愈發溫暖的海洋是第六次物種大滅絕的溫床

丁雨田

每一次物種大滅絕，背后都像是有一個程序員在給地球調參，對著地球生態系統左調右控，在漫長的地質尺度下雕刻著這個星球的溫度與脾氣。前五次物種大滅絕中，各物種相繼涌現又漸次退場，三葉蟲、奇蝦、恐龍，以及現正當年的哺乳動物，你方唱罷我登場。

然而，化石能源帶來的排放改變了一些至為關鍵的參數，地球的快速升溫威脅著包括海洋生物在內的大量物種及其生態系統。《科學》雜志不久前刊登了美國普林斯頓大學和華盛頓大學 Justin Penn 和? Curtis Deutsch 的研究成果。該團隊采用考慮了不同海洋物種的生理耐受限度、利用化石記錄數據進行了驗證、能夠預測二疊紀末期（距今2.52億年前）的物種滅絕風險與物種緯度分布的生理生態模型，量化計算了不同二氧化碳排放情景下的全球和局地海洋滅絕風險。量化評估發現，如果化石能源的使用繼續快速增長，大約三分之一的海洋動物可能在300年內滅絕，物種減少的規模與地球過去的五次大滅絕相當。

這項新的研究建立在兩位作者早期工作的基礎上。他們創建了一個地球模擬系統模型，詳細描述了二疊紀末期地球歷史上最嚴重的海洋大滅絕。這次滅絕奪走了海洋中90%以上的物種，該模型發現，隨著溫度的上升和海洋動物新陳代謝的加快，逐漸變暖的海水無法容納足夠的氧氣維系動物生存。而化石記錄作為歷史數據支撐，也直接而有力地佐證了這一模型的穩定性和準確性。

該研究表明，在二氧化碳低排放情景下，到本世紀末，若全球暖增幅度控制在約1.9攝氏度以內，物種損失將保持和當前相近的狀態。換句話說，若巴黎協定的2攝氏度溫控目標得以實現，物種滅絕的風險將減少70%以上，5000萬年進化史積累的海洋物種多樣性資源將得到有效保存。

而在二氧化碳高排放情景下，到2100年，增暖幅度達到約4.9攝氏度，并在未來三個世紀內進一步攀升至10～18攝氏度，物種損失數量顯著提高。氣候變化將以意想不到的方式對海洋生態系統重新洗牌，海洋升溫和缺氧兩者造成的物種損失在一個世紀內就能與目前人類活動（例如過度捕撈和污染）的直接影響強度相匹敵，并最終造成與此前五次大滅絕規模相當的物種大滅絕。

研究還證實，相較低緯度地區，極地物種面臨著更高的滅絕風險。按照人類目前的溫室氣體排放，夏季海冰最早可能在2035年完全消失;而極地的氣候放大效應，使得極地海洋升溫更加顯著，北極的變暖速率可能是世界上其他地區的四倍。根據2020年世界氣象組織的報告，西伯利亞熱浪席卷遠東地區，俄羅斯有關北極圈以北地區溫度創下新高，韋爾霍揚斯克鎮甚至達到空前的38攝氏度。

低緯度地區物種滅絕率較低，但物種豐富度相較極地下降得更為顯著。低緯度地區原本的生物量更高、生物多樣性也更豐富，此外，物種可以向高緯度地區遷徙，有滅絕可能性的物種比例因而不如極地明顯和劇烈。但因其本身基數大，且遷徙后本地消亡，凈數量上仍然有較大影響。

如果人類不能迅速且有效地控制溫室氣體排放，海洋生物多樣性的喪失速度還將加快，威脅程度甚至逼近歷史上幾次大滅絕事件。

愈發溫暖的海洋迫使物種向更寒冷的高緯度海域遷移，而原本適應極地寒冷氣候的海洋物種，沒有更冷的地方可以遷徙，極地的部分生態位還會被從低緯度地區躲避變暖的遷徙物種占據。深層海水的溫度更低，但壓強也會隨深度遞增，食物豐度也愈發降低，因此，海洋更深處也難以找尋到合適的棲息地支撐龐大的種群。羅格斯大學的一項研究認為，全球變暖導致的海洋增溫會導致未來可捕獲的高產魚種明顯減少，例如200年后，北大西洋沿岸依賴鱈魚的漁民捕獲難度會顯著增加。

令情況雪上加霜的是，物種代謝率會隨水溫升高而增加，因此需要更多的氧氣來完成呼吸等身體功能。然而，海洋中的氧含量只有大氣中的六十分之一，溫暖的海水溶解氧含量更低，海水循環也更加緩慢，隨著全球溫升，這個濃度甚至可能進一步下降，增加海洋生物的生存困境。

作者之一的Deutsch形容這一現象為海面下的通貨膨脹：“想象一下，通貨膨脹、物價上漲的同時，你的薪水卻下降了;海洋能提供的氧氣更少了，盡管它們比以往更被需要。”

事實上，海水溫度與含氧量之間的關系是廣泛而深遠的。表層海水（即水深50米以上的海水）直接接觸空氣，由于風浪的攪拌作用、垂直對流作用和生物的光合作用，含氧量達到最大值。自表層之下，由于有機體和生物殘骸氧化分解消耗氧氣，光線不足，光合作用減弱，含氧量隨深度持續降低，通常在300～1000米處達到極小值（此深度隨海區而有所不同，比如大陸架海區就受陸地影響較大）。

由于表面溫暖的富氧水體更輕，難以與深層較冷、含氧量較低的水體上下混合，從而導致海洋水體分層，同時形成含氧量極低的水體區域。在過去的15年左右，海水溫度持續升高，原本含氧量就不高的深海區進一步脫氧，海洋中的低氧區迅速擴大，一些海洋生物的生活區域也被迫隨之改變。例如，原本在海面以下200米深處覓食的深海潛游者，金槍魚和劍魚，如今也經常被發現浮出海面。

麥吉爾大學人類和地球系統動力學的教授 Eric Galbraith 認為：“該研究基于一個成熟的模型，其結論建立了一些簡單但是可靠的相關關系。人類當下的所作作為將決定我們是否會再次陷入大滅絕” 。羅格斯大學生物學家 Malin Pinsky 在接受媒體采訪時也提及，“如果我們漫不經心，人類會走向一個相當可怕的未來，而這項研究則是警鐘”。

◎ 來源| 知識分子