海洋酸化腐蝕海洋生命

當(dāng)?shù)厍蚪?jīng)歷滅絕危機(jī)時，大量的海洋生物和陸地生物會絕跡，到底是什么造成了如此之多的物種相繼死亡，長期以來一直是爭論的焦點(diǎn)。

現(xiàn)在，一項(xiàng)新的研究提供了重要線索。科學(xué)家認(rèn)為， 空氣中二氧化碳含量的上升引起的海洋酸化，可能在古代滅絕事件中起到了至關(guān)重要的作用。尤其是長有碳酸鈣外殼的海洋生物，更是首當(dāng)其沖，難以在酸性條件下生存。

二氧化碳危及海洋

海洋酸化是指由于海洋吸收大氣中過量的二氧化碳，使海水逐漸變酸。“海洋酸化”這個術(shù)語2003年第一次出現(xiàn)在英國著名科學(xué)雜志《自然》上。目前海洋每年吸收的二氧化碳都在80億噸左右，雖然對于減緩氣候變暖起到了重要的作用，但海洋也為此付出了高昂的代價。

這項(xiàng)研究結(jié)果的潛在含義十分深刻，提醒我們的地球在不久的將來會發(fā)生什么。隨著未來幾十年里大氣中二氧化碳濃度的上升，吸收這種氣體的海水最終酸性更強(qiáng)，我們有可能走向另一輪嚴(yán)重的滅絕事件，使得2.5億多年前的歷史重演。

加拿大新斯科舍省薩威大學(xué)的海洋物理學(xué)家阿爾瓦羅·蒙特內(nèi)哥羅指出：“雖然與許多其他正在發(fā)生的事情相比，海洋酸化發(fā)揮的作用實(shí)際上很難量化，但是我們的結(jié)果清楚地表明，海洋酸化在古代生物滅絕事件中扮演著一個主要的角色。”

“很明顯我們已經(jīng)使得并將繼續(xù)使得海洋變得更具有酸性，我們可以預(yù)見到它對某些海洋生物的影響，其中蛤蚌、貽貝和其他水生貝類動物面臨的風(fēng)險最大。”他補(bǔ)充道，“研究結(jié)果顯示，生物未必能迅速適應(yīng)海洋變化的速度，我們也無法快到足以改變海洋的pH值。”

pH值是溶液中氫離子活度的一種標(biāo)度，也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。pH值越趨向于0，表示溶液酸性越強(qiáng)。反之越趨向于14，表示溶液堿性越強(qiáng)。在常溫下，pH=7的溶液為中性溶液。

二氧化碳上升與pH值劇降

生命的進(jìn)化史穿插著許多重大的滅絕事件， 其中包括大約6500萬年前造成絕大部分恐龍滅絕的事件。到目前為止，最極端事件的順序記錄可以追溯到2.5億多年前，二疊紀(jì)至三疊紀(jì)的滅絕事件（PTB）。若以消失的物種計(jì)算，當(dāng)時地球上70%的陸生脊椎動物以及高達(dá)96%的海洋生物消失。這次滅絕事件也造成了昆蟲唯一的一次大量滅絕，共計(jì)有57%的“科”與83%的“屬”消失。陸地與海洋的生態(tài)圈花了數(shù)百萬年才得以恢復(fù)，比其他大型滅絕事件更久。PTB是地質(zhì)年代五次大型滅絕事件中規(guī)模最龐大的一次，因此又非正式稱為“大滅絕”，或是“大規(guī)模滅絕之母”。距今5500萬年前，海洋里曾經(jīng)出現(xiàn)過一次生物滅絕事件，罪魁禍?zhǔn)拙褪侨芙獾胶Ｋ械亩趸迹烙?jì)總量達(dá)到45000億噸，此后海洋至少花了10萬年時間才恢復(fù)正常，度過難關(guān)。

科學(xué)家們知道，當(dāng)時，巨大的火山噴發(fā)把大量的甲烷和二氧化碳送進(jìn)大氣，溫度非常高。地質(zhì)編錄表明海底部分氧的含量非常低，但仍然不清楚是由什么原因引起的。

