专栏 | 绿色情报员:海洋变酸了(下)生态系消蚀崩解

2022.07.28
Share on WhatsApp
Share on WhatsApp
专栏 | 绿色情报员:海洋变酸了(下)生态系消蚀崩解 海洋酸化和暖化正吞噬海洋生态,渔业资源也难逃冲击。
法新社图片

“杀人热浪”是今年夏天最贴切的写照,世界卫生组织7月23日公布暖化罪状:“这波热浪光是在西班牙和葡萄牙已造成超过1700人死亡,过去数十年来,已有数十万人因极端高温而丧命。”

“气候变迁会杀人!”西班牙总理桑切斯(Pedro Sánchez)提出严厉控诉,“我们已经看到有人死了,也杀害我们的生态系统和生物多样性。”致命热浪挟带野火肆虐欧美,破表高温也不断袭击中国,超过9亿人受到影响,热浪相关死亡率逐年攀升,2019年有近27000人热死。

暖化加速深海酸化

全球暖化也正扼杀海洋生态,海洋发烧又变酸,生态系如骨牌般消蚀崩解。台湾和日本研究团队联手的海洋酸化研究发现,暖化可能加快深海酸化,海洋“被生病”的证据陆续浮出水面。

参与这项跨国研究的台湾中山大学海洋科学系助理教授雷汉杰指出,以全球尺度来看,海洋的表水酸得最快,深度约在0至300米,因为海水酸化的主因是大气二氧化碳增加,表水层最先接触到二氧化碳,随着深度增加,人为二氧化碳的浓度愈低,海水酸碱值(pH值)的下降也趋缓,不过,研究团队分析日本海几十年的数据发现,2000多米深的海水酸化速度竟然比表水还要快,影响因子指向暖化。

热浪持续席卷中国南方城市,民众跳下海消暑,不过,海洋升温和酸化危机却往往没被看见。(法新社)
热浪持续席卷中国南方城市,民众跳下海消暑,不过,海洋升温和酸化危机却往往没被看见。(法新社)

雷汉杰说明,日本海的海槛很浅,暖化让表层海水密度下降,无法下沉至深海,海水上下对流、置换的水变少了,但是从表层掉下来的有机质仍然不断被微生物分解、释出二氧化碳,停滞累积在深海,溶氧和pH值都逐年下降,从日本海案例和物理模型分析来看,由于暖化会让大洋的垂直环流变慢,大洋深海的pH值可能比预期来得酸。

沉默的海洋似乎悄然浮现端倪,根据中国生态环境部海洋生态环境司的试点监测显示,近年来,渤海、黄海部分海域的底层海水酸化现象已较为明显。雷汉杰表示,从目前发表的国际研究来看,西北太平洋的溶氧呈现下降趋势,最明显的是在600、700米深的中层水的位置,未来可以检视pH值是否也跟着下降,进一步探讨暖化和酸化的关联性。

珊瑚礁坟场蔓延

在暖化和酸化夹杀下,珊瑚被推上“慢性自杀”的命运。“现在一到夏天,澳大利亚的大堡礁7、8成珊瑚都白化,甚至全部接近白化。”雷汉杰说,“珊瑚白化主要是受到暖化影响,海水酸化再让珊瑚的生存雪上加霜,因为海水酸化会降低珊瑚的钙化速率,珊瑚的造礁能力跟着下降。”

放眼全球,从太平洋、大西洋到印度洋,珊瑚礁大规模白化事件接二连三上演,今年2月一篇发表在《PLOS Climate》期刊的研究指出,在暖化升温达到1.5°C的情况下,全球99%的珊瑚礁会经历过于频繁的热浪,让它们难以复原。海洋科学家忍不住捏把冷汗,因为随着海洋愈来愈酸,海平面下的珊瑚坟场将不断蔓延。

全球暖化造成珊瑚大规模白化,海洋酸化又再削弱珊瑚的造礁能力。(法新社)
全球暖化造成珊瑚大规模白化,海洋酸化又再削弱珊瑚的造礁能力。(法新社)

海洋食物链崩解

最近科学家又捎来噩耗,海水酸化会导致海洋表层的矽酸盐浓度大幅减少,根据模拟结果显示,最终可能导致2200年全球矽藻数量减少13%至26%,这篇研究刊登在今年7月的《Nature》期刊,引来国际关注。“矽藻是海洋中最重要的浮游生物之一。”主要作者陶赫尔(Jan Taucher)说,“它们的任何变化可能动摇海洋食物链,甚至改变海洋作为碳汇吸收二氧化碳的能力。”

台湾中山大学海洋科学系教授兼海科院院长洪庆章指出,海洋酸化研究大多聚焦含碳酸钙壳体的生物,例如珊瑚、牡蛎、文蛤、海螺等,新研究发现矽藻也受酸化影响,海洋基础生产力40%以上来自矽藻,不但是浮游动物、鱼苗、虾苗的重要食物,乌鱼、鲔鱼等洄游性鱼类的幼体也仰赖矽藻维生,当矽藻成壳愈来愈薄、养分组成没有原来好,海洋生态和渔业资源将连带受到影响。

