科学家解开了为什么成千上万的章鱼迁移到深海热泉的谜团

一群雌性珍珠章鱼(Muusoctopus robustus)在章鱼花园筑巢，章鱼花园位于加利福尼亚中部戴维森海山附近，家解大约3200米深。什成研究人员利用MBARI的千上迁移泉先进技术确认了珍珠章鱼聚集在章鱼花园进行交配和筑巢。来自热液泉的章鱼温水加速了章鱼胚胎的发育，给了小章鱼更好的到深生存机会。信用:uux.cn/2022年MBARI
（神秘的海热地球uux.cn）据蒙特雷湾水族馆研究所：2018年，来自美国国家海洋与大气管理局蒙特雷湾国家海洋保护区和鹦鹉螺公司的谜团研究人员观察到数千只章鱼在加利福尼亚中部海岸的深海海底筑巢。“章鱼花园”的科学开发现引起了全世界数百万人的好奇，包括蒙特雷湾水族馆研究所的家解科学家。三年来，什成MBARI和他的千上迁移泉合作者使用高科技工具来监测章鱼花园，并确切地了解为什么这个地方对深海章鱼如此有吸引力。章鱼
在科学进展发表的到深一项新研究中，来自MBARI、海热NOAA蒙特里湾国家海洋保护区、Moss Landing海洋实验室、阿拉斯加费尔班克斯大学、新罕布什尔大学和菲尔德博物馆的一组研究人员证实，深海章鱼会迁移到章鱼花园进行交配和筑巢。
章鱼花园是为数不多的已知深海章鱼养殖场之一。在这个托儿所，来自深海温泉的温暖加速了章鱼卵的发育。科学家认为较短的孵卵期增加了孵化章鱼的存活几率。章鱼花园是地球上已知最大的章鱼聚集地——研究人员在该地点的一部分发现了超过6000只章鱼，并预计这个托儿所可能有20000只或更多。
“由于MBARI先进的海洋技术和我们与其他当地研究人员的合作，我们能够非常详细地观察章鱼花园，这有助于我们发现为什么这么多深海章鱼聚集在那里。这些发现可以帮助我们了解和保护其他独特的深海栖息地免受气候影响和其他威胁，”MBARI高级科学家吉姆·巴里说，他是新研究的主要作者。
章鱼花园位于海平面以下3200米(10500英尺，或约2英里)的一个小山丘上，靠近戴维森海山(Davidson Seamount)的底部，戴维森海山是一座死火山，位于加利福尼亚州蒙特雷西南130公里(80英里)处。这个地方到处都是粗壮巨蛸——MBARI研究人员给这个物种起了个绰号叫珍珠章鱼，因为从远处看，筑巢的个体看起来就像海底的乳白色珍珠。
在MBARI遥控潜水器(ROV) Doc Ricketts的14次潜水过程中，研究小组了解到为什么如此大量的珍珠章鱼会被吸引到这个地方。成年雄性和雌性章鱼、发育中的卵和章鱼幼体的存在表明该地点专门用于繁殖。该小组没有观察到任何中等体型的个体或任何进食的证据。珍珠章鱼聚集在这里仅仅是为了交配和筑巢。
当NOAA和Nautilus Live的研究人员首次发现章鱼花园时，他们观察到了“闪闪发光”的水域。这种现象发生在温水和冷水混合的时候，表明该地区以前有未知的温泉。MBARI研究人员及其合作者的进一步调查证实，章鱼巢穴聚集在热水泉沐浴的裂缝中，热水从海底流出。
3200米(10500英尺)深处的环境水温为1.6摄氏度(约35华氏度)。然而，章鱼花园裂缝和缝隙中的水温接近11摄氏度(约51华氏度)。
章鱼是冷血动物。深海的低温降低了它们的新陈代谢和胚胎发育的速度。与它们生活在温暖浅海的亲戚相比，大多数深海章鱼有很长的潜伏期。
过去的实验在世界各地的栖息地和地点测量了许多章鱼物种的卵孵化时间。比较这些鸡蛋孵化时间清楚地表明了温度如何影响胚胎发育的速度——水越冷，胚胎生长越慢。
在深渊接近冰点的温度下，研究人员预计珍珠章鱼卵至少需要五到八年才能孵化。MBARI遥控潜水器“多克里基茨号”上的4K照相机提供了筑巢母亲的特写镜头。
MBARI的研究人员和他们的合作者利用个别章鱼妈妈的伤疤和其他显著特征来监测它们的幼崽的发育。令人惊讶的是，这些蛋不到两年就孵化了。温泉的热量增加了雌性章鱼及其幼体的新陈代谢，减少了孵化所需的时间。
研究人员认为，在温暖的水域中较短的孵卵期大大降低了发育中的章鱼胚胎被捕食者伤害或吃掉的风险。在温暖的水中筑巢可以提高珍珠章鱼的繁殖成功率，更好地确保后代的存活。
“深海是地球上最具挑战性的环境之一，然而动物已经进化出了应对寒冷温度、永久黑暗和极端压力的聪明方法。非常长的孵卵期增加了母亲的蛋无法存活的可能性。通过在热液泉筑巢，章鱼妈妈给了它们的后代一个帮助，”巴里说。
