數以兆計的微小浮游生物有可能相互協調晝夜垂直遷徙， 這些團體行動影響著海洋生態變化與碳循環！
每到傍晚，全世界有幾兆隻微小浮游動物（zooplankton）在海面下幾十公尺處懸浮，許多比米粒還小，等待訊號。長久以來，科學家認為這些浮游動物是隨波逐流的被動微粒，漂浮在海中，任由浪潮和水流隨意推動。然而，就在太陽即將下山之際，這群生物開始悄悄進行一趟上升之旅，往海面移動。
就在牠們攀升之時，其他浮游動物也成群加入：橈足類（copepod）、海樽（salp）、磷蝦（krill）和稚魚（fish larvae）。這些生物在夜裡停留在接近海面之處，然而當第一道晨光開始灑落海上時，牠們已經返回到海洋深處。隨著日落和日出以每24小時的規律從東向西移動：橫越太平洋，然後是印度洋、南海以及大西洋，一群又一群浮游動物進行著同樣的爬升之旅，然後隨著白晝來臨，又退回海洋深處。
●百億噸浮游動物 晝夜垂直遷徙
這種每日發生的海中群體運動稱為晝夜垂直遷徙（diel vertical migration），是地球上規模最大的生物規律性遷徙。目前估計，每天從事這種旅程的浮游動物約有100億噸之多，有些從水面下1000公尺處出發，實在是驚人的壯舉。旅程中，這些動物必須穿過條件迥異的區域：在水深300公尺處，水溫不到4℃，比起海面低了超過6℃，而水壓約為每平方公分32公斤，超過海面的30倍。為什麼如此巨量的微小動物每天反覆進行這種艱辛旅程？
●為吃及避免被吃 每天反覆旅程
簡單的答案是為了吃，以及避免被吃。白天時，弱小的浮游動物藏在黑暗深處，以躲避烏賊和魚類等掠食者。當天色漸暗，牠們便在夜晚的掩護下匆匆趕到海面，取食浮游植物（phytoplankton），也就是生活在海水表層數十至數百公尺的微小水生植物。
這只是晝夜垂直遷徙的大致情況，其中還有各種橫向流動和渦流。現在有了益加精良的聲納、自主式水下載具和更先進的DNA定序技術，研究人員開始了解其中細節。這些特定細節將能回答許多問題，關乎海洋食物網、全球碳預算，以及地球上的生命本質。
●日升夜降 浮游植物也會遷徙
數十年來科學家已知，有許多種類的浮游植物是可以移動的，有些浮游植物是透過釋放脂肪或改變體積來改變自己的浮力，有些則是揮舞自己如尾巴般的鞭毛。根據科學家的估計，海洋浮游植物中可能有半數物種經常進行垂直遷徙，移動幾公尺到幾十公尺，由下而上搬運營養物質，並由上而下傳送太陽能。這些微小生物或許要花幾小時、幾天甚至幾星期才能完成一趟垂直遷徙，有些會在路途中繁殖，讓後代繼續進行任務。
實驗室的研究不只確認了浮游植物會垂直移動，也發現它們的行為比過去想像的更為精細複雜。華盛頓州立大學的一個研究團隊設置了兩個兩公尺高的鹽水水槽，內有渦鞭藻（dinoflagellate），然後在其中一個水槽放入橈足類掠食者。
科學家在兩個水槽模擬典型晝夜循環時，觀察到飢餓的橈足類進行慣常的夜升日降活動，而浮游植物的行為則相反：在陽光照耀的白天往上移，夜裡則下降；這或許讓浮游植物照射到陽光的時間最大化，並使浮游植物被夜間覓食的浮游動物吃掉的風險降到最低。
然而令研究人員驚奇的是，有橈足類的水槽中，單細胞植物在夜裡會規律地潛入更深的地方，拉開自身與敵人的距離。沒有人知道這些浮游植物如何感知掠食者的行為，但正如研究人員發表於《海洋生態學進展叢刊》的論文中所說：「這種新觀察到的行為反應……可能在生態學上有重大意義。」
●海洋消失的碳 垂直遷徙可解謎
浮游植物的遷徙也會影響到氣候變遷的增溫幅度。1995年，科學家嘗試推估全球碳預算，他們計算海洋生態系釋放到大氣，以及從大氣中吸取的二氧化碳。但數字湊合不起來；消失於海洋表面的碳比算出來的要多。有位科學家在一次夜間潛水時，潛入一片有3900公尺深的黑暗海水，發現完全不一樣的生物相，促使她開始研究浮游植物的垂直遷徙。在海水表面，浮游植物從大氣中吸取大量二氧化碳，但通常不出幾天，很快就把許多碳釋放回空氣中。當浮游動物在夜裡游上來，吃掉這些浮游植物後，便成為一種生物運輸者，把碳搬運到深海，在那裡埋藏數百至數千年，而這場全球性的固碳過程讓地球「不會那麼熱」。
遷徙生物造成的固碳量在估算上有很大的變化，因為關於晝夜垂直遷徙仍有太多尚未釐清之處，獲取的資料將可改進氣候模型，讓科學家更了解氣候變遷如何改變這些生物的行為，以及這些行為如何影響氣候。伍茲赫爾海洋研究所的資深科學家布賽勒說：「對人類、對氣候都很重要但無法解答的大問題，其中許多都與這些遷徙生物有關。」
（摘錄，文中插題為編者所加）
【2022-10-24/聯合報/R17版/好讀周報科學力】
