這篇報道與《蒙特雷先驅報》聯合釋出，並由普利策中心的資助支援。
現在是 1988 年。蒙特雷灣水族館成立四年了，我也是。這裡是我在地球上最喜歡的地方，而海獺是我最喜歡的動物。在一次演講中，一位水族館員工告訴我，南方海獺每平方英寸（約每平方釐米 155,000 根）的身體上有超過一百萬根毛髮。
“誰數了這麼多毛髮？”我想知道。
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雖然南方海獺吸引了年輕遊客的注意力，但水族館的象徵卻是另一個蒙特雷灣的標誌：一團海帶。
巨藻是Macrocystis pyrifera的俗稱，這是一種藻類，生長成茂盛的水下森林，沿著東北太平洋沿岸，從下加利福尼亞州北部到阿拉斯加東南部。巨藻巨大而多葉的莖從海底延伸到水面，為數千種物種提供食物和棲息地。
在 1988 年，水族館觀景臺上的遊客會看到一片茂盛的海帶森林，從防波堤一直延伸到加利福尼亞州太平洋格羅夫的皮諾斯角，甚至更遠。
如今，充其量也只剩下了零星分佈。
現在是 2022 年，我正站在加利福尼亞州蒙特雷罐頭廠街外的水中，乘坐一艘名為Sebastes的加州大學聖克魯茲分校的小船進行勘察。
“是啊，這是一艘很棒的船，”約書亞·史密斯深情地說，同時穿上一件破舊的舊潛水服，屁股上有一塊鮮豔的粉紅色補丁。當我問他關於補丁時，他笑了。“這件潛水服陪伴我完成了博士學位，所以我買不起新的，”史密斯說。他接著解釋說，定製這件 10 毫米厚的潛水服（對於冷水潛水至關重要）的人已經退休了。史密斯正在儘可能長時間地堅持下去，然後再更換這件潛水服。“這是一件古董！”他說。
史密斯臉上帶著輕鬆的笑容，戴著一副大眼鏡。他是加州大學聖巴巴拉分校國家生態分析與綜合中心的博士後研究員，研究海帶森林生態學已超過十年。“我的大部分研究都在蒙特雷灣進行，”他說。
對於一個即將告訴我自 2014 年以來加利福尼亞州沿岸海帶數量一直在崩潰，有些甚至減少了 90% 的人來說，史密斯似乎很樂觀。
但是，人們如何才能準確地知道“北加利福尼亞州 90% 的海帶都消失了”這類事情呢？科學家會乘坐划艇去數海帶的單根莖，就像數海獺頭上的毛髮一樣嗎？我們又如何知道是什麼原因導致種群崩潰的呢？
這些問題的答案涉及水肺潛水（例如史密斯即將進行的潛水）、衛星、積極進取的大學生、人工智慧以及在潮汐池中涉水的人們。
這一切都始於 1989 年，當時一艘名為埃克森·瓦爾迪茲號的油輪撞上了阿拉斯加威廉王子灣附近的布萊礁，並將超過 1100 萬加侖（超過 4100 萬升）的原油洩漏到北太平洋。清理工作持續了數年。訴訟持續了數十年。環保主義者和律師都想知道“洩漏的影響是什麼？”但是，生物學家不知道洩漏前阿拉斯加海岸的海底環境是什麼樣子，就無法準確衡量汙染對阿拉斯加海岸的影響。
“他們要求我們建立一個全面的監測計劃，”加州大學聖克魯茲分校生態學和進化生物學教授彼得·雷蒙迪說。“其中一項好處是，你有機會看到隨著時間推移發生的變化。”
雷蒙迪等研究人員開始訪問這些潮下帶環境，並建立觀察記錄。2013 年，在蒙特雷灣的一次考察中，他和他的學生注意到了一些令人驚訝的事情。
