海洋酸化，人類何去何從

方陵生

唯一能夠有效阻止海洋酸化的辦法，就是減少甚至停止向大氣中排放二氧化碳。

海洋的快速酸化引起了全世界的密切關(guān)注，人們擔(dān)憂這種變化在未來幾十年內(nèi)將對海洋食物鏈、生物多樣性和漁業(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。暖水域的珊瑚礁自然前景堪憂，然而二氧化碳更容易溶解于冷水，因此酸化最嚴(yán)重的海域是接近兩極的海洋?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，南北兩極海域中的翼足類動物已經(jīng)遭受酸化海水的侵蝕，以翼足類為食物的魚類、鯨類也將受到影響。

科學(xué)界不久前才意識到海洋酸化對生態(tài)系統(tǒng)的巨大影響，相關(guān)的研究也才開始不久。然而正如科學(xué)界所認(rèn)識的那樣：“海洋酸化因人類活動導(dǎo)致，反過來對人類社會產(chǎn)生影響”。

無法繼續(xù)從海洋獲取蛋白質(zhì)

海洋酸化對經(jīng)濟(jì)的影響很難準(zhǔn)確估計，但可以肯定的是，影響將會非常巨大。海水pH值下降將直接影響到人類社會的食物供給、經(jīng)濟(jì)利益和生活方式。

據(jù)估計，珊瑚礁對于全球海岸線的保護(hù)價值如果用金錢來衡量的話，每年高達(dá)90億美元；海岸線保護(hù)價值再加上珊瑚礁支持的漁業(yè)生產(chǎn)價值，每年達(dá)300億美元。海洋酸化對保護(hù)海岸線的珊瑚礁造成了很大的危害，并開始影響到商業(yè)、休閑漁業(yè)、旅游業(yè)。隨著海洋生態(tài)系統(tǒng)的變化，人類文化和生活方式也將隨之產(chǎn)生變化。所以，海洋酸化不僅僅是珊瑚和其他海洋生物要面對的問題，更是人類要面對的嚴(yán)峻問題。

全世界有十多億人將海洋食品作為主要的蛋白質(zhì)來源，世界許多國家的經(jīng)濟(jì)和就業(yè)都依賴于海洋中的魚類和貝類。一些島嶼國家的經(jīng)濟(jì)在很大程度上都依賴于珊瑚礁。例如，加勒比海島國多巴哥在2006年珊瑚礁旅游的直接收入，就占了國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的15%，增加的間接收入總額達(dá)GDP的30%。如果失去珊瑚礁旅游，多巴哥的經(jīng)濟(jì)將縮水三分之一，許多人將會失去工作。

雖然海洋是全球性的，但海洋酸化對地區(qū)和物種的影響并不一樣。仰賴于軟體動物（貝類、魷魚等）的漁業(yè)，如新英格蘭漁業(yè)，可能遭受更大的沖擊。海洋酸化對夏威夷和阿拉斯加的漁業(yè)影響可能不大，因?yàn)檐涹w動物只構(gòu)成那里漁業(yè)生產(chǎn)的一小部分。

海洋酸化對一些以海鮮為主要蛋白質(zhì)來源的島嶼國家和部分發(fā)展中國家可能會造成特別大的影響。一些預(yù)測模型表明，海洋在未來90年里，碳酸鹽將越來越少，大多數(shù)鈣化生物的生存空間將被壓縮到碳酸鹽含量較高的熱帶水域中。但即使熱帶水域的碳酸鹽含量，今后也將遠(yuǎn)低于現(xiàn)在的水平。隨著人口的增長，熱帶地區(qū)將同時面臨海洋酸化和飲食蛋白質(zhì)需求的壓力。這些壓力同時伴隨其他環(huán)境壓力，如氣溫上升和環(huán)境污染等，人類社會將不堪重負(fù)。

海洋酸化不會導(dǎo)致海洋生物完全滅絕，一些能夠承受高酸度環(huán)境的海洋生物甚至可能更加繁榮，但物種數(shù)量會減少，某些特定區(qū)域的物種構(gòu)成也會發(fā)生變化。例如，在美國華盛頓州海岸附近，海上涌洋流給近海地區(qū)帶來更多的酸性海水，導(dǎo)致貝類產(chǎn)量急劇下降。同時，伴隨著附近海岸地區(qū)pH值的下降，原先以貽貝和鈣化藻為主的海洋生物群，已被當(dāng)?shù)厝瞬⒉幌矚g食用的非鈣化藻和不需要構(gòu)建外殼的無脊椎動物所取代。其他一些地方也有類似的變化。

