百慕大，汉密尔顿 — “好了，潜水器要向前倾斜了，这很正常。然后它会向后翻滚，稍微向后倾斜一点，这也正常。我们出发了！”
那是我的副驾驶 Kelvin Magee。我们两个赤脚坐在 Nomad 里面，这是一艘双人潜水器。船长发出指令，船员们操作起重机和杠杆。
潜水员在附近划桨，准备引导我们的路线或营救我们。每个人都很紧张，因为水面波涛汹涌。一个错误的浪头可能会把 7,000 磅重的 Nomad 抛到船尾。Magee 是 Nekton Mission 的成员，他拨动一个开关，我们为时四小时的海底之旅开始了。
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然后海洋吞没了我们。潜水器在四分钟内下降了 110 英尺，阳光逐渐消失。与因幽闭恐惧症而感到窒息相反，情况恰恰相反。逐渐减少的阳光展现出一片令人愉悦的广阔空间，充满了宁静。
当我们下降时，我的思绪飘向了下方的珊瑚以及它们在全球范围内的共同命运。许多生物将在全球变暖中败下阵来，但珊瑚礁尤其脆弱。
Nekton Mission 是由 30 个组织组成的联盟，正在进行历史上历时最长的海底调查。可以把它看作是海洋的体检。未来的团队将能够使用该任务的基线调查结果来绘制海洋将如何应对人为威胁（如全球变暖）。该项目由 XL Catlin 赞助，这是一家来自爱尔兰的全球保险公司，自 2009 年以来一直赞助类似的环境调查。所有工作都不是专有的，数据都是开放获取的，以便其他研究人员可以使用。
Nekton 科学家将沿着 Gully 海洋保护区（新斯科舍省附近的一个大型水下峡谷）航行，并将探索马尾藻海的漩涡环流。
今天是任务的第 16 天，Nekton 的首席科学家、牛津大学保护生物学家 Alex Rogers 正乘坐一艘名为 Nemo 的双人潜水器潜水。计划是在百慕大东南部的 Tiger 地点潜入 850 英尺深处。
“这个地方之所以被称为 Tiger 是因为这里有虎鲨，所以谁知道呢，你甚至可能会在水下看到海洋中壮观的掠食者之一，” Rogers 在当天早上在 Baseline Explorer（一艘 150 英尺长的研究船）上举行的准备会议上说。甲板上堆满了集装箱。有些集装箱装有来自 Project Baseline 的志愿者的潜水用品，Project Baseline 是一项由 10,000 名水下探险家组成的全球公民科学倡议。其他集装箱则装有设备齐全的实验室。
ScienceScope 加入了 Nekton 的这次航行，以回答一个重要的问题：地球上超过三分之一的珊瑚礁受到气候变化的威胁，但它们能适应吗？
大堡礁在去年年初提出了这个问题。尽管您可能在《Outside Magazine》上的一篇病毒式虚假报道中读到过，但整个珊瑚礁并没有死亡。然而，在 2016 年，大堡礁最北部 435 英里的区域遭受了白化——有记录以来规模最大的事件——该区域 67% 的珊瑚死亡。白化事件在 1998 年和 2002 年覆盖了中部和南部珊瑚礁，这意味着大堡礁 134,000 平方英里的绝大部分面积在过去 20 年中遭受了大规模白化。如果大堡礁（世界上最大的珊瑚礁生态系统）完全死亡，澳大利亚经济将损失 57 亿美元。
“人们没有意识到我们试图拯救的生物体有意大利那么大，”布里斯班昆士兰科技大学的海洋研究员 Brett Lewis 通过电话告诉我。Lewis 研究珊瑚白化的机制——它是如何一步一步发生的。
白化并不总是杀死珊瑚。这是虫黄藻珊瑚（一种从嵌入在其珊瑚虫中的藻类中吸收营养的物种）采用的一种生存策略。当藻类面临持续的变暖或其他压力时，它们的光合作用会分解，并产生被称为“活性氧”的有害物质，就像有毒废物一样。
