隨著北冰洋海冰在逐年升高的全球氣溫中減少，公司更容易也更普遍地進入該地區進行捕魚、航運以及石油和天然氣勘探。儘管人類活動的船隻、鑽井平臺和其他裝置已經迅速進入這個脆弱的環境，但科學家們才剛剛開始瞭解它們帶來的光、聲音和化學汙染如何影響北極的海洋生態系統。
一些研究人員已經開始填補空白，其中包括兩個在挪威工作的團隊，他們在1月份於挪威城市特羅姆瑟舉行的北極前沿2020會議上，介紹了關於浮游動物、逆戟鯨和座頭鯨行為的新發現。雖然浮游動物似乎與鯨魚沒有什麼共同之處，但研究表明，北極食物網兩端的生物對於海洋生態系統的健康至關重要。瞭解工業如何影響這些動物可能有助於為管理北極商業活動的政策提供資訊。
光敏感性
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微小的浮游動物在白天會根據光線線索移動。當早晨太陽昇起時，它們會向下漂移到更靠近海底的地方以躲避捕食者。當太陽落山時，它們會向上升到水面覓食。挪威北極大學UiT的分類學家和海洋生物學家約根·伯格說，在北極冬季發生的24小時黑暗期間——一個將近一個月的時期，稱為極夜——科學家們曾認為浮游動物只是停止在海冰下移動。
但這種想法在2007-2008年冬季之後發生了改變，當時伯格注意到斯瓦爾巴群島峽灣中的浮游動物仍在上下移動，其模式與陽光照射時它們遵循的模式相似。他發現它們仍然可以感知並響應來自月球、北極光和太陽背景照明的低強度光——即使在厚厚的冰雪層下。“這對我們來說完全是一個驚喜，”伯格說。
在隨後的工作中，他表明，其他北極居民，如蝦、磷蝦、鯡魚和鱈魚，也會對光照水平做出反應，而這些光照水平比世界其他地方類似物種在水中經歷的光照水平低幾個數量級。這讓他擔心北極動物會對人造光格外敏感，並且接觸人造光可能會改變它們行為的重要方面。這種光汙染以自然界中找不到的強度和成分發光，已被證明會擾亂包括魚類和人類在內的許多脊椎動物物種的激素產生和新陳代謝。
為了進行調查，伯格監測了北極動物如何響應來自僅僅一艘船的人造光：他自己的研究船。在2019年極夜期間的三個地點，伯格測量了船隻周圍開燈和關燈時的海洋動物總質量。在每種情況下，都存在顯著差異。在一個地點，當燈開啟時，船隻周圍的動物數量大約減少了一半。在另一個地點，動物種群不同，生物量隨著燈光開啟而增加——伯格說這種反應並不令人意外，因為像陸地上的飛蛾一樣，一些海洋動物已經適應被光吸引而不是被光排斥。
伯格說，這項於週四發表在通訊生物學雜誌上的研究，對漁業產生了重大影響。挪威當局目前全年收集該地區魚類丰度的資訊，包括在極夜期間，並使用該資訊來確定捕魚限額。但是，由於這些評估是在人造燈光開啟的情況下進行的，“這可能會有很大的偏差，”伯格指出。“我們衡量、理解和對您可以捕撈多少魚做出良好預測的能力可能基於錯誤的輸入資料。”
北冰洋一艘漁船附近的逆戟鯨。圖片來源：埃弗特·穆爾
同樣，伯格認為，在極夜期間進行的任何科學研究——在開燈的情況下——都不能被認為是動物在那段時間自然行為的公正代表。“在黑暗和光明中，您會得到兩個非常不同的結果，並且對系統的瞭解將非常不同，”伯格說。德國萊布尼茨淡水生態與內陸漁業研究所的生態學家弗朗茨·霍爾克研究光汙染，但未參與這項新工作，他對此表示贊同。他說伯格的發現反映了他自己的一些發現。
伯格說，出於人類的安全考慮，完全禁止北極地區的人造光是不切實際的。“相反，我們需要了解光汙染正在造成什麼影響。” 這樣，科學研究和漁業估計中的偏差程度就可以量化，並在一定程度上得到糾正。
鯨魚在哪裡
在北極動物體型規模的另一端，也需要更多關於人類工業影響的知識。雖然捕魚、航運以及石油和天然氣活動在北極地區迅速擴張，但“我們不知道鯨魚在做什麼，”UiT的博士生埃弗特·穆爾說。“我們在規劃這些活動時沒有考慮到鯨魚的存在、分佈和行為。”
為了幫助改變這種情況，穆爾和他在UiT和挪威海洋研究所的同事在過去七年中標記了45頭逆戟鯨和30頭座頭鯨——比之前的標記研究多得多。他們說，這樣做使他們能夠首次繪製出這些鯨魚如何在北極地區與人類活動相互作用的地圖。
穆爾說，該團隊的研究結果預計將於今年夏天釋出，結果顯示鯨魚在航運繁忙以及石油和天然氣設施所在的位置花費了大量時間。“當然，它們在漁船附近也花費了大量時間，”他說，因為它們被商業船隻收集的大量魚吸引。穆爾補充說，在一艘船隻周圍看到50到100頭鯨魚的情況並不少見。被如此集中的壯觀動物吸引，載滿遊客的船隻也加入了行動。
阿拉斯加大學費爾班克斯分校的生物學家兼副教授格雷格·布里德沒有參與穆爾的工作，他在加拿大北極地區的自身研究中也觀察到了人類和鯨魚活動的類似匯合。“它們恰好重疊，因為它們使用相同的空間，”他說。例如，鯨魚利用大型船隻清理出來的無冰通道。
雖然鯨魚似乎可以從在漁船附近游泳時順便獲得的零食中受益，但人類活動也可能傷害這些動物。穆爾的研究中標記的許多鯨目動物都有漁網纏繞或與船體或螺旋槳碰撞造成的明顯疤痕。他說，噪音汙染會干擾這些生物用來交流的複雜歌曲。化學汙染是另一個問題。逆戟鯨已經擁有地球上多氯聯苯（PCB）的一些最高汙染，模型表明這個問題可能危及北極逆戟鯨種群的長期生存。
正如布里德指出的那樣，儘管如此，除了物理傷害或汙染物之外的其他壓力因素——例如與海洋變暖有關的海洋食物鏈中斷——可能對北極鯨魚種群產生更大的影響。研究人員表示，在就北極地區的工業做出決策時，應考慮潛在的影響，包括穆爾和伯格確定的影響。與伯格一樣，穆爾認為，目前最好的行動方案不是呼籲採取嚴厲的禁令，而是制定有明顯意義的政策——例如更好地監管鯨魚更豐富的地區的汙染物。穆爾還強調需要繼續改進科學家掌握的關於問題嚴重程度的資訊。
穆爾說，即使知識有限，那些計劃在北極地區開展工業活動的人仍然需要意識到他們的存在可能會產生影響。他希望各行各業至少“將鯨魚的季節性分佈放在他們的腦海中，即使我們仍在繼續瞭解和繪製情況地圖”。為了幫助實現這一目標，穆爾計劃與挪威行業領導人舉行會議，向他們通報他的研究結果，並徵求關於如何以對他們有用的方式呈現資訊的反饋。“這非常重要，”他說，“至少要對我們將與之共享這個地區的動物的基本行為有所瞭解。”