专栏 | 绿色情报员:海洋变酸了(上)鱼虾贝泡在“汽水”里

2022.07.21
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专栏 | 绿色情报员:海洋变酸了(上)鱼虾贝泡在“汽水”里 海洋酸化加剧,养殖贝类面临挑战,从附苗到造壳都会受到影响。
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一波波破表热浪席卷北半球,从西南欧到中国都挂起高温红色警报,英国机场跑道热到融化,河南水泥路面烤到隆起,热气凶猛鼓胀地表,大肆改写各地气象史。

7月19日午后,英国飙出史上最高温纪录40.3°C,这跟两年前英国气象局预测的2050年气温有着惊人的神似,极端高温足足提早28年报到。另一头的亚洲更是提早进入炙烤模式,6月中旬起,热浪在中国持续发威,截至7月12日,全国71个气象站的高温突破历史极值,全球暖化难辞其咎。

海水又热又酸

世界气象组织(WMO)日前公布“2021年全球气候状况报告”,温室气体浓度、海洋热量、海洋酸化、海平面上升4个关键气候指标都创下纪录,而且当前海洋是至少2万6千年以来最酸的时刻。全球暖化和海水酸化的主要元凶都指向人为排放二氧化碳增加,地表有感热爆了,不过,对大多数人来说,海洋变酸却显得遥远无感。

2021年海洋热量和海洋酸化都刷新纪录。(路透社)
2021年海洋热量和海洋酸化都刷新纪录。(路透社)

台湾中山大学海洋科学系助理教授雷汉杰说,自从工业革命以来,人类大量使用化石燃料,煤炭、石油等燃烧后会从有机碳转化为无机碳,大气层的二氧化碳跟着增加,二氧化碳是温室气体,同时也是酸性气体,海水吸收二氧化碳、溶解后变成碳酸,导致海水逐年酸化,跟工业革命时期比起来,目前海水的平均酸碱值(pH)下降超过0.1,看来似乎不多,事实上,这数字代表酸度或氢离子浓度已经上升了3成。

“这就像是气泡水,喝进去觉得水酸酸的,因为溶了二氧化碳的味道,打嗝时感觉一阵刺鼻,那也是二氧化碳。”雷汉杰拿生活经验打比方,气泡水或汽水常被称为“碳酸饮料”,海水不像汽水会冒出嘶嘶声,无声的化学变化却是现在进行式,“更麻烦的是,我们没有办法阻止大气二氧化碳浓度持续上升,海洋酸化也会持续下去。”

美国国家海洋暨大气总署(NOAA)6月3日宣布,夏威夷的莫纳德观测站在今年5月测得大气二氧化碳浓度均值为420.99ppm,又创下历史新高纪录。台湾中山大学海洋科学系教授兼海科院院长洪庆章指出,工业革命前,大气层的二氧化碳浓度稳定维持在280ppm左右,短短200多年来升幅高达140ppm,无可避免加快海洋酸化速度。

洪庆章说明,白天在光合作用下,海水pH值比较高,夜间则会下降,而高纬度地区由于水温低、二氧化碳溶解率高,海水pH值略高于低纬度地区,以长期平均值来看,过去100多年,海水pH值大约是每年下降0.0015,不过,美国夏威夷观测站数据显示,最近20年来降幅加快为0.0018,目前海水表层平均pH值约为8.0,而海洋底层由于死亡的生物残骸沉入海底、慢慢分解释放二氧化碳,pH值大约是7.8左右。

中国沿近海频频出现藻华大爆发,海水PH值也持续下降。(法新社)
中国沿近海频频出现藻华大爆发,海水PH值也持续下降。(法新社)

优养化加剧酸度

祸端不只来自二氧化碳,人类活动排放的有机污染物也加剧海洋酸化风暴。雷汉杰表示,沿岸地区如果受到优养化影响,海水酸化会更严重,由于浮游动、植物大量繁殖,有机质沉降至底部会分解释出二氧化碳,导致海水酸性增加,另外,分解过程会增加耗氧,甚至造成整个水域缺氧,当水体的溶氧率降低,pH值也随之下降,所以联合国常把海水暖化、酸化和缺氧问题放在一起谈论,这些往往是一体两面的事情。

东亚沿海的酸化危机浮出水面,去年底中国公布《中国气候变化海洋蓝皮书2021》,1979年至2020年,中国近岸海水表层pH值总体呈现下降趋势,其中,江苏南部、长江口、杭州湾近岸海域海水表层酸化尤其明显,2020年夏季长江口海域更出现大面积的低氧区。

化学肥料是沿海优养化的主因之一,洪庆章指出,最常见的是氮肥,藻类吸收营养盐后不断增生,大面积覆盖水面形成“藻华”现象,藻类大爆发死亡后,水体的有机碳含量增加,进一步造成优养化,同时也让海水酸化。

大草虾走味了

随着海洋愈来愈酸,鱼虾蟹贝不动声色染上“文明病”,台湾中研院研究团队发现,马祖淡菜(贻贝)的壳变得更脆,肉质也有影响。洪庆章带领中山大学研究团队投入草虾和白虾实验,结果显示海水酸化让草虾走味、白虾抗病力下降,去年底发表在国际期刊《Scientific Reports》,海洋酸化危机跃上餐桌。