“有一天我們下去，一切都很正常，[然後]接下來我們看到海星基本上在我們面前開始分解，”雷蒙迪說。“有Pycnopodia在腐爛，它會變成字面意義上的海星輪廓和底部的細菌。”
該物種是Pycnopodiahelianthoides，俗稱向日葵海星，是一種大型掠食性海星，發現於東北太平洋。
我應該說它曾經在東北太平洋被發現。從 2013 年開始，向日葵海星和其他幾種海星大量死亡
“Pycnopodia[在]兩週內消失了，然後其他一些物種花了三到四個月才消失，”雷蒙迪說。“最後，我能想到的每一個物種最終都至少易感，而且與以前相比，其中許多物種的數量減少到令人難以置信的低水平。這種情況[是]從墨西哥到阿拉斯加都存在。”
這種現象被稱為海星消瘦綜合徵。儘管導致海星溶解成細菌堆的確切機制仍在研究中，但早在 1970 年代就觀察到類似的事件，而且它們通常與水溫升高有關。
大規模死亡事件立即引起了媒體和公眾的關注。人們積極參與進來。雷蒙迪的團隊建立了一個網站，供感興趣的潛水員和潮汐池梳理者貢獻野生海星的照片和觀察結果。
“我們獲得的所有資訊中，幾乎所有資訊，可能 90% 的資訊，都來自人民，公民，”他說。
那麼，這些消失的海星與海帶有什麼關係呢？它們有助於將水下囤積物控制在海灣底部。
回到Sebastes號上，史密斯和他的同事們已經完成了潛水準備。我將跟隨他們，使用一艘小型遙控潛水器或 ROV。今天，他們正在尋找紫海膽。他們不需要費力尋找。
雷蒙迪解釋說：“通常在海帶森林中，這些本地海膽食草動物生活在裂縫和縫隙中，躲藏起來，因為它們不想遇到捕食者。因此，它們隱藏在這些裂縫中，吃漂流的海帶。”
漂流海帶是從活生生的水下森林中脫落的葉狀體。如果您去過加利福尼亞州的海灘，您就會看到成堆的海帶，或者當海帶拂過您的小腿時，您可能會跳出水面。
2014 年，一場重大的海洋熱浪使加利福尼亞州海岸沐浴在溫暖的海水中。海帶森林需要寒冷、營養豐富的水才能茁壯成長，因此這場熱浪減緩了它們的生長速度。通常，當水再次冷卻時，它們就會反彈，但這次，一大群紫海膽蜂擁而至覓食。“它們沒有這種大型海星捕食者潛伏在周圍。因此，它們從那些裂縫中蜂擁而出，在礁石表面漫遊，尋找它們可以找到的任何活海帶來狼吞虎嚥，”史密斯說。這種行為的改變就是我們來到礁石的原因：史密斯和他在加州大學聖克魯茲分校的同事研究員蒂姆·廷克正在收穫海膽，以便在實驗室中觀察它們。
由於前所未有的變暖事件而已經減少的海帶，海膽爆發將海帶一直啃食到礁石表面，形成了所謂的“海膽荒漠”。在許多地方，剩下的只是一片紫色的地毯。
在我們的潛水中，我親眼看到了證據：大片紫海膽覆蓋著曾經是海帶森林的岩石突出物。尤其引人注目的是這些區域沒有任何其他生命跡象。沒有森林的庇護和食物供應，似乎沒有任何生物能夠生存。我想起了加利福尼亞州鬼城中的風滾草，幽靈般地佔據著曾經充滿活力的空間。
當我們最終進入一片剩餘的海帶時，對比是令人難以置信的：港海豹在嬉戲。魚在翠綠色的葉狀體中從海底游到水面。這種體驗被比作大教堂，我明白了為什麼：光線透過上方的樹冠，就像一扇活生生的彩色玻璃窗。
我被這種效果深深吸引，以至於忘記了自己的位置，並將 ROV 的電纜纏在了Sebastes號的錨鏈上。當我們解開黃色小機器人的纏繞時，我正在思考，人們多麼容易因為——海帶樹？而忽略了海帶森林。當然，這裡的情況看起來很糟糕。在蒙特雷灣的這一小部分割槽域，顯然還剩下一些海帶。研究人員如何瞭解從墨西哥到阿拉斯加的水下海帶數量？誰來數它們呢？
