潛水蒐集一手資料
真正第一手的親身接觸,只有潛水了。若不靠特殊潛水裝置,人類的體能最深只能到海面以下五十公尺左右。在五十公尺的深度,安全的工作時間是十五分鐘,若待太久,或潛再深一點,潛水的人會出現「氮醉」徵狀,神志不清,無法工作。
因此,潛水觀察只限於淺海地帶,例如屬於墾丁國家公園的南灣地區,珊瑚礁生態便適合潛水細觀。另外需要潛水的就是把儀器帶下海,固定在某一個特定位置。
不少研究人員受過潛水訓練,對這份體力消耗大的工作也很有興趣。但是「不一定每次下水都有珊瑚礁、熱帶魚可看,如果在西海岸,全是混濁的泥沙,下去一片茫然,什麼也看不見,所有的工作都要靠摸索。萬一被漁民掉在海底的魚網纏住,一緊張就危險了。」臺大海研所技士劉純琪說。
絕大部分的研究,還是要透過儀器的協助,採得樣本或是接收訊號。由於儀器越來越精密,功能越多,因此所得到的「二手資料」內容豐富廣泛,足可完成許多推論。
漁船在沿岸作業
沿岸地區的調查,常要租小漁船作業。因為小船靈活,起動和停止都方便,如果小範圍內有許多站需要停下作業,或者水淺礁石多,一千多噸的研究船不免處處掣肘,難展長才。
小船的麻煩是顛得厲害,小風浪就能把船整得亂晃;但是扛儀器、瓶罐上船十分不易,既已開始,就是歪歪倒倒,也要把該灌滿的海水、該紀錄的數字通通做完,才能夠下船。
漁船通常只租一天或半天,若要長期出海,仍賴專門的研究船。而多數研究計畫的調查範圍不僅限於岸邊,有一艘能走遠洋的船相當必要。多功能的「海研一號」有持續航行四十五天的能耐,而且處女航便從北歐一直南行,繞過南非好望角回到國內,等於跑了地球大半圈,也證明瞭它的遠航能力。
對地球物理和地質學者而言,研究船上有套設備最令他們雀躍,就是「多頻道反射震測儀」,價值一百萬美金,也是船上最昂貴的研究設備。
想瞭解海底地形、地層結構,除非有潛水艇,否則無法直接觀察。震測儀卻利用氣槍放出含有各種頻率的震波,震波撞及海底,再反射回來,被水中聽音器接收,經電纜傳回船上電腦自動解析設備,便可根據震波回收的先後推算出海底高低起伏;而不同頻率的震波對地層的穿透力也不同,所以又可得到地層結構的資料。
這項設備的優點是聽音器有廿八對,連成一條長達八百公尺的直線,和過去相比,從前震測儀只能做「點」的探測,現在則可得到「線」的完整資料。以後如果擴充設備,甚至可以得到「面」的地層資料。
地層結構探秘
這若再配上「岩心採樣器」,對當地海底結構的瞭解就更紮實了。岩心採樣器是一個很重的空心管子,由鋼纜送下,它會像根樁子一樣插進海底的泥土或沙石或岩塊裡。插下去的同時,中空的部分便把泥、沙、石等吸入,當鋼纜絞回船上,把採樣器內藏的塑膠管抽出,縱面剖開,便可看到上下排列次序、厚度,和原來海底情形一樣的「岩心」標本了。
這些採到的岩石帶回去仔細檢驗,有時候可在電子顯微鏡下面發現許多「微化石」,其前身是植物性浮游生物的遺骸。這時可用年代檢定的方法,判斷岩層的形成年代,更可分析該類浮游生物生存的條件,從而推測當時海洋的環境,例如:溫度、鹽度、營養成分等等。
在沿岸地區之外,海洋的深度平均為四千公尺;人類不管游泳、潛水或乘船,都只能算是在海的表面漂浮,因此幾乎所有的探測工作,都是靠一根鋼纜,帶著設備垂到海中去收集所需要的東西。所以你若恰巧搭另一艘船經過,大概只看得到兩、三個人呆立在「海研一號」的甲板上,要是沒人指點,恐怕還找不著那根細細的鋼纜呢。
鋼纜一物百用
那幾個「呆立」的人,其實不是正在收、放鋼纜,就是在等待鋼纜到達指定的深度,採回水樣或傳回該處的溫度和鹽度,好進行下一步作業。
唯一比較熱鬧、看得見動靜的,是海水表面的採樣。由於鋼纜只需放下短距離便可收起,所以這邊,採水瓶不斷從鋼纜取下,又裝上新瓶;那邊,瓶中的水被倒出來,裝滿四個大塑膠罐,外帶兩個小罐;瓶瓶罐罐在工作臺上此起彼落。要不然就是在撈起浮游生物網的時候,海水四洩,只留下底部一點點水和幾十隻米粒大的小動物,半擠半倒地被裝入瓶中。