矽藻制造地球20%至40%的氧气,同时也是吸收二氧化碳的高手。洪庆章说,矽藻在海洋“生物帮浦”(Biological Pump)扮演重要角色,矽藻透过光合作用吸收海水中的二氧化碳,在下沉过程中也把自身的含碳有机组成带到深海,不过,海洋酸化让矽藻密度变小,下沉速度变慢,吸碳能力跟着下降,而且由于矽藻的养分变差,鱼、虾等摄食者排出的有机碎屑量也减少,海洋碳汇能力跟着打折。

不只是海洋生物的幼生阶段面临威胁,南非研究人员的实验发现,随着海洋的二氧化碳浓度上升,海水酸度增加,鲨鱼的牙齿和齿状鳞片(盾鳞)会受到腐蚀,可能影响牠们的猎食或逃脱能力。

洪庆章表示,海洋酸化是缓慢渐进的过程,它的影响像是“温水煮青蛙”,目前有研究着眼鱼类的耳石,当海水酸化,搞不好耳石的形成速度变慢,甚至被溶解掉,可能影响侦测系统,而中山大学的龙虾实验也显示,在酸化的水体中,龙虾的牙齿变脆,壳体硬化的速度也变慢。

海水酸化对海洋生物造成不同影响,实验显示,龙虾的牙齿会变脆。(路透社)
海水酸化对海洋生物造成不同影响,实验显示,龙虾的牙齿会变脆。(路透社)

沉默的生态灭绝

世界气象组织最新报告指出,2021年全球平均气温比工业化前高出了1.11°C。最近一篇刊登在《Science》期刊的研究警告,随着海水持续升温、含氧量下降和酸化加剧,海洋生态系统逐渐退化,在升温2°C情境下,估计约有4%海洋物种将灭绝。

“珊瑚礁是很多海洋生物的栖地,暖化和酸化导致珊瑚礁白化或死亡,生态系连带受到破坏,有些无法活下来的物种就会消失了。”雷汉杰窥见生物多样性下滑的危机,“浮游动植物是食物网的最底层,一旦初级生产者受到影响,整个生态系都受到波及。”

洪庆章指出,在海洋酸化和暖化双重夹击下,海洋逐渐失去生物多样性,有些生物还可能成为优势物种,以中山大学的白虾、草虾研究为例,白虾比较不受酸化影响,草虾却可能出现不能脱壳,或是一脱壳被其他生物攻击,危及存活率。雷汉杰表示,近年来各地常看到水母爆长,水母耐酸又耐热,未来环境可能让牠们更有优势存活,甚至影响生态系的平衡。

水母耐酸又耐热,未来环境可能让牠们更有优势存活。(法新社)
水母耐酸又耐热,未来环境可能让牠们更有优势存活。(法新社)

当酸化推高暖化

不妙的是,海洋酸化可能反过来推进全球暖化,形成恶性循环。雷汉杰指出,大气中的有机硫主要来自海洋,这些有机硫有助云的成形,海洋酸化会让浮游植物产生的二甲基硫的量减少,造成云量减少,影响日照遮蔽率,科学家估算在目前碳排趋势下,全球气温将在本世纪末上升约3°C,如果加上海水酸化导致有机硫和云量的减少,大概会再增加0.2至0.5°C,可以说是热上加热。

事实上,海洋吸收了人类每年排放到大气近3成的二氧化碳,“随着溶入海水的二氧化碳愈多愈浓,能再溶入的额度会愈来愈少。”雷汉杰说,“到了2100年,海洋吸收大气二氧化碳的能力可能只剩下4成左右,也就是降低6成。”

联合国海洋大会7月1日在葡萄牙落幕,针对海水升温和酸化、海平面上升、生物多样性急剧下降等海洋问题,大会宣言中坦承“集体失败”,过去的行动不足以达成海洋保育的目标,各国提出新承诺,包括强化海洋酸化研究与监测、2040年实现碳中和,以及2030年保护30%或更大范围的国家海洋区域等。

环保人士在联合国海洋大会场外呼吁各国正视海洋危机。(路透社)
环保人士在联合国海洋大会场外呼吁各国正视海洋危机。(路透社)

近年海洋碳汇也成为海洋研究领域的新热点,洪庆章指出,海洋是地球上最大的活跃碳库,大约是大气碳库的50倍、陆地碳库的20倍,溶解有机碳被视为提升海洋固碳的好对策,因为溶解有机碳不容易分解,整个海洋中大约有7500亿吨,现在科学家也发现大型藻类在成长过程中会分泌溶解有机碳,如果能够传送到深海,就可以有效储碳。

雷汉杰表示,当前全球科学家积极寻找缓解海洋酸化的方法,好比在南大洋“施铁肥”,让缺铁的海域长出更多浮游植物,借由光合作用把二氧化碳转化为有机碳,再沉入深海封存,不过,几次实验发现浮游植物在比较浅的地方就分解、释出二氧化碳,科学家正钻研如何让这些海域长出较大的藻类,并且沉入深海,此外,另一项研发技术是利用人工涌升流或潮汐,把高营养的深海水带到表面,让表水长出藻类,提高固碳能力。

面对风雨欲来的海洋酸化风暴,集体行动是最根本的解方,正如联合国秘书长古特雷斯(António Guterres)7月18日在“彼得斯堡气候对话”(Petersberg Climate Dialogue)对各国代表所说的话:“我们正面临抉择,要么集体行动,要么集体自杀。”

撰稿、制作和主持:麦小田 责编:许书婷

添加评论

您可以通过填写以下表单发表评论,使用纯文本格式。 评论将被审核。