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1、66 The Tide of Science & Technology 科技潮 ScienceHumanity 科学人文 F 人与自然 海洋生命 编译/李忠东 地球经历灭绝危机时 , 大量的海洋生 物和陆地生物会绝迹，到底是什么造 成了如此之多的物种相继死亡 , 长期 2003 年第一次出现在英国著名科学杂志自然上。 目前海洋每年吸收的二氧化碳都在 80 亿吨左右， 虽然对于减缓气候变暖起到了重要的作用，但海洋 也为此付出了高昂的代价。 这项研究结果的潜在含义十分深刻，提醒我们 的地球在不久的将来会发生什么。随着未来几十年 里大气中二氧化碳浓度的上升 , 吸收这种气体的海 水最终酸性更强 ,
2、我们有可能走向另一轮严重的灭 绝事件，使得 2.5 亿多年前的历史重演。 加拿大新斯科舍省萨威大学的海洋物理学家阿 尔瓦罗蒙特内哥罗指出 ： “虽然与许多其他正在 发生的事情相比 , 海洋酸化发挥的作用实际上很难 量化，但是我们的结果清楚地表明 , 海洋酸化在古 代生物灭绝事件中扮演着一个主要的角色。 ” 当 以来一直是争论的焦点。 现在 , 一项新的研究提供了重要线索。科学家 认为 , 空气中二氧化碳含量的上升引起的海洋酸 化 , 可能在古代灭绝事件中起到了至关重要的作用。 尤其是长有碳酸钙外壳的海洋生物，更是首当其冲， 难以在酸性条件下生存。 二氧化碳危及海洋 海洋酸化是指由于海洋吸收大气
3、中过量的二 氧化碳，使海水逐渐变酸。 “海洋酸化”这个术语 腐蚀 海洋酸化 67 年第 期 总第 期 276122011 “很明显我们已经使得并将继续使得海洋变得 更具有酸性 , 我们可以预见到它对某些海洋生物的 影响，其中蛤蚌、贻贝和其他水生贝类动物面临的 风险最大。 ”他补充道 ,“研究结果显示，生物未必 能迅速适应海洋变化的速度，我们也无法快到足以 改变海洋的 pH 值。 ” pH 值是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是 通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。pH 值越趋向 于 0，表示溶液酸性越强。反之越趋向于 14，表示溶 液碱性越强。在常温下，pH=7 的溶液为中性溶液。 二氧化碳上升
4、与 pH 值剧降 生命的进化史穿插着许多重大的灭绝事件 , 其 中包括大约 6500 万年前造成绝大部分恐龙灭绝的事 件。到目前为止，最极端事件的顺序记录可以追溯 到 2.5 亿多年前， 二叠纪至三叠纪的灭绝事件 （PTB） 。 若以消失的物种计算，当时地球上 70% 的陆生脊椎 动物以及高达 96% 的海洋生物消失。这次灭绝事件 也造成了昆虫唯一的一次大量灭绝，共计有 57% 的 “科”与 83% 的“属”消失。陆地与海洋的生态圈花 了数百万年才得以恢复，比其他大型灭绝事件更久。 PTB 是地质年代五次大型灭绝事件中规模最庞大的 一次，因此又非正式称为“大灭绝” ，或是“大规模 灭绝之母”
5、。距今 5500 万年前，海洋里曾经出现过 一次生物灭绝事件，罪魁祸首就是溶解到海水中的 二氧化碳，估计总量达到 45000 亿吨，此后海洋至 少花了 10 万年时间才恢复正常，度过难关。 科学家们知道，当时，巨大的火山喷发把大量 的甲烷和二氧化碳送进大气，温度非常高。地质编 录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。 为了着手解开其中的一些奥秘，阿尔瓦罗蒙特 内哥罗和他的同事们创立了一种计算机模型 , 模拟灭 绝前和灭绝中所出现的情况。该模型包括一个根据历 史观点精确排列的大陆，也第一次出现了布满山脊的 海底 , 以创造一个逼真的水流循环模式。 在把温度 和二氧化碳浓度
6、分别设置到假设当时所存在的最高水 平后 , 研究者们做实验看看海洋里会发生什么。他们 发表在古海洋学期刊上的研究结果证实 , 温暖的 气候不能解释海洋在 PTB 时的变化记录，而仅二氧 化碳高含量这一项就能够使得海洋pH值大幅度下降。 英国利兹大学的地质学家威格诺尔保罗强调： “至于为什么在灭绝时期海洋底部的氧气如此之少 , 该模型没有提供多少证据，这表明我们需要去做大 量的研究工作，才能真正了解发生在地球历史上最 大的灭绝事件。 ” “但无论酸化还是缺氧，都是现代海洋即将出 现的危机。 ” 保罗警告说， “化石记录表明，由于酸 性环境使得水生贝类动物难以为它们的贝壳分泌和 供养材料，因此在
7、PTB 中遭到灭顶之灾。 ” 与二氧化碳排放量的斗争 同时，寒冷的海水将加剧问题的严重性 , 这意 味着今天高纬地区的水生贝类动物面临着最大的威 胁。根据研究人员的预测，到 2030 2050 年之间 , 首批受害的生物有可能是翼足目动物。这些小蜗牛生 活在高纬地区的表层水体 , 形成了许多鱼和鸟类食物 链的最低端。从现在起到 2030 年，南半球的海洋将 严重腐蚀蜗牛壳，这些软体动物是太平洋中三文鱼的 重要食物来源，如果它们的数量减少或是在一些海域 消失， 那么对于捕捞三文鱼的行业将造成影响。此外， 海水酸化导致海中大陆架每年为旅游业创造数十亿 美元产值的珊瑚礁大量死亡，使旅游业严重受挫。
8、今天的海洋酸性变得更浓了 , 因为越来越多的 二氧化碳通过化石燃料和其他来源进入大气，很可 能往南蔓延到更温暖的水域里 , 威胁哈蚌、牡蛎和 珊瑚等生物。 工业革命以来，人类活动释放的二氧化碳有 1/3 以上被海洋吸收，使表层海水的氢离子浓度近 200 年间增加了三成，pH 值下降了 0.1。海水酸性 的增加，打破了海水化学的种种平衡，威胁到了海 洋生态系统。使依赖于化学环境稳定性的多种海洋 生物乃至生态系统面临巨大威胁，一些贝类生物的 灭绝就是海洋酸化有力的证明。海洋酸化还严重破 坏了生物多样性，并且造成一些具有侵略性的物种 出现。作为海洋中进行光合作用的主力，浮游植物 门类众多，生理结构多样，对海水中不同形式碳的 利用能力也不同，海洋酸化会改变种间竞争的条件。 由于吸收了过多的二氧化碳，海洋正在以前所 未有的速度酸化。目前，解决该问题的唯一有效方 法就是减少二氧化碳的排放量。 （编译自【美】 探索频道 ） 海洋酸化是指由 于海洋吸收大气 中过量的二氧化 碳， 使 海 水 逐 渐变酸。 “海洋 酸 化 ” 这 个 术 语 2003 年 第 一 次出现在英国著 名科学杂志自 然上。目前海 洋每年吸收的二 氧化碳都在 80 亿吨左右，虽然 对于减缓气候变 暖起到了重要的 作用，但海洋也 为此付出了高昂 的代价。 潮 （责任编辑 刘俊）
