本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
每晚，一个神秘的层状物都会从幽深的海底升起，仿佛海底突然脱离并漂浮到海面。这种云状的幽灵无处不在，而且非常密集，以至于在第二次世界大战期间，它使美国海军的声纳感到困惑，导致人们相信敌方潜艇可能能够隐藏在其中。
这种神秘的“深海散射层”，因其散射声纳脉冲的方式而得名，结果证明它比敌人的伪装要稍微无害一些。它是浮游动物。深海散射层是海猴的大规模迁徙，它们的总生物量使得它们每晚迁徙到靠近海面的浮游植物处觅食成为地球上规模最大的动物迁徙。战争期间，海军资助了旨在区分海猴和潜艇的秘密研究人员。今天，对浮游动物迁徙的研究仍然非常重要，因为研究人员现在认识到这些生物在全球碳循环中的关键作用。至于这些咸水小动物是否仍然可以隐藏敌人？这仍然有待解释。
近两个世纪以来，海洋学家都知道浮游动物在夜间会在水柱中上升。这一发现可以追溯到19世纪后期“挑战者号”考察船的探险。
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“我们知道夜间会发生一些事情，”弗吉尼亚海洋科学研究所教授黛博拉·斯坦伯格博士说。没有人意识到的是这种夜间迁徙的范围如此广阔。“海军本应该知道这一点，但在19世纪80年代还没有声学技术，”斯坦伯格博士说。“直到20世纪40年代，当他们可以用声音探测到这一层迁徙的生物时，他们才意识到它有多么普遍。”
二战时期的声纳首次绘制出神秘的“深海散射层”的范围——结果证明它只是大量的浮游动物。图片来源：维基共享资源
科学家利用声音或声纳发现，这种迁徙是一种全球现象，发生在世界各大洋、河口和淡水湖泊中。
动物迁徙让人联想到鸟类、帝王蝶或老年人的年度旅行：大群迁徙是为了寻找更绿的牧场或躲避寒冬的温暖之地。然而，就纯粹的生物量和相对的迁徙距离而言，鸟类、蝴蝶和祖父母都无法与构成深海散射层的浮游动物相提并论。就生物量而言，它们的迁徙是地球上规模最大的，而且它们每晚都会进行这种迁徙。
“这就像每天早上步行25英里去吃早餐，”斯坦伯格博士说。浮游动物最大也只有十几毫米左右。如果将它们的体型放大到人类的大小，并考虑到海水的粘度，它们的迁徙就像每晚在布丁中进行马拉松。斯坦伯格博士补充说：“对于一个小生物来说，这是一段很长的路程。”
斯坦伯格博士的研究重点是浮游动物的生态学。她解释说，在白天，浮游动物为了避免捕食和节省能量，会在黑暗寒冷的深海中减缓新陈代谢。一旦太阳落山，“它们就会在夜幕的掩护下浮上来，这样它们就可以安心地进食，”她说。
斯坦伯格博士的实验经常将她带到公海，在那里她和她的团队捕捉深海散射层中的生物进行研究。他们使用的网让人联想到捕捉蝴蝶的网，但体积庞大，设计用于在船后拖曳穿过水域。
“我总是能分辨出哪些是迁徙者，”斯坦伯格博士在描述浮游生物网中聚集的生物时说。“它们看起来就像来自深海。”由于光线光谱中的红色端会随着深度的增加而在水柱中迅速消失，血红色是那些在深渊中度过时光的生物的常见颜色。
尽管浮游动物的颜色看起来有些阴森，但它们微小的体型和环状的游泳模式使它们看起来一点也不吓人。斯坦伯格博士是否应该担心有敌人潜伏在它们之中，悄悄地跟在她的研究船后面？海猴真的可以用来伪装潜艇吗？
“一直以来都有人担心可能会发生这种情况，”俄勒冈州立大学教授凯利·贝诺伊特-伯德博士承认道。她是利用声学技术研究海洋生物生态学的专家，也是一篇关于该主题的观点文章的合著者，该文章将发表在即将出版的《海洋科学年度评论》上。
在评论中，贝诺伊特-伯德博士和伍兹霍尔海洋研究所的合著者加雷思·劳森博士描述了自研究人员在20世纪20年代后期首次使用回声探测器探测鱼类以来，声学技术是如何被用于研究海洋生物的。声纳和其他声学工具在第二次世界大战期间经历了飞速发展，当时人们发现了深海散射层的广阔性，以及区分友好的海洋生物和敌人成为了一项关键挑战。
尽管为军舰开发了新的声纳设备，但在一段时间内，仍然不可能解开深海散射层包含什么物质的谜团。历史文献详细描述了二战后大西洋特遣部队指挥官约翰·S·萨奇海军上将如何据称发送了许多疯狂的求救信号，抱怨说一个200英尺厚的云状层正在混淆他船只的声纳分辨率。
如今，声学技术已经取得了长足的进步。“当然，技术和计算能力已经取得了进步，我们可以以更高的分辨率进行记录，但物理原理是相同的，”贝诺伊特-伯德博士说。
现代声学技术仍然无法从一大群海猴中分辨出单个海猴，但它们现在可以探测到的东西仍然非常巧妙。在他们的评论文章中，贝诺伊特-伯德博士和劳森博士展示了当前的技术如何利用声学散射图来分辨鲸鱼、鱼群、单个鱿鱼，甚至潜水捕鱼的海鸟——所有这些都仅使用声束和现代计算能力。
通过声学探测海底生物群落绘制的图中，最主要的特征仍然是深海散射层那片密集而无法穿透的云状物。
今天，海军仍然有兴趣理清他们所说的海洋中的“生物杂波”。“我们的很多工作都由海军研究办公室资助，”贝诺伊特-伯德博士解释说。“他们不会告诉你该做什么，但他们知道你在做什么。”
虽然防御战术无疑很重要，但正是深海散射层中生物的巨大生物地球化学影响推动了今天海洋学家使用这些声学技术进行研究。
浮游动物的每日迁徙有助于从大气和地表水中去除碳，然后将其封存在深海中，在那里它可以存在数个世纪，防止其作为温室气体在大气中温暖我们的星球。
在当今世界，气候变化这一迫在眉睫的威胁或许比潜伏的潜艇更值得警惕。这就是今天浮游动物迁徙研究的推动力。根据贝诺伊特-伯德博士的说法，声学领域的研究目标是弄清楚一件事，“碳去了哪里，而不是敌人去了哪里。”
Kyle Frischkorn是哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站 Dyhrman 实验室 的研究生