本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
編者注：“最富饒的珊瑚礁”追蹤了一支科學潛水團隊的成員，他們試圖精確定位地球上生物多樣性最豐富的海洋生態系統的中心。西太平洋的“珊瑚大三角”長期以來被認為是地球上物種最豐富的海洋區域，它是由大陸大小的棲息地、種群和群落組成的拼湊而成。探險科學家們正試圖確定這個豐富馬賽克中最具多樣性的部分，但他們的努力所蘊含的意義遠遠超過地圖上的一個簡單點。在此過程中，他們將發現數十個新物種，訪問前所未見的潛水地點和深度，並更好地瞭解促進生物多樣性的因素，以及這些物種豐富的地區在維持健康生態系統中的作用。請參閱下文檢視本系列所有文章的列表。
我所能看到的只有消失在下方藍黑色中的細白線。還有一股擴散的氣泡流向水面——這正是本能告訴我應該去的方向。一瞬間，放棄潛水的念頭閃過我的腦海。但我應該去某個地方。我盡力克服恐懼，專注於計劃和程式，然後繼續前進——或者更確切地說，是毫不費力地下墜，比海水重，並且速度越來越快。
我計劃參加的會議安排在幾個小時前。擬議的集合點位於水面以下 110 英尺處，光是聽到就讓我手心冒汗。在這些人當中，110 英尺是很普通的深度。完全在“休閒”潛水限制之內，這個深度讓深潛員感到舒適，就像他們走出了樹林一樣。對我來說，這聽起來不太休閒。再說一次，我從來沒有接近過這些人每次下水進入地球上一些最少被探索的地形時所達到的 500 英尺範圍。
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我們就在菲律賓最大島嶼呂宋島的最南端，這個地點之所以被選中，是因為它結合了陡峭的下降和一直延伸到水面的淺水珊瑚礁。該小組的核心是一個由五名成員組成的多學科深礁潛水團隊，包括加州科學院水族館館長巴特·謝潑德、科學院魚類學館長路易斯·羅查、羅查不知疲倦的博士生哈德森·皮涅羅、科學院科學潛水專案負責人埃利奧特·傑瑟普，以及來自夏威夷主教博物館的經驗豐富的深潛員和魚類收藏家布萊恩·格林。
在過去的兩個星期裡，當探險隊的其他成員一直在探索維德島通道的“淺”珊瑚礁（從零到 130 英尺不等）時，深潛團隊一直在潛入“暮光區”，這是一個深度在水面以下 200 到 500 英尺之間的區域。這個狹窄的區域——遠遠超出休閒潛水限制，並且遠遠高於科學家們在擁有潛艇和 ROV 時探索的深海海溝——被訪問的人數比登上月球的人還少。這個事實以及暮光區獨特的條件和棲息地使其成為新穎生物多樣性的寶庫。暮光區潛水中新物種的發現率可能高達每小時 10 個，在我看來，這幾乎彌補了固有的風險以及潛水員在 30 分鐘的寒冷、奇異、缺乏光線的世界之旅後，在返回水面途中必須花費數小時進行減壓的時間。
計劃醞釀中
似乎花時間探索人類從未見過的地點還不夠，暮光區團隊將其在菲律賓的最後一週奉獻給了一個真正大膽的計劃。他們將在深處收集活體動物，然後嘗試在從菲律賓深海珊瑚礁到舊金山加州科學院公共水族館的極其漫長的旅程中保持它們的存活和健康。正如您可能想象的那樣，該計劃充滿了風險，無論對於人類還是非人類而言。該計劃的某些方面——例如魚大小的行動式減壓艙的設計和建造——已經進行了數月，而另一些方面則是任何深潛的標準操作程式。沒有遺漏任何細節，也沒有任何事情被有意地留給偶然。然而，在上午潛水前會議期間討論的令人眼花繚亂的安全協議和假設情景列表中，只出現了兩個聽起來簡單的目標：“活下來”和“捕魚”。
