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地球与生命

深海地图上还有哪些未知?

你的探测船来到一片海底山上方。从有阳光的海面潜到漆黑的海底,会遇见谁?沿标尺看过五层水域以后,再给探测队挑一件工具去找答案。

海洋剖面示意图,海面上的探测船发出声波,水下机器人照亮海底坡面并能取样
从海面测深,再到海底观察和取样。试着在图里找到三种工具各自工作的地方。 乐学堂示意图,依据 NOAA 海洋探索资料绘制 · 图像出处

带着问题出发

这份案卷,哪里还没解开?

这座海底山的不同深度和坡面上,分别有哪些生物?

  1. 没拍过的坡面上,还生活着谁?

    还缺的线索 一段潜航画面只覆盖一条很窄的路线。许多山坡、沟底和深度还缺少近距离照片与标本。

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  2. 这次看见的生物,别处和别的季节也有吗?

    还缺的线索 一次下潜留下的是当地、当时的记录。还需要在不同地点和时间重复观察,才能描出更完整的生物分布。

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沿着下面的图片和记录,看看我们已经走到了哪一步。

下潜观察舱

沿着标尺潜进海洋

把小潜水器从海面开到海沟。点一下水层,看看阳光能到哪里,哪些动物在这里被研究人员发现。

立体海洋剖面 分段标尺 · 米
11000海沟最深处约在这里

每层等高展示,旁边的刻度告诉你实际分界。动物也会跨层活动,照片注明了拍摄深度、采集深度或活动水域。 分层出处

0–200 米

阳光层

靠近海面,阳光能照进水里,浮游植物可以利用光生长。岸边的浅水还可能有海草床和珊瑚礁,给动物提供食物和藏身处。

一只绿海龟伸展前鳍,在海面附近游动

绿海龟

常见觅食水域 · 沿岸浅水

长大的绿海龟会到浅水里找海草和海藻吃,还会浮到水面换气。看一看,它的前鳍像不像两把桨?

