这篇报道与《蒙特雷先驱报》联合发布，并由普利策中心的资助支持。
现在是 1988 年。蒙特雷湾水族馆成立四年了，我也是。这里是我在地球上最喜欢的地方，而海獭是我最喜欢的动物。在一次演讲中，一位水族馆员工告诉我，南方海獭每平方英寸（约每平方厘米 155,000 根）的身体上有超过一百万根毛发。
“谁数了这么多毛发？”我想知道。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑支持我们屡获殊荣的新闻报道，方式是 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
虽然南方海獭吸引了年轻游客的注意力，但水族馆的象征却是另一个蒙特雷湾的标志：一团海带。
巨藻是Macrocystis pyrifera的俗称，这是一种藻类，生长成茂盛的水下森林，沿着东北太平洋沿岸，从下加利福尼亚州北部到阿拉斯加东南部。巨藻巨大而多叶的茎从海底延伸到水面，为数千种物种提供食物和栖息地。
在 1988 年，水族馆观景台上的游客会看到一片茂盛的海带森林，从防波堤一直延伸到加利福尼亚州太平洋格罗夫的皮诺斯角，甚至更远。
如今，充其量也只剩下了零星分布。
现在是 2022 年，我正站在加利福尼亚州蒙特雷罐头厂街外的水中，乘坐一艘名为Sebastes的加州大学圣克鲁兹分校的小船进行勘察。
“是啊，这是一艘很棒的船，”约书亚·史密斯深情地说，同时穿上一件破旧的旧潜水服，屁股上有一块鲜艳的粉红色补丁。当我问他关于补丁时，他笑了。“这件潜水服陪伴我完成了博士学位，所以我买不起新的，”史密斯说。他接着解释说，定制这件 10 毫米厚的潜水服（对于冷水潜水至关重要）的人已经退休了。史密斯正在尽可能长时间地坚持下去，然后再更换这件潜水服。“这是一件古董！”他说。
史密斯脸上带着轻松的笑容，戴着一副大眼镜。他是加州大学圣巴巴拉分校国家生态分析与综合中心的博士后研究员，研究海带森林生态学已超过十年。“我的大部分研究都在蒙特雷湾进行，”他说。
对于一个即将告诉我自 2014 年以来加利福尼亚州沿岸海带数量一直在崩溃，有些甚至减少了 90% 的人来说，史密斯似乎很乐观。
但是，人们如何才能准确地知道“北加利福尼亚州 90% 的海带都消失了”这类事情呢？科学家会乘坐划艇去数海带的单根茎，就像数海獭头上的毛发一样吗？我们又如何知道是什么原因导致种群崩溃的呢？
这些问题的答案涉及水肺潜水（例如史密斯即将进行的潜水）、卫星、积极进取的大学生、人工智能以及在潮汐池中涉水的人们。
这一切都始于 1989 年，当时一艘名为埃克森·瓦尔迪兹号的油轮撞上了阿拉斯加威廉王子湾附近的布莱礁，并将超过 1100 万加仑（超过 4100 万升）的原油泄漏到北太平洋。清理工作持续了数年。诉讼持续了数十年。环保主义者和律师都想知道“泄漏的影响是什么？”但是，生物学家不知道泄漏前阿拉斯加海岸的海底环境是什么样子，就无法准确衡量污染对阿拉斯加海岸的影响。
“他们要求我们建立一个全面的监测计划，”加州大学圣克鲁兹分校生态学和进化生物学教授彼得·雷蒙迪说。“其中一项好处是，你有机会看到随着时间推移发生的变化。”
雷蒙迪等研究人员开始访问这些潮下带环境，并建立观察记录。2013 年，在蒙特雷湾的一次考察中，他和他的学生注意到了一些令人惊讶的事情。
“有一天我们下去，一切都很正常，[然后]接下来我们看到海星基本上在我们面前开始分解，”雷蒙迪说。“有Pycnopodia在腐烂，它会变成字面意义上的海星轮廓和底部的细菌。”
该物种是Pycnopodiahelianthoides，俗称向日葵海星，是一种大型掠食性海星，发现于东北太平洋。
我应该说它曾经在东北太平洋被发现。从 2013 年开始，向日葵海星和其他几种海星大量死亡
“Pycnopodia[在]两周内消失了，然后其他一些物种花了三到四个月才消失，”雷蒙迪说。“最后，我能想到的每一个物种最终都至少易感，而且与以前相比，其中许多物种的数量减少到令人难以置信的低水平。这种情况[是]从墨西哥到阿拉斯加都存在。”
这种现象被称为海星消瘦综合征。尽管导致海星溶解成细菌堆的确切机制仍在研究中，但早在 1970 年代就观察到类似的事件，而且它们通常与水温升高有关。
大规模死亡事件立即引起了媒体和公众的关注。人们积极参与进来。雷蒙迪的团队创建了一个网站，供感兴趣的潜水员和潮汐池梳理者贡献野生海星的照片和观察结果。
“我们获得的所有信息中，几乎所有信息，可能 90% 的信息，都来自人民，公民，”他说。
那么，这些消失的海星与海带有什么关系呢？它们有助于将水下囤积物控制在海湾底部。
回到Sebastes号上，史密斯和他的同事们已经完成了潜水准备。我将跟随他们，使用一艘小型遥控潜水器或 ROV。今天，他们正在寻找紫海胆。他们不需要费力寻找。
雷蒙迪解释说：“通常在海带森林中，这些本地海胆食草动物生活在裂缝和缝隙中，躲藏起来，因为它们不想遇到捕食者。因此，它们隐藏在这些裂缝中，吃漂流的海带。”
