聖伊格納西奧湖，下加利福尼亞州 - 遷徙的季節再次來到墨西哥海岸溫暖的藍色水域。雌性灰鯨正在哺乳它們的新生幼崽，為它們下個月前往北極夏季覓食地的6000英里旅程做好準備。
這種遷徙是世界上任何野生哺乳動物中最長的遷徙之一，已經持續了數千年。這種水上航行越來越多地引發了關於氣候變化如何影響生活在北極的物種的問題，北極是世界上受人類溫室氣體排放影響最劇烈的部分。
隨著海洋和大氣溫度的升高，灰鯨以及其他北極居民，如海象、北極熊、冰海豹和北極狐，正在未知的變暖世界中艱難求生。由於水溫升高和海冰減少，它們的棲息地和食物供應正在發生變化。
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但人們對這條食物鏈知之甚少。對氣候變化將如何改變這條食物鏈的瞭解更少。上週在邁阿密舉行的北極狀況會議上的科學家說，這代表了基礎科學中一個令人擔憂的空白。
由於難以克服數月黑暗的日子和無法通行的冰凍海域，這片水域是世界上最富饒的水域之一，但也是研究最少的。北極科學家說，他們才剛剛開始記錄極地地區的生物多樣性。他們不知道動物如何應對全球變暖，它們在哪裡覓食，它們的冰冷棲息地如何受到影響，或者生態系統的食物網如何變化。
研究人員希望填補關鍵資料空白，以便他們可以建議如何最好地保護野生北極。他們說，隨著西北航道開始全年開放，並且越來越多的通道提供了新的發展機會，保護至關重要。包括美國在內的各國都在爭奪石油和天然氣資源、豐富的魚類供應以及旅遊和商業船舶貿易。
海冰融化的時間提前，形成的時間推後。在過去三年中，海冰的範圍——可以找到定義的最小海冰的海洋區域——處於30年衛星記錄中的最低水平。
浮游生物、甲殼類動物和魚類都是野生動物的食物，它們在海冰的動態邊緣繁殖，那裡漂浮在近岸淺水區上方。科學家說，當這個邊緣從大陸架移動到深邃的開闊海域時，生產力就會下降，而以大型野生動物為食的海洋生物就會遙不可及。
這對今天在下加利福尼亞州水域避風的灰鯨來說是個問題。
在過去的30年裡，隨著北太平洋的洋流變暖，海冰逐漸融化變薄，鯨魚最喜歡的脂肪海洋甲殼類動物——端足類動物在白令海覓食地的數量有所下降。帶著幼崽的鯨魚被迫遊過白令海峽，在北冰洋中分散開來尋找替代食物。科學家說，它們正以更大的數量前往北冰洋的楚科奇海和波弗特海，甚至聚集在巴羅附近。
美國國家海洋和大氣管理局的科學家說，近年來，這些通常從底部濾出小甲殼類動物的鬚鯨現在正在海洋水域中吃糠蝦，甚至磷蝦。它們必須吃掉更多的食物才能彌補失去的脂肪端足類動物的質量。“這就像用蔬菜代替牛排，”一位研究人員說。
鯨魚專家充滿希望。他們說，灰鯨是機會主義的覓食者，這使它們更有可能適應不斷變化的氣候。它們的祖先可以追溯到一百多萬年前，並且已經經歷了極端的地理變化。
但是適應需要時間，鯨魚的數量已經從大約26,000只下降到17,000只。科學家將白令海生態系統的快速轉變與數量下降聯絡起來，並且還不知道吃更廣泛的食物是否足以穩定種群數量。
生物學家史蒂文·L·斯瓦茨乘坐一艘七人小艇在聖伊格納西奧瀉湖附近巡視，並用“你好，鯨魚”問候經過的鯨魚。斯瓦茨與南下加利福尼亞自治大學的教授豪爾赫·厄爾班·拉米雷斯共同指導瀉湖的生態系統科學專案。
研究人員在2月至4月對瀉湖中的鯨魚進行普查，建立一個照片識別記錄。該瀉湖是該種群的三個下加利福尼亞州停留地之一。其他的是斯卡蒙瀉湖和馬格達萊納灣。在任何一天，大約有250只灰鯨在瀉湖中游泳，“窺探”在空中觀察小船，然後靠近船隻旁邊或下方。每日計數包括20對只有幾周大的雌性和正在哺乳的新生兒，它們是4月最後離開前往北方的人。