“在 2015 年，是積極進取的大學生，”伍茲霍爾海洋研究所的助理科學家湯姆·W·貝爾說。
貝爾的工作涉及遙感——一種利用遠處（例如來自衛星或飛機）反射和發射的輻射來探測和監測區域物理特徵的過程。
對於貝爾最近關於海帶的研究，這意味著詳細檢視政府衛星影像的公共圖書館中加利福尼亞州海岸的照片。他的團隊分析了影像的各個畫素，以確定它們是否可能包含在海面上可見的海帶樹冠的明顯光訊號。透過這種方式，他們比較了從 1980 年代到幾年前每 16 天的海帶範圍和密度。“當我們用自己的眼睛觀察變化時，我們的尺度相當小，”貝爾說。“遙感提供了範圍。”
這種範圍是以人力成本為代價的。貝爾的分析著眼於早在 1980 年代中期拍攝的影像。它們中的每個畫素都是 30 米寬（大約棒球內場的大小），每張影像覆蓋約 12,190 平方英里（31,570 平方公里），這意味著每張影像超過 3500 萬畫素。我不禁想起了海獺頭上的數百萬根毛髮。
如今，貝爾的團隊使用計算機來自動化分析，但仍必須由人眼完成一定數量的工作。“Zooniverse 平臺上有一個名為 Floating Forests 的新專案，”他告訴我，來自全球各地的公民科學家可以幫助分析影像。
這就把我們帶到了 2021 年：作為他研究的一部分，貝爾與人合著了一篇論文，在新聞界引起了一些轟動。
標題寫著，“生態系統的死亡”、“北加利福尼亞州海帶森林的崩潰將難以逆轉”，以及（我最喜歡的《紐約時報》）“‘殭屍’海膽正在摧毀海帶森林。難道我們不能吃掉它們嗎？”
這些文章以及許多其他類似的文章都取材於這篇發表在《通訊生物學》上的論文。它描繪的圖景非常黯淡：從 2014 年開始，北加利福尼亞州 90% 的海帶都消失了。我想知道“這種下降是否代表海帶森林的永久性喪失？或者它們能否恢復？”
貝爾回答說：“自 2014 年以來，我們沒有看到海帶反彈的機會——2014-2020 年是一個前所未有的溫暖時期，海帶幾乎沒有恢復。”並補充說，這令人擔憂：如果這種前所未有的變暖持續發生，十年又十年，我們將失去依賴海帶森林獲取食物和住所的物種。
那麼，為什麼理解海帶很重要？“海帶森林可以非常快速地生長和衰退，”貝爾說。“我們可以看到這些大規模的週期。如果我們[能夠]理解這些模式，如果它們轉移到其他系統，我們可以將其用作其他生態系統如何運作的模型。”
在我們在蒙特雷灣潛水後，史密斯和廷克發表了一篇論文，證實海膽荒漠是由行為改變引起的。如果並且當海膽離開某個區域並返回其裂縫時，海帶就可以重新生長。問題仍然是：海星會回來拯救海帶森林嗎？
我們的世界正在以任何個人都無法觀察或理解的方式發生變化。要理解這些動態系統以及人類在其中的作用，需要進行大量多樣化的探究和努力。
從海帶到海星再到海膽，我們對水下世界的瞭解通常是由科學家、學生、公民和計算機進行的觀察編織而成。科學是一個過程；它涉及成千上萬的人們在時間推移中共同工作，記錄觀察結果。
現在是 2024 年。蒙特雷灣水族館已經 40 歲了，我也是。我的女兒喜歡水族館。海獺是她最喜歡的動物。我們站在觀景臺上，眺望海灣。我們將看到什麼？