漂流海带是从活生生的水下森林中脱落的叶状体。如果您去过加利福尼亚州的海滩，您就会看到成堆的海带，或者当海带拂过您的小腿时，您可能会跳出水面。
2014 年，一场重大的海洋热浪使加利福尼亚州海岸沐浴在温暖的海水中。海带森林需要寒冷、营养丰富的水才能茁壮成长，因此这场热浪减缓了它们的生长速度。通常，当水再次冷却时，它们就会反弹，但这次，一大群紫海胆蜂拥而至觅食。“它们没有这种大型海星捕食者潜伏在周围。因此，它们从那些裂缝中蜂拥而出，在礁石表面漫游，寻找它们可以找到的任何活海带来狼吞虎咽，”史密斯说。这种行为的改变就是我们来到礁石的原因：史密斯和他在加州大学圣克鲁兹分校的同事研究员蒂姆·廷克正在收获海胆，以便在实验室中观察它们。
由于前所未有的变暖事件而已经减少的海带，海胆爆发将海带一直啃食到礁石表面，形成了所谓的“海胆荒漠”。在许多地方，剩下的只是一片紫色的地毯。
在我们的潜水中，我亲眼看到了证据：大片紫海胆覆盖着曾经是海带森林的岩石突出物。尤其引人注目的是这些区域没有任何其他生命迹象。没有森林的庇护和食物供应，似乎没有任何生物能够生存。我想起了加利福尼亚州鬼城中的风滚草，幽灵般地占据着曾经充满活力的空间。
当我们最终进入一片剩余的海带时，对比是令人难以置信的：港海豹在嬉戏。鱼在翠绿色的叶状体中从海底游到水面。这种体验被比作大教堂，我明白了为什么：光线透过上方的树冠，就像一扇活生生的彩色玻璃窗。
我被这种效果深深吸引，以至于忘记了自己的位置，并将 ROV 的电缆缠在了Sebastes号的锚链上。当我们解开黄色小机器人的缠绕时，我正在思考，人们多么容易因为——海带树？而忽略了海带森林。当然，这里的情况看起来很糟糕。在蒙特雷湾的这一小部分区域，显然还剩下一些海带。研究人员如何了解从墨西哥到阿拉斯加的水下海带数量？谁来数它们呢？
“在 2015 年，是积极进取的大学生，”伍兹霍尔海洋研究所的助理科学家汤姆·W·贝尔说。
贝尔的工作涉及遥感——一种利用远处（例如来自卫星或飞机）反射和发射的辐射来探测和监测区域物理特征的过程。
对于贝尔最近关于海带的研究，这意味着详细查看政府卫星图像的公共图书馆中加利福尼亚州海岸的照片。他的团队分析了图像的各个像素，以确定它们是否可能包含在海面上可见的海带树冠的明显光信号。通过这种方式，他们比较了从 1980 年代到几年前每 16 天的海带范围和密度。“当我们用自己的眼睛观察变化时，我们的尺度相当小，”贝尔说。“遥感提供了范围。”
这种范围是以人力成本为代价的。贝尔的分析着眼于早在 1980 年代中期拍摄的图像。它们中的每个像素都是 30 米宽（大约棒球内场的大小），每张图像覆盖约 12,190 平方英里（31,570 平方公里），这意味着每张图像超过 3500 万像素。我不禁想起了海獭头上的数百万根毛发。
如今，贝尔的团队使用计算机来自动化分析，但仍必须由人眼完成一定数量的工作。“Zooniverse 平台上有一个名为 Floating Forests 的新项目，”他告诉我，来自全球各地的公民科学家可以帮助分析图像。
这就把我们带到了 2021 年：作为他研究的一部分，贝尔与人合着了一篇论文，在新闻界引起了一些轰动。
标题写着，“生态系统的死亡”、“北加利福尼亚州海带森林的崩溃将难以逆转”，以及（我最喜欢的《纽约时报》）“‘僵尸’海胆正在摧毁海带森林。难道我们不能吃掉它们吗？”
这些文章以及许多其他类似的文章都取材于这篇发表在《通讯生物学》上的论文。它描绘的图景非常黯淡：从 2014 年开始，北加利福尼亚州 90% 的海带都消失了。我想知道“这种下降是否代表海带森林的永久性丧失？或者它们能否恢复？”
贝尔回答说：“自 2014 年以来，我们没有看到海带反弹的机会——2014-2020 年是一个前所未有的温暖时期，海带几乎没有恢复。”并补充说，这令人担忧：如果这种前所未有的变暖持续发生，十年又十年，我们将失去依赖海带森林获取食物和住所的物种。
那么，为什么理解海带很重要？“海带森林可以非常快速地生长和衰退，”贝尔说。“我们可以看到这些大规模的周期。如果我们[能够]理解这些模式，如果它们转移到其他系统，我们可以将其用作其他生态系统如何运作的模型。”
在我们在蒙特雷湾潜水后，史密斯和廷克发表了一篇论文，证实海胆荒漠是由行为改变引起的。如果并且当海胆离开某个区域并返回其裂缝时，海带就可以重新生长。问题仍然是：海星会回来拯救海带森林吗？
我们的世界正在以任何个人都无法观察或理解的方式发生变化。要理解这些动态系统以及人类在其中的作用，需要进行大量多样化的探究和努力。
从海带到海星再到海胆，我们对水下世界的了解通常是由科学家、学生、公民和计算机进行的观察编织而成。科学是一个过程；它涉及成千上万的人们在时间推移中共同工作，记录观察结果。
现在是 2024 年。蒙特雷湾水族馆已经 40 岁了，我也是。我的女儿喜欢水族馆。海獭是她最喜欢的动物。我们站在观景台上，眺望海湾。我们将看到什么？