圣伊格纳西奥湖，下加利福尼亚州 - 迁徙的季节再次来到墨西哥海岸温暖的蓝色水域。雌性灰鲸正在哺乳它们的新生幼崽，为它们下个月前往北极夏季觅食地的6000英里旅程做好准备。
这种迁徙是世界上任何野生哺乳动物中最长的迁徙之一，已经持续了数千年。这种水上航行越来越多地引发了关于气候变化如何影响生活在北极的物种的问题，北极是世界上受人类温室气体排放影响最剧烈的部分。
随着海洋和大气温度的升高，灰鲸以及其他北极居民，如海象、北极熊、冰海豹和北极狐，正在未知的变暖世界中艰难求生。由于水温升高和海冰减少，它们的栖息地和食物供应正在发生变化。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的重要故事的未来。
但人们对这条食物链知之甚少。对气候变化将如何改变这条食物链的了解更少。上周在迈阿密举行的北极状况会议上的科学家说，这代表了基础科学中一个令人担忧的空白。
由于难以克服数月黑暗的日子和无法通行的冰冻海域，这片水域是世界上最富饶的水域之一，但也是研究最少的。北极科学家说，他们才刚刚开始记录极地地区的生物多样性。他们不知道动物如何应对全球变暖，它们在哪里觅食，它们的冰冷栖息地如何受到影响，或者生态系统的食物网如何变化。
研究人员希望填补关键数据空白，以便他们可以建议如何最好地保护野生北极。他们说，随着西北航道开始全年开放，并且越来越多的通道提供了新的发展机会，保护至关重要。包括美国在内的各国都在争夺石油和天然气资源、丰富的鱼类供应以及旅游和商业船舶贸易。
海冰融化的时间提前，形成的时间推后。在过去三年中，海冰的范围——可以找到定义的最小海冰的海洋区域——处于30年卫星记录中的最低水平。
浮游生物、甲壳类动物和鱼类都是野生动物的食物，它们在海冰的动态边缘繁殖，那里漂浮在近岸浅水区上方。科学家说，当这个边缘从大陆架移动到深邃的开阔海域时，生产力就会下降，而以大型野生动物为食的海洋生物就会遥不可及。
这对今天在下加利福尼亚州水域避风的灰鲸来说是个问题。
在过去的30年里，随着北太平洋的洋流变暖，海冰逐渐融化变薄，鲸鱼最喜欢的脂肪海洋甲壳类动物——端足类动物在白令海觅食地的数量有所下降。带着幼崽的鲸鱼被迫游过白令海峡，在北冰洋中分散开来寻找替代食物。科学家说，它们正以更大的数量前往北冰洋的楚科奇海和波弗特海，甚至聚集在巴罗附近。
美国国家海洋和大气管理局的科学家说，近年来，这些通常从底部滤出小甲壳类动物的须鲸现在正在海洋水域中吃糠虾，甚至磷虾。它们必须吃掉更多的食物才能弥补失去的脂肪端足类动物的质量。“这就像用蔬菜代替牛排，”一位研究人员说。
鲸鱼专家充满希望。他们说，灰鲸是机会主义的觅食者，这使它们更有可能适应不断变化的气候。它们的祖先可以追溯到一百多万年前，并且已经经历了极端的地理变化。
但是适应需要时间，鲸鱼的数量已经从大约26,000只下降到17,000只。科学家将白令海生态系统的快速转变与数量下降联系起来，并且还不知道吃更广泛的食物是否足以稳定种群数量。
生物学家史蒂文·L·斯瓦茨乘坐一艘七人小艇在圣伊格纳西奥泻湖附近巡视，并用“你好，鲸鱼”问候经过的鲸鱼。斯瓦茨与南下加利福尼亚自治大学的教授豪尔赫·厄尔班·拉米雷斯共同指导泻湖的生态系统科学项目。
研究人员在2月至4月对泻湖中的鲸鱼进行普查，建立一个照片识别记录。该泻湖是该种群的三个下加利福尼亚州停留地之一。其他的是斯卡蒙泻湖和马格达莱纳湾。在任何一天，大约有250只灰鲸在泻湖中游泳，“窥探”在空中观察小船，然后靠近船只旁边或下方。每日计数包括20对只有几周大的雌性和正在哺乳的新生儿，它们是4月最后离开前往北方的人。