雖然第二個目標最簡潔地提及了團隊此行探險的目的，但第一個目標類似於運動員提醒自己要專注於球——只不過如果你忽視了這個球，它會要你的命。“地球上可能只有十幾個人在做我們正在做的事情，”格林說，“因為這他媽的太難了，而且會死人。”
這聽起來可能像是誇張或虛張聲勢，但這絕非玩笑。雖然人類在幾十年前就克服了水下呼吸的障礙，但你潛得越深，事情就變得越複雜，安全返回的可能性就越小。儘管水肺潛水可能很受歡迎，但大多數潛水員都不會夢想去 400 或 500 英尺深的地方。固有的風險太大了，將這些風險與收益相比較，所需的投入時間和金錢也太多了。而且風險不僅僅在於深潛將潛水員與水面無限量的空氣供應隔開的距離。
氧氣變成有毒物質的地方
與深度相關的壓力會對人的生理機能產生奇怪的影響，尤其是在我們呼吸的空氣方面。每 33 英尺的深度都會在潛水員身上堆積一個大氣壓的壓力。這種壓力會壓縮一切，特別是氣體——以至於 500 英尺深處的一口空氣所包含的分子數量是水面同一口呼吸的 12 倍。那是 12 倍數量的分子推入潛水員的組織並被血液吸收，這幾乎正好是過量 12 倍。
在深處，我們在陸地上呼吸的 21% 濃度的救命氧氣很快變得有毒並誘發癲癇。空氣的另一個主要成分氮氣，在超過 90 英尺的某個深度開始產生麻醉作用。癲癇發作和麻醉是你絕對不想在水下數百英尺處經歷的兩種情況。為了防止這兩種情況發生，深潛員使用了一種先進的呼吸系統，該系統用氦氣稀釋了氧氣和氮氣的標準百分比，氦氣是一種惰性氣體，不具有其他兩種氣體的毒性和麻醉作用。這種閉路系統，被稱為“迴圈呼吸器”，還可以去除潛水員撥出的空氣中的二氧化碳並回收氧氣，從而延長潛水時間。一臺精密的車載計算機即時監控氣體混合物，並計量出足夠的氧氣，以保持潛水員的意識清醒、頭腦清晰且無癲癇發作。
當然，當潛水員朝水面游去時，所有吸收到組織中的額外氣體都必須排出。你潛得越深，停留的時間越長，在水下工作得越辛苦，組織吸收的氣體就越多，在你返回水面時想要排出的氣體也就越多。上升速度太快，溶解的氮氣就會從溶液中沸騰出來，並在組織和血液中形成氣泡，導致痛苦且有時危及生命的疾病，稱為減壓病或“潛水夫病”。預防潛水夫病唯一可靠的方法是緩慢上升。這意味著要花費數小時在越來越淺的深度進行減壓，以換取在暮光區 30 或 40 分鐘的摸索。
完全不同的世界
雖然你可能會爭辯說，在水面以下數百英尺的半光中你可能看到的任何東西都值得付出所有這些風險和預防努力，但你可以猜到深潛員可能會在這次辯論中站在哪一邊。“這是一個非凡的地方，擁有一個完全不同的生物群落，”謝潑德以極具感染力的熱情說道。“我們在那裡看到的一半東西對科學來說都是新的。”
有趣的是，通常有一條非常清晰的界線將非凡的“下方”與所有其他地方區分開來，而在菲律賓，這條界線始終落在大約 270 英尺到 300 英尺之間。在前往這個神奇深度的途中，團隊或多或少看到了他們期望看到的東西：一個生物群落到另一個生物群落的穩定過渡。緊隨其後的是一片奇怪的沙子和碎石月球表面，對於無法承受在下降過程中浪費時間的潛水員來說，其坡度過於平緩。但隨後發生了一些令人驚奇的事情。他們到達了一個陡峭的巖架，這個巖架向地球中心陡峭地敞開。當他們從邊緣溢位時，他們感覺到溫度像坡度一樣急劇下降，並看著他們的潛水燈穿透近乎黑暗的環境，揭示了一個與地球上任何其他地方都不同的世界。
華麗的軟珊瑚和海扇在水流中搖曳，完美地適應了沒有光合作用的生活；色彩繽紛的櫛水母，它們在海洋的其他地方自由遊動，像襪子一樣掛在晾衣繩上一樣緊貼著電線珊瑚和廢棄的單絲；以及奇異的螃蟹、海膽和海蛞蝓在海底巡遊，尋找它們的下一頓美餐。但我們真正來這裡是為了魚，而且很容易看出原因。