“瞭解北極發生的事情非常重要，”斯瓦茨說。“灰鯨以前的獵場已經消失了。我想知道它們在哪裡可以找到食物。”
斯瓦茨說，如果它們找不到足夠的食物，它們就無法完成前往下加利福尼亞州的艱苦旅程。“它們會變得很瘦然後死去。”
這種情況以前也發生過。在1997年的厄爾尼諾年，科學家記錄了白令海東部有史以來最溫暖的水溫。一種小型浮游植物取代了正常的夏季浮游植物，對食物鏈的其餘部分產生了深遠的影響，據美國國家海洋和大氣管理局的科學家稱。浮游動物無法食用較小的浮游植物，它們的數量有所下降。結果，海鳥餓死了，鮭魚數量下降。
1999年和2000年，數百隻灰鯨在從墨西哥到阿拉斯加的北部遷徙中擱淺在海灘上。鯨魚科學家在墨西哥統計了200只死鯨，並觀察到十分之一的鯨魚看起來很瘦。一種理論認為，鯨魚在來到下加利福尼亞州交配和分娩時，由於食物供應不足，身體狀況不佳。然後，它們根本無法返回北極覓食地。
北極的其他方面——海冰範圍、溫度波動——都得到了很好的研究。現在，包括費爾班克斯阿拉斯加大學、伍茲霍爾海洋研究所、馬里蘭大學和北極八國的其他科學院在內的幾個主要北極研究所一直在要求將生物研究新增到長期進行的物理研究中。
一個建議是建立一個合作網路，稱為分散式生物觀測站。來自北極理事會八個國家的研究小組將在整個北極和亞北極地區建立環境取樣站。每當研究船靠近某個站點時，它都會停下來收集生物資訊。這樣，季節性資訊的空白就可以填補。過往的船隻可以記錄諸如浮游植物的丰度和分佈，一直到魚類、海洋哺乳動物和海鳥等特徵。
“這將為我們提供一個時間序列，並使我們能夠更好地解釋正在發生的變化以及變化的速度，”位於朱諾的美國國家海洋和大氣管理局漁業研究科學主任道格·德馬斯特說。“這是一個脆弱的生態系統，需要保護，但也需要利用。”
在工業發展向前推進之前，環境團體和科學家一直在呼籲進行更多研究。“問題是我們還不知道如何以非常非常安全的方式進行開發，”安克雷奇國家奧杜邦協會的生物學家梅蘭妮·史密斯說。她的團隊與Oceana一起，本週釋出了楚科奇海和波弗特海的北極地圖集。
“我確實知道埃克森·瓦爾迪茲號石油洩漏事故在無冰區域非常難以清理。我們還不知道如何在破碎的浮冰中清理石油洩漏，”史密斯說。
“我們需要了解關鍵棲息地的位置，這些地方對生態系統至關重要。如果它們受到嚴重影響，將會產生連鎖反應，”她說。
美國內政部在布什政府期間在北冰洋出售了海上石油和天然氣開發的租約。一些租約正在接受法院的挑戰，預計內政部將在本月宣佈其命運。但是，今年夏天可能會在楚科奇海和波弗特海開始勘探。
去年，400位科學家致信巴拉克·奧巴馬總統，要求在工業活動開始之前進行更多研究，並指出“北冰洋是地球上最不為人知的地區之一”。
10月，國會批准了一份附加在美國內政部撥款法案上的會議報告，該報告引用了北冰洋的擴大租賃，包括地震測試和勘探性鑽探，並呼籲該機構在採取行動之前進行獨立的科學分析。國會指出，北極水域擁有“豐富的野生動物和魚類資源，對北極阿拉斯加因紐皮亞特人的生存文化至關重要。” 它說，獨立的分析應評估北極生態系統的健康狀況、生物多樣性和功能，包括工業活動和氣候變化的影響。
作為回應，美國地質調查局開始了一項關於北極生態系統變化的研究，以更好地瞭解永久凍土和海冰棲息地喪失的後果，內政部在阿拉斯加大學設立了一個氣候科學中心，專門解決北極問題。
回到聖伊格納西奧瀉湖，大多數單身雌性和雄性現在已經離開，開始了漫長的北上旅程。 母親和幼崽仍然留在這裡，給幼崽增加體重，為前方的不確定性做準備。
簡·凱是一位舊金山環境作家。DailyClimate.org 是一家報道氣候變化的非營利新聞服務機構。