灯笼鱼的海洋雪花固碳之旅

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深海生态的复杂性远超我们的想象，研究深海的困难程度远超想象，直到现在，人类对深海的了解还停留在极为肤浅的阶段。在海洋的200米到1000米的深处，科学家称为黎明区域，栖息着超过100万种未知物种，绝大多数都是人类所不了解的，其中的明星物种诸如洪堡鱿鱼、大王乌贼就生活在这个深度，深海的生态是否健康完整直接关系到地球和人类的前途命运，可能比我们之前的想象要重要多得多。

海洋中这个深度的霸主物种是灯笼鱼，体积虽小但是数量及其庞大，种类有200多种。几乎无处不在。灯笼鱼的拉丁语的名字LUMINOSA，意思是“发光”。根据比较保守的估计，灯笼鱼物种占深海生物量的65%，实际上灯笼鱼的总量仍是未知数，因为这种聪明的小鱼知道躲避深海拖网。

图片中的小鱼灯笼鱼 也许是地球上最重要的生物，没有之一，因为这种小鱼关系到地球气候的未来。

灯笼鱼被发现的历史不超过一百年，却是地球上分布最广，数量最多的脊椎动物，在二十世纪声纳被发明的年代，在全球各地三百至五百米的深海中，声纳探测都能测出一种独特而强大的声纳回波。这一声呐回波层如此深厚，向各个方向绵延几十几百公里。随着这一独特的现象被深入的研究，1945年加州大学的研究团队发现这一声呐反射层不仅广泛的存在，而且会每天周期性的上下移动：每天早上六点钟回波带从500米深处开始上浮到100米深处，到下午6点又逐渐返回500米的深度。这样的模式日复一日的循环互现，研究者认为这是鱼群迁徙行为形成的声呐反射。

栖息在黎明水层（200-1000米）的深海鱼类在日出之后到集体迁徙到日光层（0米-200米）觅食，在夜幕降临前迁徙回到黎明水层过夜，以避免被大型掠食者攻击。这种独特现象广泛存在于全球深海大洋之中。全球的声呐常常可以记录几十公里到几百公里长的声呐回波信号，这种每天发生的海洋垂直迁徙的规模远超所有其他陆生动物、鸟类。

这种大规模迁徙的主角却是一种身材不超过10厘米的小鱼—— 灯笼鱼。灯笼鱼有着深海鱼的典型特征：大眼睛用来在昏暗的深海寻觅食物，躲避掠食者；按身体比例来说大号头部和下颌，不仅能吞下尽可能大的猎物，而且支持更大的脑部，更聪明。快速游动并依据群体作掩护，不易被单独猎食。灯笼鱼的侧线对水压变化非常敏感，对潜在的猎食者、猎物都可以及时发现，甚至可以群组反应对逼近的深海拖网作出规避；身体有发光的侧点通知同类自己的位置所在，不同的闪光表达不同的意思，生物有机发光机制与OLED原理相似。发光的用途很多，例如：吸引异性、警告潜在的掠食者、伪装。灯笼鱼的另一个神奇之处在于每天的垂直迁徙之旅，虽然距离不长但是深度变化惊人，灯笼鱼以浅层海水的浮游生物为食。其占比巨大的鱼鳔支持每天几百米深度的巨大水压变化。灯笼鱼虽然知名度不高，但是对海洋生态意义巨大，鲸鱼、海豚、海狮、金枪鱼等大型海洋生物依赖灯笼鱼的丰富性和普遍性。对人类的意义则远超食物本身，地球表面广大的表层海域多数是没有太多生物富集的“荒漠”，然而在200-1000米深海物种多样性和丰度远超想象，依据70年代海底拖网数据分析后，人们认为灯笼鱼全球的生物量超过10亿吨，也就是1G吨，在2015年全球深海拖网渔船的渔获量为1亿吨。但是依据最新的卫星辅助测量和全球声呐组网反馈的数据，最新的的数据为全球深海生物量在50亿-60亿吨，相当于全球人口重量的30倍。毫无疑问这是动物界最大规模的迁徙活动，而且是每天全球各地都在发生的事情。

