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危险很难被量化 海洋生态圈面临酸化威胁?

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  海水酸化正在威胁全球海洋生态系统。如果把这个题材交给好莱坞导演,他们可能拍出这么个片子:

  犹如酸液般的海水腐蚀了绝大多数海洋生物,而变异的幸存物种,个个面目狰狞……不过这种画面只能停留在想象里,据英国《经济学家》杂志日前报道,海水酸化的危险其实很难被量化,有些生物在酸化海水中活得更滋润。

  出了问题才能估算危机

  最近5年,海洋酸化成了一大令人担忧的话题,被列入冗长的环境问题清单。美国西雅图太平洋海洋环境实验室专家理查德·菲利博士,曾将海洋酸化现象戏称为“全球变暖的罪恶双胞胎”,如今,他更愿意称之为“另一个二氧化碳问题”。衡量溶液酸碱性的尺度——pH值变化究竟会对海洋产生多糟的影响,目前尚不清楚。事实上,海洋生物研究纷繁复杂,难就难在“只有等问题出现之后,回过头再看,才能看清真正的危险”。

  在挪威海岸孔斯峡湾入口处,布置着9个貌似特大号避孕套的新奇设施,科学家称之为“围隔生态系统”。每个塑胶套子长17米,大部分位于水下,由一个浮动的环状装置固定。这些套子内部是密封的海水,海水中混入了不同浓度的二氧化碳,此举目的是研究北冰洋水域生态变化情况。

  二氧化碳浓度一上升,pH值就会相应下降。酸度取决于氢离子(pH中的H)浓度,氢离子越多,pH值就越低。当海洋表面与二氧化碳浓度较高的大气接触时,就会形成碳酸,从而降低pH值。

  从化学上看,海洋酸化具有更深的意义:氢离子越多,意味着碳酸根离子越少,而碳酸盐是珊瑚、贝类和许多微生物外壳的重要组成部分。一旦碳酸根离子水平过低,这些海洋生物的外壳就会发生溶解,甚至根本无法形成外壳。有证据表明,对海洋生态极为重要的孔虫类浮游微生物外壳的碳酸盐含量,最近已下降了三分之一。

  生物对海洋酸化反应不同

  海洋pH值水平正在下降,但近海面大气二氧化碳含量并非一成不变。光合作用增强会消耗二氧化碳,而呼吸作用则会增加二氧化碳。从深处上涌的海水pH值常常低于表层海水,这是因为在海洋深处没有光合作用,只有呼吸作用。

  海洋酸化对各地影响不尽相同,而各种生物对海洋酸化的反应也不同。来自地中海高级研究院的爱丽丝·亨德里克斯对大量研究数据进行分析,了解单个生物体对海洋酸化的反应情况,结果发现,生物体的反应出现多样性,有些似乎更喜欢低pH值环境。她认为,本世纪海水酸化问题的影响,不会像人们之前担心的那么严重。

  有些研究人员认为,亨德里克斯把多种数据混在一起进行分析,低估了更严重的危害影响。不过,研究文献数据也可能存在偏见问题。那些表明有危害影响的数据有可能被夸大论述,因为“雷声越大”越容易得以发表。

  如果某些生物能容忍较低pH值,而其他生物无法做到这一点,那么你就得出了这样的结论:优胜劣汰,适者生存,能够适应的物种繁荣昌盛,不能适应的物种则随之灭绝。对海洋中的“初级生产者”——进行光合作用的某些单细胞生物而言,命运就可能是灭绝。

  但是,各类生物之间的比例构成很重要。海洋生态学就是研究“谁吃谁”的问题,靠近食物链底层的某些生物数量发生细微变化,就可能对以其为食的上层生物造成较大影响。有些生物可能因遭受缺食少粮和pH值变化的双重打击,而加速灭亡。一些生物即使能适应,也要付出进化的代价。

  这就是设立“围隔生态系统”的理由。它是“欧洲海洋酸化研究项目”(EPOCA)的一部分,该项目聘请了100多位研究人员,其中30多人目前正在北极地带开展研究。EPOCA是迄今最详尽的关于pH值变化对整个生态系统影响的调查研究。

  全球变暖比海洋酸化影响大

  通过观察“围隔生态系统”内哪些生物繁殖更快,德国基尔市莱布尼茨海洋研究所的伍尔夫·里贝塞尔博士及同事,密切

  关注着水体化学成分和营养物质变化情况。里贝塞尔博士特别感兴趣的,是生态系统中“翼足类”(亦称“海蝴蝶”)的作用。

  这些优雅的迷你软体动物是某些鱼类的重要食物。比如细鳞大马哈鱼,在孵化后第一年吃得最多的东西就是它们。

  如果食物链的重塑造成翼足类的数量减少,那么大马哈鱼就必须设法适应,否则只有死路一条。“围隔生态系统”实验能揭示翼足类生物的命运,但大马哈鱼的未来仍然难以预测,因为“围隔生态系统”太小,根本无法把鱼类装在里面进行实验,而且实验期也太过短暂,无法推论若干年后会发生何种适应现象,以及这些适应的代价。

  今年2月,美国华盛顿卡内基研究所的雅各布·西尔弗曼博士称,根据目前全球碳排量增长速度进行计算,预计到本世纪末,所有珊瑚就会停止生长甚至开始分解。西尔弗曼博士不是惟一持此观点的人。为什么珊瑚的命运比较容易预测?这是因为珊瑚礁的结构就是大块的碳酸钙礁石,微生物附于其上,进行生长和捕获食物。对澳大利亚大堡礁的研究显示,珊瑚礁钙化的速度在下降。

  但是,海水化学成分的变化是否是其原因之一,尚不得而知。目前科学家已着手对比研究上世纪六七十年代的监测数据和现状,以期探明真相。

  科学家表示,要单独分离出海洋酸化作用,对其危险进行量化,是极其困难的。海洋生态环境还受到多种因素的影响,比如地表径流(降雨及冰雪融水沿地表或地下流动,最终汇入海洋)造成海洋的营养物浓度变化、过度捕捞造成海洋生物食物链浩劫、全球气候变化等。科学家表示,相比pH值的变化而言,全球变暖引起的物理和化学变化,对海洋生物的变化起了更大的推动作用。

 
 
 
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