透水體的光線，使抵達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發生，海草床、巨藻森林等以光合作用為基礎的生境將首當其沖，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。

該研究發表在《Communications Earth & Environment》雜志上，由新西蘭懷卡托大學及新西蘭地球科學機構的研究人員牽頭，聯合美國加州大學圣塔芭芭拉分校等機構共同完成。論文提出的“暗波”概念，將那些“時間相對短暫但強度極高”的水下黑暗事件，從過去緩慢、漸進的水體渾濁化趨勢中區分出來，作為一種獨立的、可監測的極端事件類型。

加州大學圣塔芭芭拉分校海洋科學研究所生物學家鮑勃·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一的指標來比較不同海域中這些極端遮光事件的嚴重程度和空間尺度，這正是此次“暗波”框架試圖填補的空白。

論文第一作者、懷卡托大學的弗朗索瓦·托拉爾強調，光是驅動海洋生產力的基本因素，但在此之前，科學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烈的光照異常納入與海洋熱浪、酸化和缺氧類似的監測體系中。

為構建這套新框架，團隊系統分析了多個近岸海域的長期觀測數據。其中包括美國加州圣塔芭芭拉沿岸“長期生態研究站”（Santa Barbara Coastal LTER）長達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10年的水下觀測。研究人員還利用衛星影像反演，重建出新西蘭東海岸長達21年的海底光照估算數據，從而在大尺度、多時間跨度上識別暗波事件。

結果顯示，暗波事件在時間尺度上差異顯著，有的僅持續幾天，有的則可延續兩個多月。在最極端的情況下，抵達海床的陽光幾乎被完全阻斷，使當地生態系統在相當長的一段時間里處于“永夜”狀態。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，其中不少與強風暴和大型天氣系統同步出現，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，將其視作沿海生態退化的主要風險來源。然而，最新研究表明，即便是短期光照驟減，也足以對關鍵生態系統造成嚴重沖擊，且這種沖擊往往被忽視。托拉爾指出，短時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，而當黑暗持續存在時，其生態后果可能非常深遠。

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律和覓食節奏，增加生態系統的不穩定性。研究團隊認為，在氣候變暖、極端天氣日趨頻繁的背景下，與風暴和強降雨掛鉤的暗波事件，亟須納入沿海風險管理視野。

在監測層面，這一暗波框架為海洋環境評估提供了新的維度。目前科學界已建立多套指標體系，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間內遭受高強度光照壓力的海域。對于沿海社區、資源管理機構和保育組織而言，這有助于更精確地判斷生態系統何時、何地處于多重壓力疊加的狀態，從而制定更有針對性的應對策略。

由于圣塔芭芭拉沿岸長期生態研究站是全球少數持續在海底原位記錄光照的監測項目之一，米勒及其在加州大學圣塔芭芭拉分校的同事計劃在這一平臺上進一步拓展研究。他們希望系統評估沉積作用和濁度變化——包括火災、泥石流等陸源極端事件所觸發的泥沙輸入——如何影響加州近岸的巨藻森林及相關生態系統健康。

研究作者呼吁，隨著更多海區部署長期光照傳感器并加強衛星反演與現場觀測的結合，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“黑暗災害”與熱浪、酸化、缺氧等其他海洋極端過程一并納入監測和管理框架，沿海生態系統才可能在快速變化的氣候背景下獲得更大的生存與恢復空間。

編譯自/ScitechDaily