最新研究：海洋酸化正在蔓延至更深的水域

摘要：海洋作为地球上最大的天然二氧化碳汇，每年吸收了人类排放的二氧化碳量的约四分之一。随着全球大气中二氧化碳含量的不断上升，海洋吸收的二氧化碳也随之增加，导致海洋表面水体的pH值下降，即海洋酸化现象。这种酸化不仅影响了海洋表层，而且随着时间的推移，影响也在逐渐向深层

【原标题】新研究：海洋酸化正在蔓延至更深的水域
本文来源于“海洋与湿地”（OceanWetlands）：

海洋作为地球上最大的天然二氧化碳汇，每年吸收了人类排放的二氧化碳量的约四分之一。随着全球大气中二氧化碳含量的不断上升，海洋吸收的二氧化碳也随之增加，导致海洋表面水体的pH值下降，即海洋酸化现象。这种酸化不仅影响了海洋表层，而且随着时间的推移，影响也在逐渐向深层水域渗透。

海洋酸化对海洋生物构成了严重的环境威胁，尤其是对珊瑚礁等敏感的生态系统。珊瑚礁作为海洋生态系统中的重要组成部分，不仅具有巨大的生态和经济价值，也是最脆弱的一环，不可避免地遭受到全球变暖和海洋酸化的全面影响。研究表明，受全球变暖和海洋酸化的严重干扰，预计21世纪生物礁生态系统中的珊瑚含量将大幅下降。海洋酸化对海洋生态系统造成了多米诺骨牌效应，影响了无数海洋物种。

海洋酸化的影响是多方面的，它改变了海水的化学特性，影响到海洋生物的生理、生长、繁殖和代谢过程，破坏海洋生物多样性和生态系统平衡。例如，海洋酸化可以显著降低珊瑚钙化率、抑制珊瑚幼虫发育、引发珊瑚礁的溶解，也可改变珊瑚礁的群落结构。珊瑚对酸化的响应具有显著的物种特异性，在海洋酸化的背景下，珊瑚礁中对酸化敏感的物种会相对减少，抗酸性强的物种则会相对增多，生态系统内的多样性随之降低。

封面图：©摄影：王敏幹（John MK Wong） | 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

此外，海洋酸化还对鱼类行为产生影响，包括干扰鱼类的感官功能，如嗅觉、听觉、视觉，并对神经生理功能和细胞信号传导等过程产生不利影响，继而改变海洋鱼类的捕食、逃避捕食、行为侧向化、栖息地识别与选择等行为。这些行为的改变不仅影响海洋鱼类种群本身的生存与繁衍，还将进一步威胁海洋生态系统的稳定与功能。但直到现在，研究人员还不知道酸化在多大程度上影响了更深的水域。

近日有研究表明，海洋酸化正在下沉至1500米深的海洋区域，对海洋生物构成了新的威胁。该研究由瑞士苏黎世联邦理工学院生物地球化学和污染物动力学研究所的环境物理学家Jens Daniel Müller领导，研究团队基于全球洋流和其他环流模式的测量，开发了二氧化碳在海洋中移动的三维模型重建，他们使用这个模型来估测自1800年工业革命开始以来海洋酸化是如何加剧的。该研究发表于《科学进展》(Science Advance)。

该项研究的重点是：随着时间的推移，酸化对海洋的渗透有多深？为了回答这个问题，研究人员开发了一个海洋模型，模拟大气中二氧化碳水平上升的影响。该模型基于跨越两个世纪的历史数据，包括1800年、1994年、2004年和2014年的二氧化碳估算值。这为研究人员提供了一个时间表来监测酸化如何在海洋各层蔓延。从模拟水运动和化学的标准海洋模型开始，研究人员添加了二氧化碳水平和酸化指标如质子浓度、pH值和文石饱和状态的数据点。这种综合方法使研究人员能够准确地绘制酸化趋势图。

酸化达到新的海洋深度

研究表明，海洋酸化正在向海洋深处移动。到2014年，受酸化影响的平均深度约为1000米。一些地区，比如北大西洋，强大的大西洋经向翻转洋流（AMOC）将碳从表层带到更深的水域，所以在受大西洋经向翻转洋流影响的地区，酸化深度可达1500米。一些天然酸性更强的深水区酸化程度甚至超过了地表。它们较高的原始酸度降低了它们吸收任何增加的二氧化碳的能力，研究人员说。

但这种扩散并不均匀；由于水循环模式和温度等因素，不同的海洋区域面临着不同程度的变化。

海洋生物面临危险

更深层次的酸化将危害更多的海洋生物。被称为“海蝴蝶”的翼足类动物等微小生物最为脆弱。它们的钙基外壳对酸性环境非常敏感，海洋酸化导致它们的外壳形成和维持变得更加困难。由于海蝴蝶是海洋食物链中的重要组成部分，它们数量的减少可能会破坏海洋生态系统的平衡。其他物种，包括珊瑚和某些种类的浮游生物，也面临着类似的风险。

研究结果强调了解决碳排放问题的迫切需要。随着二氧化碳浓度的上升，海洋酸化只会变得更糟。它到达的深度越深，就越难扭转影响。海洋表层海水的酸化和暖化、海平面上升、海流变化等一系列环境的改变，直接或间接地影响海洋生物多样性，导致全球海洋物种的分布发生改变，不同生态系统中的物种组成、群落结构、生命过程发生明显变化。

总结与展望

研究指出，与表层海洋酸化不同，海洋内部酸化有一个长期过程，即在排放达到峰值后，由于海洋内部已积累的二氧化碳的重新分配，海洋内部酸化将在未来数百年内继续发展。因此，研究结果表明，二氧化碳排放已经使那些生活在海洋表面下数百或数千米的生态系统处于危险之中。

与此同时，研究指出，该重建没有解决由自然碳循环或其他环境驱动因素如温度等引起的酸化。通过与以前的直接基于观测的研究进行比较，该研究强调在地方到区域以及年际到年代际时间尺度上忽视这些变化是至关重要的。因此，没有详细评估海洋内部酸化的年代际变化。研究人员认为下一个重要的步骤是更严格地区分海洋内部酸化的驱动因素，通过在全球尺度上解决由二氧化碳和自然碳循环驱动的变化。