一个地区大量的章鱼吸引了捕食者和食腐动物。像大多数其他头足类动物一样，珍珠章鱼在繁殖后死亡。章鱼花园的死章鱼为食腐动物提供了一顿大餐。一个丰富的无脊椎动物群落与筑巢的雌性生活在一起，无疑受益于未孵化的卵、易受伤害的幼体或死亡的成年章鱼。
戴维森海山和它的章鱼花园作为蒙特雷湾国家海洋保护区的一部分受到保护。2002年和2006年MBARI号对戴维森海山的探险揭示了其岩石斜坡上惊人的生物群落。MBARI关于美丽的深海珊瑚、充满活力的海绵和好奇的鱼类的图像和视频吸引并鼓舞了全世界的观众。海洋卫士们大声疾呼，要保护这片独一无二、至今仍未被开发的海洋荒野。2008年，资源管理者扩大了蒙特里湾国家海洋保护区，将戴维森海山纳入其中。
巴里说:“像这种深海托儿所这样的重要生物热点需要得到保护。”“气候变化、捕鱼和采矿威胁着深海。保护深海动物聚集觅食或繁殖的独特环境至关重要，MBARI的研究为资源管理者提供了决策所需的信息。”
戴维森海山的发现史
二十多年来，MBARI和NOAA的研究人员一直在合作研究戴维森海山。自2002年对海山进行第一次考察以来，NOAA利用MBARI在海洋地质学和底栖生物生物学和生态学方面的专业知识，制定了一项综合研究计划，旨在了解戴维森海山及其周围独特的生物群落。现在，戴维森海山被认为是世界上研究得最好、保护得最好的海山之一。
2018年10月，来自NOAA、海洋探索信托基金和合作者的一组研究人员乘坐E/V Nautilus对戴维森海山进行了一次探险。在MBARI地质学家和NOAA研究人员的建议下，Nautilus Live团队决定将他们的探索从海山顶部扩展到周围的山麓丘陵。研究人员发现数以千计的章鱼聚集在高耸的海山附近的岩石山脊周围。
大多数章鱼都是头朝下，翻转手臂，折叠在身体周围。这种姿势表明珍珠章鱼的母亲在保护或孵卵。珍珠章鱼是一种浅紫色的物种，大约有柚子大小，生活在从俄勒冈州到下加利福尼亚州的太平洋东北部。MBARI在2300米至3600米(7500至11800英尺)的深度观察到了这一物种。
MBARI的研究人员和他们的合作者部署了一套由MBARI工程师开发的先进科学仪器，以更好地了解章鱼花园。
“MBARI团队的专业知识——工程师、我们潜水器的驾驶员和我们研究船的船员——对于研究这个水下两英里的生命热点是不可或缺的。巴里说:“我们利用几十年的深海探索经验，开发和部署仪器，在不打扰筑巢母亲的情况下研究章鱼花园。
MBARI的ROV Doc Ricketts记录了孵卵的珍珠章鱼及其邻居的高清4K视频。MBARI熟练的潜水飞行员操纵ROV靠近孵卵的珍珠章鱼，部署仪器测量它们巢穴内的环境条件，包括温度和氧气水平，并以超高清分辨率近距离拍摄母亲和她们的蛋。一台立体摄像机让MBARI的工程师们能够以3D方式观察章鱼花园内的各个地点。该团队还发射了一艘MBARI自主水下航行器，以米级分辨率绘制章鱼花园地图。
MBARI的工程师为ROV Doc Ricketts配备了一套创新的定制传感器套件，即低空勘测系统(LASS)，以便更详细地观察章鱼花园。
LASS收集了详细的测深信息，以帮助研究人员以厘米级分辨率描述海底栖息地。这位姑娘还拍摄了章鱼花园的高分辨率照片。研究人员将这些照片组合成一张照片拼版，来统计这个深海育儿室里的鸟巢数量。他们记录了章鱼花园中心2.5公顷(6.2英亩)区域内的5718只章鱼。该小组估计，333公顷(823英亩)小丘的总人口可能轻松超过20，000人。
一台延时相机在六个多月的时间里收集了对章鱼行为和社区变化的长期观察，使研究人员能够在研究考察期间监视章鱼托儿所。从2022年3月到2022年8月，相机每20分钟记录一幅图像，积累了超过12，200幅图像。这些照片揭示了章鱼、它们的捕食者和当地食腐动物的各种活动和行为。
雄性和雌性珍珠章鱼都会迁移到章鱼花园。雌性寻找一个温暖的筑巢地点来产下一窝大约60个细长的香肠状的蛋。孵卵时，母亲用身体盖住蛋，保护它们免受靠得太近的捕食者的伤害。她靠自己组织中的食物储备为生，同时照顾自己发育中的卵子。
从蛋到幼体的转变并不容易。除了成功发育外，胚胎必须避免伤害、捕食、感染和其他外部死亡源。母性关怀保护它们免受大多数外部风险，但是较短的孵卵期通常允许更多的卵存活。