珊瑚通过排出藻类来做出反应——而且这可能是剧烈的！当 Lewis 和同事将蘑菇珊瑚 Heliofungia actiniformis 暴露在实验室水箱中较长时间的热量下时，这些生物的反应就像气球一样膨胀和收缩，排出藻类。
“想象一下，你或我只是坐在那里，突然我们的组织膨胀到我们当前大小的 340%，”Lewis 说。“这种膨胀是非常新的。这是首次在珊瑚白化中记录到这种情况。”
暴露于热应激下的 Heliofungia actiniformis 珊瑚
然而，这不会是最后一次。一旦温度下降，藻类种群恢复，珊瑚就可以从白化中恢复过来。（Lewis 实验中的珊瑚已经恢复，并且今天还活着）。
但是，全球变暖导致的海水温度升高意味着藻类和珊瑚可能在白化事件之间有更少的恢复时间。这就是为什么当厄尔尼诺现象在 2016 年初袭击大堡礁北部时，珊瑚大量死亡的原因。
仔细观察，一种模式就会显现出来。最严重的破坏往往发生在浅水珊瑚中，这是全球范围内可见的趋势。根据全球珊瑚礁监测网络的一份报告，到目前为止，世界五分之一的浅水珊瑚礁已经消失。Rogers 和其他人预测，大规模白化事件曾经是十年一次的事件，到 2050 年，对于大多数浅水珊瑚来说，将每年发生一到两次。
除非珊瑚自己搬走，否则这是一个可怕的预测。
当温度升高时，珊瑚能向深处移动吗？
当 Nemo 和 Nomad 潜入更深的的大西洋时，蓝色加深了，因为海水更容易吸收阳光中的红色、橙色和黄色。想象一下深夜和黎明前的阴影之间的色调，你就会知道那种颜色了。
我们冒险进入了中光层带——一个更冷、热稳定性更高的区域，可能成为受白化影响的珊瑚的避难所。
位于水下 131 到 500 英尺以上，这个暮光带逃脱了变暖的水域和其他人为威胁，如废物径流，这些威胁往往聚集在海面附近。大多数中光层珊瑚礁是 18,000 年前大陆坡上遗留下来的，当时海平面比今天低 400 英尺。与地表珊瑚不同，中光层物种是依赖藻类的珊瑚和其他以海洋生物为食的珊瑚的混合体。
所有珊瑚都始于微小的幼虫，幼虫被洋流冲走，然后在某个地点附着。因此，像 Rogers 这样的科学家正在研究珊瑚礁的连通性——浅水珊瑚礁物种在中光层带也存在的程度。中光层珊瑚礁可以在危机时期充当浅水珊瑚和鱼类的迁徙站，这被称为深水避难所假说。
Magee 打开了 Nomad 的灯，露出了遍布百慕大陡峭海底的珊瑚花园。我们看到了成群的蝴蝶鱼和粉红色粗舌鲈鱼在扭曲的丝珊瑚、柳珊瑚和水螅珊瑚（一种不规则的柳珊瑚）中游动。霓虹绿色的海鳝从海底伸出脖子。哦，看！一只海螯虾！
潜水器配备了拍摄设备，因此研究人员可以记录生物多样性。每个潜水器都配备了低功率激光器，用作水下标尺。通过向海底发射脉冲，激光器可以判断物理透视，以便团队可以测量鱼类和珊瑚的大小。
一条五英尺长的狗鲨从天然桥梁后面猛地冲出来，然后飞快地游走了。它的离开引发了一个问题：当这么多生物逃走时，这项调查如何掌握栖息地的全部多样性？
答案是环境 DNA。Rogers 通过无线电解释了这个概念，当时 Nemo 以 850 英尺的深度在我们旁边巡航。
“这个想法是，当环境中有动物和其他生物存在时，它们会释放细胞，” Rogers 说。皮肤细胞、鳞片和粪便被留下，里面装满了 DNA。想象一下，如果你把手放在一大杯水里，一些细胞会从你的手上脱落。科学家可以取走水并对其进行测序。一套长塑料瓶悬挂在 Nomad 的船头，就是为了这个目的。
