專欄 | 綠色情報員：海洋變酸了（下）生態系消蝕崩解
海洋酸化和暖化正吞噬海洋生態，漁業資源也難逃衝擊。
法新社圖片
“殺人熱浪”是今年夏天最貼切的寫照，世界衛生組織7月23日公佈暖化罪狀：“這波熱浪光是在西班牙和葡萄牙已造成超過1700人死亡，過去數十年來，已有數十萬人因極端高溫而喪命。”
“氣候變遷會殺人！”西班牙總理桑切斯（Pedro Sánchez）提出嚴厲控訴，“我們已經看到有人死了，也殺害我們的生態系統和生物多樣性。”致命熱浪挾帶野火肆虐歐美，破錶高溫也不斷襲擊中國，超過9億人受到影響，熱浪相關死亡率逐年攀升，2019年有近27000人熱死。
暖化加速深海酸化
全球暖化也正扼殺海洋生態，海洋發燒又變酸，生態系如骨牌般消蝕崩解。臺灣和日本研究團隊聯手的海洋酸化研究發現，暖化可能加快深海酸化，海洋“被生病”的證據陸續浮出水面。
參與這項跨國研究的臺灣中山大學海洋科學系助理教授雷漢傑指出，以全球尺度來看，海洋的表水酸得最快，深度約在0至300米，因爲海水酸化的主因是大氣二氧化碳增加，表水層最先接觸到二氧化碳，隨着深度增加，人爲二氧化碳的濃度愈低，海水酸鹼值（pH值）的下降也趨緩，不過，研究團隊分析日本海幾十年的數據發現，2000多米深的海水酸化速度竟然比表水還要快，影響因子指向暖化。
雷漢傑說明，日本海的海檻很淺，暖化讓表層海水密度下降，無法下沉至深海，海水上下對流、置換的水變少了，但是從表層掉下來的有機質仍然不斷被微生物分解、釋出二氧化碳，停滯累積在深海，溶氧和pH值都逐年下降，從日本海案例和物理模型分析來看，由於暖化會讓大洋的垂直環流變慢，大洋深海的pH值可能比預期來得酸。
沉默的海洋似乎悄然浮現端倪，根據中國生態環境部海洋生態環境司的試點監測顯示，近年來，渤海、黃海部分海域的底層海水酸化現象已較爲明顯。雷漢傑表示，從目前發表的國際研究來看，西北太平洋的溶氧呈現下降趨勢，最明顯的是在600、700米深的中層水的位置，未來可以檢視pH值是否也跟着下降，進一步探討暖化和酸化的關聯性。
珊瑚礁墳場蔓延
在暖化和酸化夾殺下，珊瑚被推上“慢性自殺”的命運。“現在一到夏天，澳大利亞的大堡礁7、8成珊瑚都白化，甚至全部接近白化。”雷漢傑說，“珊瑚白化主要是受到暖化影響，海水酸化再讓珊瑚的生存雪上加霜，因爲海水酸化會降低珊瑚的鈣化速率，珊瑚的造礁能力跟着下降。”
放眼全球，從太平洋、大西洋到印度洋，珊瑚礁大規模白化事件接二連三上演，今年2月一篇發表在《PLOS Climate》期刊的研究指出，在暖化升溫達到1.5°C的情況下，全球99%的珊瑚礁會經歷過於頻繁的熱浪，讓它們難以復原。海洋科學家忍不住捏把冷汗，因爲隨着海洋愈來愈酸，海平面下的珊瑚墳場將不斷蔓延。
海洋食物鏈崩解
最近科學家又捎來噩耗，海水酸化會導致海洋表層的矽酸鹽濃度大幅減少，根據模擬結果顯示，最終可能導致2200年全球矽藻數量減少13%至26%，這篇研究刊登在今年7月的《Nature》期刊，引來國際關注。“矽藻是海洋中最重要的浮游生物之一。”主要作者陶赫爾（Jan Taucher）說，“它們的任何變化可能動搖海洋食物鏈，甚至改變海洋作爲碳匯吸收二氧化碳的能力。”
臺灣中山大學海洋科學系教授兼海科院院長洪慶章指出，海洋酸化研究大多聚焦含碳酸鈣殼體的生物，例如珊瑚、牡蠣、文蛤、海螺等，新研究發現矽藻也受酸化影響，海洋基礎生產力40%以上來自矽藻，不但是浮游動物、魚苗、蝦苗的重要食物，烏魚、鮪魚等洄游性魚類的幼體也仰賴矽藻維生，當矽藻成殼愈來愈薄、養分組成沒有原來好，海洋生態和漁業資源將連帶受到影響。
矽藻製造地球20%至40%的氧氣，同時也是吸收二氧化碳的高手。洪慶章說，矽藻在海洋“生物幫浦”（Biological Pump）扮演重要角色，矽藻透過光合作用吸收海水中的二氧化碳，在下沉過程中也把自身的含碳有機組成帶到深海，不過，海洋酸化讓矽藻密度變小，下沉速度變慢，吸碳能力跟着下降，而且由於矽藻的養分變差，魚、蝦等攝食者排出的有機碎屑量也減少，海洋碳匯能力跟着打折。