作为典型的头足类动物，雄性和雌性珍珠章鱼在繁殖后死亡——章鱼花园将是它们最后的休息场所。大多数雌性会活到它们的蛋孵化出来。然而，有时母章鱼耗尽能量，在她的卵完成发育之前就死去了，使发育中的卵面临更大的风险。
延时相机显示，筑巢的母章鱼推开死去的章鱼尸体。深海里的食物很少，任何东西都不会浪费。较大的食腐动物如鼠尾鱼(科)、尖鳗(科)、海螺和海葵以章鱼残骸为食。
在戴维森海山附近，深海海底的生命依赖于从上面降下的有机物质。研究人员估计了雄性章鱼和筑巢雌性章鱼的周转率，以计算这一大群章鱼提供了多少营养。死亡章鱼产生的生物量对当地海底社区来说是一笔可观的碳补贴，提供的食物比章鱼花园外的多72%。
关于章鱼花园，许多问题仍然存在，包括珍珠章鱼孵化后去了哪里，这种章鱼物种如何适应在热泉中繁殖，成年章鱼如何找到热泉，在这些热泉中繁殖的个体比在其他地方繁殖的个体有什么优势，以及深海中的热泉有多常见。
深海也不能幸免于捕鱼、污染和气候变化等威胁。通过记录深海生物多样性和识别海底生命热点，科学家们正在收集重要信息，资源管理者可以利用这些信息来指导对这一独特环境及其居民的保护。
“我们研究海洋能力的技术进步帮助我们发现并记录了一系列深海环境中令人难以置信的生物多样性。随着人类活动的印记深入海洋生态系统，我们不仅需要保护在加利福尼亚和哥斯达黎加发现的章鱼养殖场，还需要保护许多其他尚未发现的生物宝藏，”巴里强调说。
深海章鱼养殖场:一个新的探索领域
迄今为止，研究人员已经记录了四个深海章鱼养殖场——两个在加州中部海岸，两个在哥斯达黎加海岸——并且正在继续研究这些地点，以了解更多关于章鱼行为的信息:
1)Dorado露头(哥斯达黎加)
来自阿克伦大学、菲尔德博物馆和阿拉斯加大学费尔班克斯的研究人员在Dorado露头处观察到了100多只章鱼的聚集，Dorado露头是一个热液泉，位于哥斯达黎加太平洋海岸约160公里(100英里)处，深度为3000米(9800英尺)。这是2013年12月首次发现章鱼托儿所。
该小组将章鱼确定为一种潜在的未描述物种。几乎所有的个体都处于孵卵状态，然而，研究人员观察到的蛋没有一个是有活力的。
来自阿克伦大学、菲尔德博物馆和阿拉斯加大学费尔班克斯的研究小组于2018年4月在深海研究部分的Dorado露头发表了他们对深海章鱼孵卵的观察结果。
2)章鱼花园(美国戴维森海山)
在2018年10月使用E/V Nautilus进行的Nautilus现场考察期间，来自NOAA的蒙特雷湾国家海洋保护区、海洋探索信托基金和合作者的研究人员在戴维森海山东南约12公里(7.5英里)处的一个小山上观察到了一大群孵卵章鱼，深度为3200米(10500英尺)。研究人员确认这种章鱼为粗壮章鱼。
2019年3月，美国国家海洋与大气管理局和伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的研究人员进行了第二次访问，证实了这一地点存在温暖的热液泉。探险队还证实，章鱼正在孵卵，并观察到小章鱼从卵中孵化出来，因此它被认为是第二个已知的章鱼育儿室。
作为2019年海底生态考察的一部分，MBARI研究人员首次参观了章鱼花园。在2019年4月至2022年8月期间，他们与合作者一起使用R/V Western Flyer访问了该网站14次。此外，MBARI的研究人员在2022年2月与R/V Rachel Carson一起参观了章鱼花园，以启动一个测绘自主水下机器人，并创建该网站的米级地图。
3) Octocone(美国戴维森海山)
在与E/V Nautilus一起进行的Nautilus现场考察中，来自海洋探索信托机构NOAA的研究人员和合作者在戴维森海山东部的火山锥上观察到了第二批孵卵章鱼，这是第三个被确认的章鱼育儿所。这个地点位于章鱼花园东北大约17公里(10.5英里)处。研究人员确认这种章鱼为粗壮章鱼。章鱼被证实是孵卵的活卵。
4)尚未命名的海山(哥斯达黎加)
在2023年6月施密特海洋研究所与R/V Falkor (too)一起进行的考察中，来自毕格罗海洋科学实验室和哥斯达黎加大学的研究人员在哥斯达黎加太平洋海岸附近一个未勘探且仍未命名的海山附近观察到了一个以前未知的章鱼养殖场。
当回到附近的剑鱼露头时，研究小组还观察到章鱼孵卵，证实了这个地方确实是一个活跃的章鱼托儿所。哥斯达黎加的两个苗圃都有一种潜在的未描述物种。