為了著手解開其中的一些奧秘，阿爾瓦羅·蒙特內(nèi)哥羅和他的同事們創(chuàng)立了一種計(jì)算機(jī)模型，模擬滅絕前和滅絕中所出現(xiàn)的情況。該模型包括一個根據(jù)歷史觀點(diǎn)精確排列的大陸，也第一次出現(xiàn)了布滿山脊的海底，以創(chuàng)造一個逼真的水流循環(huán)模式。 在把溫度和二氧化碳濃度分別設(shè)置到假設(shè)當(dāng)時所存在的最高水平后， 研究者們做實(shí)驗(yàn)看看海洋里會發(fā)生什么。他們發(fā)表在《古海洋學(xué)》期刊上的研究結(jié)果證實(shí)，溫暖的氣候不能解釋海洋在PTB時的變化記錄，而僅二氧化碳高含量這一項(xiàng)就能夠使得海洋pH值大幅度下降。

英國利茲大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家威格諾爾·保羅強(qiáng)調(diào)：“至于為什么在滅絕時期海洋底部的氧氣如此之少，該模型沒有提供多少證據(jù)，這表明我們需要去做大量的研究工作，才能真正了解發(fā)生在地球歷史上最大的滅絕事件。”

“但無論酸化還是缺氧，都是現(xiàn)代海洋即將出現(xiàn)的危機(jī)。” 保羅警告說，“化石記錄表明，由于酸性環(huán)境使得水生貝類動物難以為它們的貝殼分泌和供養(yǎng)材料，因此在PTB中遭到滅頂之災(zāi)。”

與二氧化碳排放量的斗爭

同時，寒冷的海水將加劇問題的嚴(yán)重性，這意味著今天高緯地區(qū)的水生貝類動物面臨著最大的威脅。根據(jù)研究人員的預(yù)測，到2030～2050年之間，首批受害的生物有可能是翼足目動物。這些小蝸牛生活在高緯地區(qū)的表層水體，形成了許多魚和鳥類食物鏈的最低端。從現(xiàn)在起到2030年，南半球的海洋將嚴(yán)重腐蝕蝸牛殼，這些軟體動物是太平洋中三文魚的重要食物來源，如果它們的數(shù)量減少或是在一些海域消失，那么對于捕撈三文魚的行業(yè)將造成影響。此外，海水酸化導(dǎo)致海中大陸架每年為旅游業(yè)創(chuàng)造數(shù)十億美元產(chǎn)值的珊瑚礁大量死亡，使旅游業(yè)嚴(yán)重受挫。

今天的海洋酸性變得更濃了，因?yàn)樵絹碓蕉嗟亩趸纪ㄟ^化石燃料和其他來源進(jìn)入大氣，很可能往南蔓延到更溫暖的水域里，威脅哈蚌、牡蠣和珊瑚等生物。

工業(yè)革命以來，人類活動釋放的二氧化碳有1/3以上被海洋吸收，使表層海水的氫離子濃度近200年間增加了三成，pH值下降了0.1。海水酸性的增加，打破了海水化學(xué)的種種平衡，威脅到了海洋生態(tài)系統(tǒng)。使依賴于化學(xué)環(huán)境穩(wěn)定性的多種海洋生物乃至生態(tài)系統(tǒng)面臨巨大威脅，一些貝類生物的滅絕就是海洋酸化有力的證明。海洋酸化還嚴(yán)重破壞了生物多樣性，并且造成一些具有侵略性的物種出現(xiàn)。作為海洋中進(jìn)行光合作用的主力，浮游植物門類眾多，生理結(jié)構(gòu)多樣，對海水中不同形式碳的利用能力也不同，海洋酸化會改變種間競爭的條件。

由于吸收了過多的二氧化碳，海洋正在以前所未有的速度酸化。目前，解決該問題的唯一有效方法就是減少二氧化碳的排放量。

（編譯自【美】《探索頻道》）