美麗珊瑚礁，在人禍中變成追憶

日前，一支由美國、英國、西班牙、德國和荷蘭21名研究人員組成的國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在最新一期《科學(xué)》雜志上發(fā)表報(bào)告稱，受人類排放溫室氣體的影響，地球正經(jīng)歷過去3億年來速度最快的海洋酸化進(jìn)程，超過歷史上4次地球生物大規(guī)模滅絕時(shí)期，眾多海洋生物因此面臨生存威脅。

研究人員推斷，先前海洋酸化主要因素是“天災(zāi)”，如今則是“人禍”。

武爾卡諾——海洋酸化的自然樣本

意大利西西里島外的海洋中，有一座名為武爾卡諾的火山島，其名源自羅馬神話中火神的名字“武爾坎”。自那以后，火神把所有的火山都命名為“武爾卡

諾”。從西西里出發(fā)駛往武爾卡諾島，一股臭雞蛋味越來越濃烈，那就是從火山口不斷噴出的飽含二氧化碳的熱氣。島嶼的海灘由厚厚的黑色火山灰鋪就。武爾卡諾火山的噴發(fā)是人類歷史上第一次對(duì)火山活動(dòng)的記錄。

科學(xué)家對(duì)武爾卡諾火山島的研究如今更有現(xiàn)實(shí)意義。他們關(guān)心的已經(jīng)不是島上有幾千年歷史的巖石，而是島上每天噴出的多達(dá)10噸的無形的二氧化碳?xì)怏w。因?yàn)榭茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，越來越多的證據(jù)表明，二氧化碳使得島嶼周圍的海水嚴(yán)重酸化，其后果是海洋生物的生存環(huán)境急劇惡化，已有數(shù)十種海洋生物因此而絕種。

英國普利茅斯大學(xué)海洋生物學(xué)家詹森·霍爾-斯賓塞長期在這里從事研究工作。他仔細(xì)測(cè)量海水成分，跟蹤記錄魚類族群變化、珊瑚以及軟體動(dòng)物的生長及消亡情況。在島上，他看到附著類甲殼動(dòng)物的殘片聚集在一起，沿著被海浪侵蝕的島岸形成一條發(fā)白的帶子。霍爾說，附著類甲殼動(dòng)物的生命力很強(qiáng)，但在海水酸化最為嚴(yán)重的地區(qū)，連它們也沒能幸免。

在酸性水中生活的貝類，它們的貝殼已經(jīng)薄得透明。在海底火山口附近，海膽也毫無蹤跡。除了水母，海草和藻類，海底火山口附近找不到什么其他生物?；魻?斯賓塞估計(jì)這里的海水酸度與2100年左右全球海洋酸度相近。“通常在酸化的海水中人們只能找到幾種像野草一樣能適應(yīng)劇烈環(huán)境變化的生物。這就是二氧化碳含量提高后海洋的面貌?！?/p>

人類活動(dòng)——加速海洋酸化進(jìn)程

研究人員推測(cè)，在人類出現(xiàn)之前的海洋酸化現(xiàn)象大多緣于火山活動(dòng)或小行星撞擊，致使大氣中碳濃度大幅升高。而現(xiàn)在，主要酸化因素是工業(yè)排放。

聯(lián)合國政府間氣候變化問題研究小組預(yù)測(cè)，本世紀(jì)地球氣溫可能上升1．8攝氏度至4攝氏度。美國哥倫比亞大學(xué)拉蒙特-多爾蒂地質(zhì)觀測(cè)站古海洋學(xué)家巴貝爾·霍尼施說，“我們很清楚，在史前發(fā)生的海洋酸化事件中，生物沒有滅絕，原因是生物進(jìn)化，新生物代替滅絕生物。然而，如果工業(yè)碳排放按現(xiàn)有速度繼續(xù)下去，我們有可能失去珊瑚、牡蠣和鮭魚這些與人類生活密切相關(guān)的海洋生物?！?/p>

美國國家海洋和大氣管理局海洋生物學(xué)家理查德·菲利說：“這些研究讓我們了解史前海洋酸化事件的進(jìn)程。這些事件并非突然發(fā)生。今后數(shù)十年間，我們所作的決定可能對(duì)地質(zhì)年表產(chǎn)生重大影響?！?/p>

從工業(yè)革命開始，人類開始使用煤、石油和天然氣等化石燃料，還砍伐了大量森林，至今已經(jīng)排出超過5000億噸的二氧化碳。如今大氣中的二氧化碳含量超過之前80萬年中任何時(shí)期的含量。二氧化碳排放的增加大大影響了海洋的酸化程度。海洋與大氣在不斷進(jìn)行著氣體交換，排放到大氣中的任何一種成分最終都會(huì)溶于海洋。受海風(fēng)的影響大氣成分最先溶入海洋表層，在此后的數(shù)個(gè)世紀(jì)中，這些成分就會(huì)擴(kuò)散到海底的各個(gè)角落。

上世紀(jì)90年代一個(gè)國際研究小組花費(fèi)了15年時(shí)間，完成了一項(xiàng)采集和分析超過7．7萬份采自世界不同地區(qū)不同深度海水樣本的項(xiàng)目。研究結(jié)果顯示，在過去兩個(gè)世紀(jì)中海洋吸收了人類排放的二氧化碳中的30%，目前海洋以每小時(shí)約一百萬噸的速度吸收二氧化碳。