浮游性動物一「出海」,必須立刻加入福馬林,當做「屍體」處理,以免分解腐化。等上了岸運回實驗室,再在顯微鏡下計算有多少只,屬於什麼種類。
分析海水樣品,部分初步工作得在船上完成,譬如:測量溫度、鹽度、溶氧度、酸鹼值。進一步的分析,則要帶回去做;在船上時須把海水冷藏在攝氏四度左右,以保持原來狀況。
「海研一號」另一頗受研究人員稱道之處,便是研究室和實驗室有好幾間,留有充分的空間放置器材。
船上做好,下船不忙
在電子儀器室裡,除了最貴的震測儀,還放了次貴的魚探機,有類似雷達掃瞄的螢幕,可尋找不同深度的魚群。另外船上還購置了一部微電腦,不少工作可以在拿到資料後,立刻分析,毋需等航次結束。
國內目前只有「海研一號」一艘多目標的海洋研究船,它的主權屬於國科會,管理權屬於臺大,船上的技術人員都來自臺大海研所。他們在船上的生活和船員相去不遠,每天廿四小時輪班。船一開到工作地點,不論白天、黑夜,都得馬上開始作業,船期才不致於拖延,可以多排些計畫,充分使用研究船。
海上的各種探測工作,性質大同小異,做久了難免單調。這批技術人員多半從「九連號」時代就開始上船,已有十年以上的經驗,經歷過不少「風浪」,也頗能自我排遣。
每年從秋天到第二年春天,臺灣附近海域吹東北季風,海上行船不穩,剛出海時,多半的人都會不舒服。這時船還未開到作業地點,技術人員可以躺著休息。等到作業站到了,不管颳風下雨,只要船能停,技術人員就得起來工作。
下雨最麻煩的是滑。船本來就搖晃不定,不易站穩,一加上雨水,不只地板滑,連平常扶靠的地方都一片滑溜,毫無著力之處。刮強風或海上暗流強時,鋼纜容易刮到船舷,儀器若碰壞了就划不來了。更危險的是纜繩上繫的桶、瓶等等,收起時若一個晃蕩,打到了人,那可更慘。
技術人員功勞大
然而這批技術人員一個個活力充沛,膽大心細,扛得起重東西,也修得了儀器的小故障。走在廊道裡,別人要東扶西碰,靠著牆壁還跌跌撞撞,他們卻早已摸清了船晃的韻律,來去自如。
不輪班的時候,有的口袋插本小說,有的圍著棋盤,或趁月黑風高的晚上,在船尾拖根魚線,等大魚上鉤。
他們在船上扮演的,是不折不扣的重頭戲角色。許多教授在研究報告前面,會特別向他們致謝。
「海研一號」之所以取名一號,顯然期待著二號、三號……。楊榮宗教授說:「在長遠的計畫中,二號是一艘生物研究船,三號是一艘潛艇。」
對於國內目前的海研工作,許多教授認為雖有成果,卻嫌零散。他們覺得或許可以效法韓國,成立綜合的海洋研究機構,來統籌全國的研究和開發計畫。或者至少有一「海洋資料中心」蒐集海洋資訊,方便需要使用的人;同時讓大家有個累積研究成果的地方,不要重覆別人已經做過的事情。
海洋學院海洋系主任李賢文便這樣主張,但他也提及一層憂慮:「現在問題是海洋研究人才不夠,最好是有了足夠的人才之後,再成立一統合的組織。可是話說回來,也正因為現在沒有這樣的機構,很多學海洋的人找不到本行工作,只好轉行。」
國科會推動大型研究計畫
國科會現階段的做法,是鼓勵整合性的大型計畫,比方針對某一個海域或某一個問題,做通盤性的研究。這樣必須結合有專長的人,成果似乎也較集中。正在計畫中的有「臺灣西南海域湧升流的基礎生產力研究」,參與的三位專家分別出身於海洋化學、海洋物理和海洋生物。這是區域性的整合計畫。還有和原子能委員會合作的「低濃度核能廢料終極投海處理可行性」調查,這則是就一個問題做多方面的考慮。
也許研究機構的努力、國科會的支持、再加上科技應用單位的響應,我國海洋研究可以結合人力、財力、物力,使研究的成果,和海洋開發單位的需要恰好配合。這是一條常聽人說起、卻不容易走上的路。