NOAA Fisheries · 查看大图 · 照片与资料

一群银灰色的黄鳍金枪鱼在蓝色海水中游动

黄鳍金枪鱼

幼鱼常活动于表层海水

黄鳍金枪鱼的身体两头收尖,像一支箭。幼鱼多待在表层,长大后也会游到更深的水里。

Jeff Muir/NOAA Fisheries · 查看大图 · 照片与资料

200–1000 米

微光层

越往下,白天的太阳光也越来越弱。一些鱼会向上看,找头顶掠过的影子。还有动物会自己发光,或收集从上面慢慢落下的食物碎屑。

管眼鱼的头部像透明罩,里面能看到绿色的眼睛

管眼鱼

这张照片拍于约 600 米

透明头罩里那对绿色的东西才是眼睛。眼睛能转动,让它既能朝上找食物,也能朝前看。

MBARI · 查看大图 · 照片与资料

吸血乌贼漂浮在水里,深红色的腕之间连着一层膜

吸血乌贼

已知活动深度约 600–900 米

它的腕之间有膜,张开时像披风。它会伸出细丝,收集从上方飘下来的碎屑。这些碎屑叫「海洋雪」。

MBARI · 查看大图 · 照片与资料

1000–4000 米

午夜层

潜到这里,已经没有阳光了,水也更冷,压在身上的水更多。有些动物在水中游,有些会停在海底。探测器通常要开灯,才能把它们拍清楚。

一条细长的鱼用延长的鳍条撑在泥沙海底

三脚架鱼

这张照片拍于约 1200 米

它用伸得很长的鳍条撑住身体,像在海底架起一副小三脚架。找找它的肚子和泥面之间隔了多远。

NOAA Ocean Exploration/Windows to the Deep 2021 · 查看大图 · 照片与资料

小飞象章鱼在深水中展开腕,头上有两片像耳朵的鳍

小飞象章鱼

这张照片拍于接近 4000 米处

它头上像耳朵的两片其实是鳍,可以帮它游泳。研究人员在莫纳峡谷的深处拍到了这一只。

NOAA Ocean Exploration/波多黎各深海探测 · 查看大图 · 照片与资料

4000–6000 米

深渊层

不少海底在这一带铺开,像又冷又暗的泥地。上面落下的碎屑会沉到海底,一些海胆和海参会沿着泥面寻找食物。

一只黄色、外形近似小金字塔的深海海胆在泥面上爬行

深海海胆

这张照片拍于约 4200 米

这只海胆的身体像一座小金字塔。研究人员看到它在软泥上爬行,身后留下一条痕迹。看看照片里它身上的细刺。

NOAA Ocean Exploration/Seascape Alaska · 查看大图 · 照片与资料

一只浅色海参贴着深海泥面,身体后端伸出长尾状结构

长尾深海海参

这张照片拍于约 5100 米

这只海参尾端翘起,前端能伸出红色的摄食触手。研究团队给它起了个绰号,叫「软糖松鼠」。

DeepCCZ 考察队/NOAA 海洋探索资料页 · 查看大图 · 照片与资料

6000 米以下

超深渊层

到了 6000 米以下,许多地方已经是狭长的海沟。水压还在增大。探测器能在一些海沟拍到狮子鱼,在更深的海沟底还采到过小型甲壳动物。

深海着陆器拍到的浅色狮子鱼,身体从头部向尾部渐细

深海狮子鱼

在小笠原海沟约 8336 米处拍到

研究人员把带相机的着陆器放到海沟底,记录到这条幼鱼。看看它宽宽的头和细细的尾巴。

Caladan Oceanic/Inkfish,东京海洋大学发布 · 查看大图 · 照片与资料

一只身体弯曲、分节的小型甲壳动物放在厘米标尺旁

海沟端足类

在马里亚纳海沟约 10500 米处采到

它是小型甲壳动物,看着有点像弯起来的小虾。这张是采上来后拍的照片,旁边的厘米标尺能帮你估计大小。

Paul Yancey、Anna Downing/Schmidt Ocean Institute · 查看大图 · 照片与资料

第一步

看看这些线索

想一想,每条线索能帮我们回答哪个问题?

  1. 声呐用回声量深浅

    观察到了什么
    船底发出声波。声波碰到海底再返回,探测设备记录回声到达的时间。
    它能说明什么
    科学家用这些测量拼出海底地形,找到山坡、沟谷和可以继续观察的地点。
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  2. 摄像机把海底带到眼前

    黄色的赫拉克勒斯号遥控水下机器人正在海底用灯照亮前方
    赫拉克勒斯号水下机器人。看看前方装了哪些工具,想一想下潜以后怎样把黑暗中的海底拍清楚。 Inner Space Center 与罗得岛大学,NOAA 海洋探索资料页 · 图像出处 · 查看大图
    观察到了什么
    有些水下机器人带着灯和摄像机,可以把沿途拍到的画面传回探测船。
    它能说明什么
    画面可以告诉我们镜头拍到的地方有什么生物,还能记录它们在做什么。
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  3. 取一点样本回去研究

    观察到了什么
    有些水下机器人能用机械手或专门的取样设备收集样本。
    它能说明什么
    遇到光靠外形难辨认的生物,研究人员可以在有许可时取样,在实验室观察更细小的特征。
    查看线索出处 ↓

把线索动起来看

留意画面里变了什么,也看看哪些地方还需要更多证据。

实拍短视频

把海底的镜头拉近

这是「深海发现者」号在阿拉斯加外海拍到的画面。先看看大范围的海底,再看看近处的生物。镜头拉近以后,哪些细节变得更清楚?约 14 秒,无声节选。

NOAA Ocean Exploration,Seascape Alaska 第 15 潜次 · 素材出处

第二步

试着做判断

已经有海底山的地图。想先看看山坡上有什么生物,最合适的下一步是什么?

点选一条,看看理由。

派带灯和摄像机的水下机器人沿坡拍摄。
这个判断有依据

对。先拍下生物的位置、外形和活动。遇到看不清、分不出的,再考虑更仔细地观察或取样。

继续用船底声呐多测几次水深。
再看看线索

多测几次能补充地形图。想知道动物长什么样,应该到山坡附近拍摄。

只从海面取一瓶水,看清整座山上有什么。
再看看线索

一瓶表层海水提供的是取样点附近的线索。要观察山坡上的生物,可以让机器人到现场。

第三步

写下调查结论

已经知道
地形图能帮助我们挑选下潜地点,摄像和取样可以补上当地的生物线索。
还在研究
这座海底山的不同深度和坡面上,分别有哪些生物?
下一步怎么查
沿不同深度拍摄几条路线,并记下每次观察的位置、深度和画面。
给家长和想多读一点的你

一条拍摄路线只能覆盖镜头扫到的地方。选择不同深度、不同朝向的坡面重复观察,可以减少把偶然看到的情形当成整座海底山特征的风险。

线索从哪里来

资料核对日期 · 原文需联网

  1. NOAA|我们探索了多少海洋?
  2. NOAA|多波束声呐怎样测绘海底
  3. NOAA|遥控水下机器人
  4. NOAA|阿拉斯加外海第 15 潜次的近距离观察
  5. NOAA|从阳光层到海沟的五个深度带
  6. NOAA Fisheries|绿海龟的外形、食物和浅水栖息地
  7. NOAA Fisheries|太平洋黄鳍金枪鱼的照片和活动水域
  8. MBARI|在约 600 米深处拍到的管眼鱼
  9. MBARI|吸血乌贼的活动深度和海洋雪
  10. NOAA|在约 1200 米拍到的三脚架鱼
  11. NOAA|莫纳峡谷的小飞象章鱼
  12. NOAA|在约 4200 米拍到的深海海胆
  13. NOAA|在约 5100 米拍到的深海海参
  14. 东京海洋大学|小笠原海沟 8336 米的狮子鱼观测
  15. Schmidt Ocean Institute|马里亚纳海沟约 10500 米处的端足类