不只是海洋生物的幼生階段面臨威脅，南非研究人員的實驗發現，隨着海洋的二氧化碳濃度上升，海水酸度增加，鯊魚的牙齒和齒狀鱗片（盾鱗）會受到腐蝕，可能影響牠們的獵食或逃脫能力。
洪慶章表示，海洋酸化是緩慢漸進的過程，它的影響像是“溫水煮青蛙”，目前有研究着眼魚類的耳石，當海水酸化，搞不好耳石的形成速度變慢，甚至被溶解掉，可能影響偵測系統，而中山大學的龍蝦實驗也顯示，在酸化的水體中，龍蝦的牙齒變脆，殼體硬化的速度也變慢。
沉默的生態滅絕
世界氣象組織最新報告指出，2021年全球平均氣溫比工業化前高出了1.11°C。最近一篇刊登在《Science》期刊的研究警告，隨着海水持續升溫、含氧量下降和酸化加劇，海洋生態系統逐漸退化，在升溫2°C情境下，估計約有4%海洋物種將滅絕。
“珊瑚礁是很多海洋生物的棲地，暖化和酸化導致珊瑚礁白化或死亡，生態系連帶受到破壞，有些無法活下來的物種就會消失了。”雷漢傑窺見生物多樣性下滑的危機，“浮游動植物是食物網的最底層，一旦初級生產者受到影響，整個生態系都受到波及。”
洪慶章指出，在海洋酸化和暖化雙重夾擊下，海洋逐漸失去生物多樣性，有些生物還可能成爲優勢物種，以中山大學的白蝦、草蝦研究爲例，白蝦比較不受酸化影響，草蝦卻可能出現不能脫殼，或是一脫殼被其他生物攻擊，危及存活率。雷漢傑表示，近年來各地常看到水母爆長，水母耐酸又耐熱，未來環境可能讓牠們更有優勢存活，甚至影響生態系的平衡。
當酸化推高暖化
不妙的是，海洋酸化可能反過來推進全球暖化，形成惡性循環。雷漢傑指出，大氣中的有機硫主要來自海洋，這些有機硫有助雲的成形，海洋酸化會讓浮游植物產生的二甲基硫的量減少，造成雲量減少，影響日照遮蔽率，科學家估算在目前碳排趨勢下，全球氣溫將在本世紀末上升約3°C，如果加上海水酸化導致有機硫和雲量的減少，大概會再增加0.2至0.5°C，可以說是熱上加熱。
事實上，海洋吸收了人類每年排放到大氣近3成的二氧化碳，“隨着溶入海水的二氧化碳愈多愈濃，能再溶入的額度會愈來愈少。”雷漢傑說，“到了2100年，海洋吸收大氣二氧化碳的能力可能只剩下4成左右，也就是降低6成。”
聯合國海洋大會7月1日在葡萄牙落幕，針對海水升溫和酸化、海平面上升、生物多樣性急劇下降等海洋問題，大會宣言中坦承“集體失敗”，過去的行動不足以達成海洋保育的目標，各國提出新承諾，包括強化海洋酸化研究與監測、2040年實現碳中和，以及2030年保護30%或更大範圍的國家海洋區域等。
近年海洋碳匯也成爲海洋研究領域的新熱點，洪慶章指出，海洋是地球上最大的活躍碳庫，大約是大氣碳庫的50倍、陸地碳庫的20倍，溶解有機碳被視爲提升海洋固碳的好對策，因爲溶解有機碳不容易分解，整個海洋中大約有7500億噸，現在科學家也發現大型藻類在成長過程中會分泌溶解有機碳，如果能夠傳送到深海，就可以有效儲碳。
雷漢傑表示，當前全球科學家積極尋找緩解海洋酸化的方法，好比在南大洋“施鐵肥”，讓缺鐵的海域長出更多浮游植物，藉由光合作用把二氧化碳轉化爲有機碳，再沉入深海封存，不過，幾次實驗發現浮游植物在比較淺的地方就分解、釋出二氧化碳，科學家正鑽研如何讓這些海域長出較大的藻類，並且沉入深海，此外，另一項研發技術是利用人工湧升流或潮汐，把高營養的深海水帶到表面，讓表水長出藻類，提高固碳能力。
面對風雨欲來的海洋酸化風暴，集體行動是最根本的解方，正如聯合國祕書長古特雷斯（António Guterres）7月18日在“彼得斯堡氣候對話”（Petersberg Climate Dialogue）對各國代表所說的話：“我們正面臨抉擇，要麼集體行動，要麼集體自殺。”
撰稿、製作和主持：麥小田 責編：許書婷