“了解北极发生的事情非常重要，”斯瓦茨说。“灰鲸以前的猎场已经消失了。我想知道它们在哪里可以找到食物。”
斯瓦茨说，如果它们找不到足够的食物，它们就无法完成前往下加利福尼亚州的艰苦旅程。“它们会变得很瘦然后死去。”
这种情况以前也发生过。在1997年的厄尔尼诺年，科学家记录了白令海东部有史以来最温暖的水温。一种小型浮游植物取代了正常的夏季浮游植物，对食物链的其余部分产生了深远的影响，据美国国家海洋和大气管理局的科学家称。浮游动物无法食用较小的浮游植物，它们的数量有所下降。结果，海鸟饿死了，鲑鱼数量下降。
1999年和2000年，数百只灰鲸在从墨西哥到阿拉斯加的北部迁徙中搁浅在海滩上。鲸鱼科学家在墨西哥统计了200只死鲸，并观察到十分之一的鲸鱼看起来很瘦。一种理论认为，鲸鱼在来到下加利福尼亚州交配和分娩时，由于食物供应不足，身体状况不佳。然后，它们根本无法返回北极觅食地。
北极的其他方面——海冰范围、温度波动——都得到了很好的研究。现在，包括费尔班克斯阿拉斯加大学、伍兹霍尔海洋研究所、马里兰大学和北极八国的其他科学院在内的几个主要北极研究所一直在要求将生物研究添加到长期进行的物理研究中。
一个建议是建立一个合作网络，称为分布式生物观测站。来自北极理事会八个国家的研究小组将在整个北极和亚北极地区建立环境采样站。每当研究船靠近某个站点时，它都会停下来收集生物信息。这样，季节性信息的空白就可以填补。过往的船只可以记录诸如浮游植物的丰度和分布，一直到鱼类、海洋哺乳动物和海鸟等特征。
“这将为我们提供一个时间序列，并使我们能够更好地解释正在发生的变化以及变化的速度，”位于朱诺的美国国家海洋和大气管理局渔业研究科学主任道格·德马斯特说。“这是一个脆弱的生态系统，需要保护，但也需要利用。”
在工业发展向前推进之前，环境团体和科学家一直在呼吁进行更多研究。“问题是我们还不知道如何以非常非常安全的方式进行开发，”安克雷奇国家奥杜邦协会的生物学家梅兰妮·史密斯说。她的团队与Oceana一起，本周发布了楚科奇海和波弗特海的北极地图集。
“我确实知道埃克森·瓦尔迪兹号石油泄漏事故在无冰区域非常难以清理。我们还不知道如何在破碎的浮冰中清理石油泄漏，”史密斯说。
“我们需要了解关键栖息地的位置，这些地方对生态系统至关重要。如果它们受到严重影响，将会产生连锁反应，”她说。
美国内政部在布什政府期间在北冰洋出售了海上石油和天然气开发的租约。一些租约正在接受法院的挑战，预计内政部将在本月宣布其命运。但是，今年夏天可能会在楚科奇海和波弗特海开始勘探。
去年，400位科学家致信巴拉克·奥巴马总统，要求在工业活动开始之前进行更多研究，并指出“北冰洋是地球上最不为人知的地区之一”。
10月，国会批准了一份附加在美国内政部拨款法案上的会议报告，该报告引用了北冰洋的扩大租赁，包括地震测试和勘探性钻探，并呼吁该机构在采取行动之前进行独立的科学分析。国会指出，北极水域拥有“丰富的野生动物和鱼类资源，对北极阿拉斯加因纽皮亚特人的生存文化至关重要。” 它说，独立的分析应评估北极生态系统的健康状况、生物多样性和功能，包括工业活动和气候变化的影响。
作为回应，美国地质调查局开始了一项关于北极生态系统变化的研究，以更好地了解永久冻土和海冰栖息地丧失的后果，内政部在阿拉斯加大学设立了一个气候科学中心，专门解决北极问题。
回到圣伊格纳西奥泻湖，大多数单身雌性和雄性现在已经离开，开始了漫长的北上旅程。 母亲和幼崽仍然留在这里，给幼崽增加体重，为前方的不确定性做准备。
简·凯是一位旧金山环境作家。DailyClimate.org 是一家报道气候变化的非营利新闻服务机构。