美國全國研究委員會(huì)2009年曾報(bào)告稱，海洋吸收了人類排放的近三分之一的二氧化碳。工業(yè)革命以來，全球海水的平均pH值已由最初的8．2下降為8．1，如果不能遏制這一趨勢(shì)，到本世紀(jì)末，海水的pH值將進(jìn)一步下降0．2到0．3。

海洋酸化——生物鏈環(huán)環(huán)斷裂

海洋酸化的影響是多方面的。通過改變海洋微生物的比例，海洋酸化可能會(huì)改變海水中如鐵、氮等主要營養(yǎng)成分的比例。同樣，可能導(dǎo)致陽光更容易穿透海洋表層到達(dá)更深處。由于海水的基本化學(xué)成分改變，海洋吸收低周波聲音的能力會(huì)下降達(dá)40%，這會(huì)導(dǎo)致部分海域噪音更多。最終，酸化還會(huì)妨礙一些物種的繁衍生息。

海水酸度增加可致死珊瑚，而珊瑚是許多海洋動(dòng)植物的棲息地。另外，酸性增加影響貝類和蝦類外殼形成。在極暖時(shí)期，多種珊瑚和單細(xì)胞海洋生物滅絕，食物鏈中多種植物或動(dòng)物繼而消失。

研究人員認(rèn)定，歷史上4次生物大規(guī)模滅絕時(shí)期伴隨碳增加、氣溫升高和海水變酸，而現(xiàn)階段的海洋酸化情況可能比史前時(shí)期更嚴(yán)重。

報(bào)告的作者、英國布里斯托爾大學(xué)學(xué)者安迪·里吉威爾說：“地質(zhì)記錄顯示，至少3億年以來，現(xiàn)有海洋酸化過程的速度可能最快，海洋生態(tài)系統(tǒng)變化可能正進(jìn)入未知領(lǐng)域?！?/p>

研究人員首先擔(dān)心的是熱帶珊瑚礁大規(guī)模消失。同時(shí)由于二氧化碳更容易溶于低溫水，南北極附近可能更先看到海水酸化的影響?？茖W(xué)家們已經(jīng)在小蝸牛等動(dòng)物身上發(fā)現(xiàn)了顯著變化，實(shí)驗(yàn)證明在酸化的海水中小蝸牛生長十分緩慢，而它們卻是南北極海水中的魚類、鯨類以及海鳥的主要食物。

海洋生物是否能夠適應(yīng)漸漸酸化的海水？科學(xué)家的研究結(jié)果并不樂觀。武爾卡諾島火山持續(xù)不斷地向海水中排放二氧化碳至少已有一千多年，但在火山口附近pH值為7．8的水域中，生物種類比火山口以外的地區(qū)減少了三分之一?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)本世紀(jì)末全球海洋的酸度都

將達(dá)到這一數(shù)值。詹森·霍爾-斯賓塞說，“這里的海洋生物代代生長在這里，它們有足夠的時(shí)間進(jìn)化，然而如今它們卻消失了。保持酸堿度對(duì)生命體至關(guān)重要，人類自身能夠不斷對(duì)血液的酸堿度進(jìn)行調(diào)節(jié)。但一些低等生物并沒有這個(gè)能力，它們只能忍受外界環(huán)境，當(dāng)環(huán)境變化超出忍耐極限時(shí)它們只能走向死亡?！?/p>

比如，珊瑚礁的生存環(huán)境已經(jīng)差不多惡化到了極限。不斷上升的海水溫度使珊瑚成片成片地白化死亡。人類過度捕撈極大減少了能夠控制海藻過度生長進(jìn)而保持珊瑚礁健康的食草魚類的數(shù)量。農(nóng)業(yè)化肥污染加速了海藻的繁殖，使珊瑚礁的生態(tài)環(huán)境變得一團(tuán)糟。

海洋酸化對(duì)珊瑚礁來說更為致命。海洋酸化會(huì)溶解珊瑚礁的根基——上萬年以前開始慢慢累積的成千上萬的珊瑚骨骼。珊瑚蟲在制造碳酸鈣質(zhì)的外骨骼時(shí)需要鈣離子和碳酸鹽離子，在海水酸化過程中碳酸鹽離子不斷被消耗，導(dǎo)致珊瑚蟲獲取碳酸鹽離子越來越困難。

從1977年到2001年，加勒比海的珊瑚面積覆蓋減少了80%之多。在海洋中珊瑚礁是很多海洋生物的食物來源。珊瑚礁毀滅了，生活在城堡中的海洋居民也將因失去食物來源而餓死。

聯(lián)合國教科文組織下屬政府間海洋學(xué)委員會(huì)的專家認(rèn)為，由于吸收了過多的二氧化碳，海洋正在以前所未有的速度酸化，這一現(xiàn)象已經(jīng)威脅到了海洋生態(tài)系統(tǒng)和幾千萬人的生計(jì)。

摘自2012年3月11日《文匯報(bào)》