这种规模巨大的迁徙对人类的意义非同寻常，那就是：碳循环。海洋是地球上最大的碳库，总储量达40000G吨，相比之下全球土壤的碳储量2000G吨、永冻土为1700G吨、化石燃料2000G吨、地表植被500G吨、大气层850G吨、大气颗粒物沉淀为1750G吨（每G吨相当于10亿吨）。海洋毫无疑问是最具潜力的碳中和容器。自工业革命以来，人类排放的二氧化碳有超过40%被海洋吸收，除了海水和大气溶解的自然交互作用，还有一个非常重要的过程就是生物泵：在浅层海水的浮游动植物负责生产，浮游植物通过光合作用将溶解在海水里的碳转化成糖和淀粉类物质，释放出氧气，无机碳变为有机碳。浮游动物吞食浮游植物产生蛋白质，鱼类滤食浮游动物并形成食物链，这也是海洋的原初生产力。

海洋生物泵的规模和除碳效应在一直被低估和忽视，通过最近几十年的观测发现海洋生物泵效应有不断增加的趋势，这些也是整个海洋生态系的能量来源。在有机碳循环的生命周期内，有机碳在浅层海水生物体内被留存的时间从几月、几年到几十年不等，在生命周期内不断产生代谢物，例如排泄物、组织细胞、残骸等。共同形成被称为海洋雪花的现象。海洋雪花所携带的海洋表层营养物质被更深层的海洋动物利用和转化，这个有机碳的循环周期更长，长达数百年、数千年、数万年数十万数百万年甚至更久。这个过程就是海洋生物泵效应从大气中快速除碳并能够将其长久存储的基本原理。

以全球海域中的65亿吨的灯笼鱼为主的深海生物群落，每天在白天上浮浅层海水觅食，晚上返回深海休息，日复一日将上层海水中的营养物质或有机碳带到中层海水，再进一步通过食物链和排泄作用，形成了海洋雪花，也就是有机质海洋颗粒，最终沉降到海床上被底栖生物进一步利用和分解。最终这些碳的旅程来到了海床之上，随着生物体的死亡和代谢以有机碳的形式被最终固化在海床之上。在久远年代将以后变为岩层和地壳的一部分。可以说，如果没有海洋生物泵碳捕获的效应，全球增温幅度可能比现在还要快得多。海洋生物泵延缓了气候变化的脚步，降低了气候变化的严重后果。

依据最近的研究数据，全球所有的灯笼鱼约有65亿-100亿吨，每天吞食的浮游生物重量约为1亿吨。每年向深海转移的110亿吨的有机碳甚至更多，其中垂直迁徙生物泵作用的占比约为35%，海洋雪花占比为65%。相当于削减了人类每年向大气中排放的温室气体的一半以上，当然这是粗略的估计，如果说有什么人类可以作为的部分，无疑就是保护深海鱼类垂直迁徙的生物泵效应并扩大其规模。

如果结合前些年国外的海洋铁盐施肥的尝试，在广阔而贫瘠的洋面例如南太平洋释放合理程度的营养配比的铁盐，增加表层海水的营养程度，当然释放营养盐和浮游生物的配比需要精准。可以大大促进表层海水浮游生物的繁殖，快速吸收大气中的二氧化碳，通过光合作用转化为有机碳，再利用灯笼鱼为代表的食物链的生物泵效应，大量的温室气体可以被快速的有机化并沉入海床。人类不仅需要努力开发零碳能源，还应该慎重考虑从大气层中除碳的长期可行方案。灯笼鱼所代表的深海生物泵自然是不二之选。

如此重要的全球生物碳回收机制，但是整个过程我们仍然知道的太少，人类的无知可能会破坏这一平衡机制。随着日益增加的全球人口和对海洋食物的需求增加，浅层海域鱼类资源的衰退和枯竭，渔业将目光投向远海和深海，越来越多的深海鱼被人类捕获，然而深海生物的生命周期长，繁殖速率慢，例如超市里出售的所谓新西兰长寿鱼，一条2-3斤重的鱼竟然超过100岁，如此长的生命周期的鱼类一旦过度开发必定是灭绝或者数量剧减。但是更重要的是深海鱼类所形成的独特生物泵效应将随之削弱。要知道这也许是人类挽回气候变化生态失衡的重大机会。

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