海水酸化让草虾走味,白虾抗病力也下降。(路透社)
海水酸化让草虾走味,白虾抗病力也下降。(路透社)

洪庆章说明,一般来讲,海水养殖的虾子吃起来比较甜,因为虾子会分泌游离胺基酸,阻挡盐分进入体内,当海水酸化,虾子把能量用来抵挡侵蚀进入,分泌的总胺基酸连带下降,这次研究发现在pH 7.5海水养殖的草虾,相较pH 8.0正常海水,体内游离氨基酸含量减少7%,特别是天门冬胺基酸少了很多,所以甜味出现明显差异。

不只味道变差,海水酸化同时让虾子的壳体产生变化。洪庆章指出,虾子的壳体成份主要是几丁质、碳酸钙和蛋白质,中山大学的研究分析显示,在pH 7.5海水环境下,水体的碳酸钙饱和度大幅下降,这意味着当虾子脱壳之后,壳体生成的速度可能比不上溶解速度,而成壳速度减慢,虾子被攻击的机率也就大增,所以研究发现在pH 7.5海水的草虾反而壳体比较厚,推测牠们迟迟不想脱壳,生理防御机制跟着启动。

此外,虾贝的健康和成长情形也浮现警讯,“根据实验研究显示,在海水pH值降低的情况下,白虾体内的超氧化物明显下降,等于削弱了白虾对抗细菌攻击的能力。”洪庆章说,“我们学生也透过简单的实验发现,酸化和正常环境的九孔成长率差异高达3倍以上,酸化条件下长不大,有如侏儒九孔。”

蟹贝溶壳缩水

当虾、蟹、贝泡在“汽水”里,一连串的生存考验迎面而来。美国国家海洋暨大气总署赞助的海洋酸化研究发现,太平洋海域的黄金蟹幼体外壳出现溶解现象,且幼蟹个体偏小,另一项美国研究也发现,当海水pH值低于7.8,就会影响牡蛎幼生的附苗与生长。

海洋科学家发现,海洋酸化让黄金蟹的幼蟹外壳出现溶解迹象。(截图自NOAA)
海洋科学家发现,海洋酸化让黄金蟹的幼蟹外壳出现溶解迹象。(截图自NOAA)

雷汉杰指出,大部分贝类的壳体由碳酸钙组成,碳酸钙怕酸,当海水变酸,碳酸钙容易溶解,就算壳体不溶,牠们要花更大力气来造壳,要不就是造得不够好、密度不够高,或是有些瑕疵,再不然就是造得太小,壳体不像之前那么大。

以黄金蟹的酸化影响来看,雷汉杰认为,螃蟹的外壳主要是甲壳素,相对较耐酸,黄金蟹外壳的感知器有碳酸钙成份,NOAA研究发现感知器受到破坏,可能导致幼蟹发育迟缓、动作缓慢,而其他酸化研究也显示子鱼或幼体受到影响较大,出现反应迟钝现象。

海上粮仓危机四伏

东亚沿海是全球最大的养殖渔业产区,中国、日本、韩国、台湾名列全球十大牡蛎产地,中国更是囊括全球近9成产量,不过,日本气象厅最新数据显示, 1990年代以来,北西太平洋亚热带海域(东经137度线和东经165度线之间)每10年pH值平均下降0.02,太平洋海水酸化不断加剧。

中国的牡蛎养殖产量约占全球86%,海洋酸化威胁不容小觑。(路透社)
中国的牡蛎养殖产量约占全球86%,海洋酸化威胁不容小觑。(路透社)

近年来,从中国到台湾养殖户都反应牡蛎愈来愈小,而且容易死亡。洪庆章表示,以牡蛎的附苗期来看,寄生虫病害、悬浮颗粒太高,或是海水酸化,都可能导致附苗率降低,要厘清主要影响因素并不容易,不过,在内忧和外患交杂情况下,牡蛎生长情况当然较差。

此外,极端气候也对牡蛎养殖造成威胁,洪庆章说,附苗后,牡蛎至少要6至8个月才能收成,过去梅雨季雨势较缓,现在动辄是强降雨,台风强度也大增,大雨冲淡海水或养殖池水,pH值快速变化,或是出现咸、淡水分层效应,而原本累积在河段或河口的污染物也被冲刷入海,这些都会对牡蛎生长造成负面影响。

雷汉杰表示,海洋酸化对养殖渔业的影响因着时间、物种和渔业别而有差异,内陆养殖容易调控水质、酸碱度,大洋或沿海养殖很难去改变水质,目前短期的冲击并不大,不过,海洋酸化如同暖化的累积效应,长期下来,海上养殖渔业受到影响是迟早的事。

随着海洋酸化一步步吞蚀“海上粮仓”,受灾户又岂是养殖户,消费者也要望着海鲜盘叹气了。

撰稿、制作和主持:麦小田 责编:胡力汉

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