稍后，生物调查数据将被收集起来，并在 Nekton 的研究团队中共享。百慕大海洋科学研究所的珊瑚礁生态学家 Gretchen Goodbody-Gringley 参与了该项目。当 Rogers 和我沿着海底航行时，Goodbody-Gringley 和一支 Project Baseline 潜水员团队在更靠近水面的地方进行了类似的调查。
“Alex 以前研究深海珊瑚，后来转向中光层带，而我从浅海开始，后来转向中光层带，” Goodbody-Gringley 说。“所以在某种意义上，我们正在汇合。”
潜水员的双管水箱看起来像是雅克·库斯托的发明，但这些设备实际上是最先进的循环呼吸器系统，可以回收他们呼出的空气。它允许超长时间的潜水，而风扇驱动的潜水助力器对此有所帮助。
“如果我们只做 300 英尺的横断面并直接上来，我们将不得不减压大约三个小时，” Project Baseline 主任 Todd Kincaid 后来在船的甲板上说。但是借助潜水助力器，潜水员可以每小时 1.5 英里的速度行进，并沿着海底的缓坡前进，同时在 300 英尺、200 英尺、100 英尺和 50 英尺的深度收集观测数据。这个过程大约需要三个小时，因此他们可以在工作时减压。
环境 DNA 测序和视觉调查共同提供了百慕大生物多样性和浅海和中光层栖息地之间连通性的广泛图景。
回归现实
就这样吗？中光层珊瑚来拯救了！没那么快。
“我们仍然不真正了解所有这些珊瑚礁在哪里，那里生活着什么，以及这些群落如何运作，”杜克海洋实验室的珊瑚礁生态学家 Daniel Holstein 说，他与 Nekton 无关。
Holstein 支持所谓的“深海珊瑚礁避难所”假说。他的研究发现，相对于浅水珊瑚，深海珊瑚每个珊瑚虫产生的卵更多。
然而，在某些地区，深海和浅海珊瑚并没有被洋流连接起来，因此幼虫迁徙可能自然而然地是不可能的。研究人员正在考虑在实验室中饲养某些类型的珊瑚，然后将它们重新引入中光层带。但首先他们需要知道哪些物种已经可以在那里生存。然而，很明显，一些浅水物种（优雅、细长的鹿角珊瑚）无法完成迁徙，Holstein 说。它们过于依赖藻类和阳光。
维尔京群岛大学珊瑚礁生态学家 Tyler Smith 说，加勒比海的情况就是如此。2005 年的白化事件和疾病已经危及到贴近地表的珊瑚的多样性。鹿角珊瑚和枝状鹿角珊瑚急剧减少，Smith 说。
他的团队去年报告说，维尔京群岛附近的中光层珊瑚礁也容易受到白化的影响。由于海底的形状，洋流可以将温暖的表层水向下推，使中光层珊瑚在热浪期间面临风险。这一观察结果表明，深海珊瑚礁避难所假说可能仅适用于特定地点。之前在巴拿马附近东太平洋的观察发现，多次厄尔尼诺现象摧毁种群后，中光层火珊瑚重新populate了浅水区域。例如，巴拿马附近的火珊瑚曾经一度消失了 2500 年，然后又回来了。
Smith 认为该假说需要修改。珊瑚的生存不是由寒冷和深海与温暖和浅海决定的。而是相对于正常温度的变化。
“你真正需要的是相对于其平均条件保持持续凉爽的环境，”Smith 说。因此，如果珊瑚已经适应了特定区域反复的温度波动，那么这些珊瑚礁可能会在未来的气候变化中持续存在。因此，Goodbody-Gringley、Rogers、Nekton 和大量的生态学家正在全球各地奔波，试图确定哪些珊瑚生态系统最脆弱。
当 Nemo 和 Nomad 离开海底时，珊瑚森林逐渐消失在背景中，但科学家的担忧依然存在。潜水器与我们的气泡竞相浮出水面。我告别了海参和海螯虾。我们潜水器的穹顶突破了水面。现实回归了。
本文经 PBS NewsHour 许可转载。它于 首次发表于 2017 年 1 月 12 日。