如果有什麼東西可以讓我相信所有這些努力都是值得的，那就是魚。就像一個孩子只剩下盒子裡最亮的蠟筆而創作的白日夢作品一樣，這些是你見過的最美麗的魚。在充足的光線下，它們實際上會發出紅色、粉紅色、橙色和黃色的光芒。大多數魚只為世界上最博學的魚類學家和少數鐵桿水族館愛好者所知。許多魚尚未被描述，甚至還沒有正式名稱。如果羅查能參與其中，它們很快就會有名字了。但首先，潛水團隊必須將今天的捕獲物帶到水面。
保持壓力
我們在他們說過的地點找到了該團隊，就線上路的另一端，位於幾分鐘前射到水面的充氣浮標下方 110 英尺處。此時，他們距離四個小時的潛水只過去了一個多小時，並在他們的許多減壓停留點之一短暫暫停，以便在貨物變得太熱之前將其移交。
羅查、謝潑德和格林在頭兩名水面支援潛水員到達後，立即開始開啟並移交裝有未知數量的色彩鮮豔的魚的減壓艙。潛水員馬特·萬德爾和尼克·伊姆是科學院斯坦哈特水族館的生物學家，他們的日常工作是照顧稀有和不尋常的海洋生物。他們接過貨物並將減壓艙連線到自己身上，臉上沒有一絲緊張，這令人驚訝，因為他們剛剛承擔了照顧一些最稀有生物的責任。他們也剛剛開始他們肯定知道的一場守夜，這場守夜將跨越 7000 多英里，並在接下來的幾十個關鍵小時裡在這些魚的生命中上演。
減壓艙存在的首要原因是，像人類一樣，魚的體內也攜帶大量氣體，特別是在稱為魚鰾的器官內。這些內部囊使魚能夠在水下保持中性浮力。魚居住得越深，魚的魚鰾所含的氣體就越多。雖然魚不會患減壓病，但如果你在不採取任何預防措施的情況下將深水魚拉上來太快，它的魚鰾會膨脹得太大，以至於可以將魚的胃完全從嘴裡擠出來。這就是讓水族館生物學家做噩夢的那種魚類創傷。
直到最近，科學家和魚類收藏家還會用皮下注射針頭刺破魚鰾以排出氣體，但謝潑德從來都不太喜歡這種技術。“我不喜歡在魚身上扎洞，”他說。因此，他挑戰萬德爾，一位全職生物學家和兼職發明家，開發一種行動式減壓艙，該減壓艙可以帶到暮光區，在深處密封，然後讓生物學家在兩三天而不是僅僅幾個小時內將深海珊瑚礁魚“向上”（意味著降至水面壓力）。
萬德爾帶著最新的第三代減壓艙，他和伊姆儘可能快地前往船上，這取決於他們必須停留的安全停留時間。到達那裡後，他們將減壓艙遞到船上並爬上船。時間至關重要。減壓艙在甲板上每放一分鐘，裡面的水就會變得更溫暖，並且會被魚自身的排洩物汙染得更嚴重。
他們渾身溼透，仍然穿著氯丁橡膠潛水服，爭先恐後地將三個減壓艙連線到一個由管道、泵、閥門和儀表組成的系統上——這也是萬德爾設計的，由汽車電池供電——該系統將在保持艙內壓力的同時，用乾淨的冷藏海水沖洗減壓艙。在短暫的、危險的時刻（情況涉及電力和鹽水是固有的）之後，一旦第二根跨接電纜接觸，系統就會嗡嗡作響地啟動。萬德爾和伊姆鬆了一口氣，但這種放鬆只持續了 30 秒，他們又重新站起來，以確保減壓艙內的條件保持穩定在與魚類來源地相同的水平。
而這正是整個努力的意義所在——重建一小片暮光區。表面上看起來似乎是為了炫技或挑戰而簡單地做一些前所未有的事情，但實際上是從一個深刻的科學根源發展而來的。當然，當團隊成功地將 15 條稀有而美麗的暮光區魚類運送到舊金山金門公園時，將會獲得吹噓的資本。但是，透過照顧這些動物並重建它們的棲息地，他們將獲得的關於這些動物的生物學、行為和生活史的知識將更有價值。同樣有價值的還有分享他們對地球上這個最少被探索的地方的少量了解的能力。
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