海洋酸化還可能危及“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”，因?yàn)榻】档纳鷳B(tài)系統(tǒng)才能給人類社會提供種種福利。例如，健康的珊瑚礁可保護(hù)海岸線免受侵蝕，為許多海洋物種提供棲息地，為當(dāng)?shù)厝藗兲峁┳銐虻牡鞍踪|(zhì)來源，同時帶來大量的旅游收入。

健康的珊瑚礁和軟體動物數(shù)量也是許多島嶼國家和地區(qū)海洋文化的一個關(guān)鍵元素。美國伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）的博士后研究員莎拉·庫利說：“生活質(zhì)量不僅僅以美元來衡量，還包括需要保護(hù)的內(nèi)在文化價值。在科德角（編者注：美國馬薩諸塞州南部的一個鉤狀半島）隨便走進(jìn)一家禮品店，你都會發(fā)現(xiàn)許多與貝殼有關(guān)的小玩意兒，如果海洋酸化使扇貝消失，我們就會失去這種獨(dú)特的文化?！?/p>

人類將如何應(yīng)對

過去250年里，海洋已吸收了5300億噸二氧化碳，海洋酸性增加了30%。如今海洋繼續(xù)在變酸，人類該何去何從？我們該如何采取快速行動來減緩或阻止海洋酸化呢？

海洋生物圈遭到破壞，很大程度上是因?yàn)楦咚岫鹊暮Ｋ芙饬松矬w的碳酸鈣。許多海洋浮游生物、海膽、貝類、珊瑚都需要利用碳酸鈣來構(gòu)建它們的外殼和骨骼。在北極地區(qū)所做的研究顯示，海冰融化、大氣二氧化碳濃度升高、表層海水升溫，導(dǎo)致一些海洋水域碳酸鈣欠飽和。海洋中碳酸鈣濃度降低，對于依賴碳酸鈣構(gòu)建外殼和身體結(jié)構(gòu)的海洋生物來說，無異于一場大災(zāi)難。

海洋酸化是二氧化碳排放增加造成的另一個問題，很可能比全球變暖更難應(yīng)對。海洋對氣候變化的反應(yīng)比大氣層更慢，在未來的日子里，不管我們喜歡不喜歡，大海還將繼續(xù)吸收大量二氧化碳，這意味著，即使我們從現(xiàn)在開始停止二氧化碳排放，海洋還將繼續(xù)快速酸化。

科學(xué)家可以利用海洋的碳酸鈣飽和度來測量海水究竟有多酸。根據(jù)夏威夷大學(xué)馬諾阿分校研究人員的一項研究計算，在過去2萬多年中，近200年是世界海洋pH值下降最快的，說明如今海洋酸度非正常上升的速度遠(yuǎn)高于自然上升速度。目前世界上只有50%的海水里有足夠的碳酸鈣來支持珊瑚礁的生長和維護(hù)，預(yù)計到2100年，這一比例將降至5%左右，世界上大多數(shù)美麗而多彩的珊瑚都將處于瀕危之中。

海洋酸化是不可逆轉(zhuǎn)的。雖然從理論上來說，可以在海水中添加化學(xué)物質(zhì)來抵消增多的二氧化碳，但至少需要兩噸石灰才能抵消一噸二氧化碳，所需數(shù)量驚人，根本無法做到。自然過程可以中和海水酸度，但需要很長時間，即使從現(xiàn)在開始停止二氧化碳排放，也需要數(shù)萬年時間，海洋水化學(xué)才能夠恢復(fù)到工業(yè)化前的水平。

回顧地球歷史，大約2.5億年前，激烈的火山活動殺死了95%以上的海洋生物；5000萬年后，另一波頻繁發(fā)生的火山活動令大氣中二氧化碳增加1倍，導(dǎo)致大部分珊瑚和其他海洋生物消失。然而今天，地球環(huán)境的惡化速度甚至超過了過去3億年的多次大滅絕事件，我們正處于第六次生物大滅絕中。地球海洋系統(tǒng)從人為干擾中恢復(fù)過來，需要數(shù)千年時間，以往的歷史記錄表明，生物滅絕事件之后，珊瑚礁的恢復(fù)經(jīng)歷了幾十萬年乃至幾百萬年的時間。

許多令人沮喪的證據(jù)表明，海洋正在向著對海洋生命造成不可挽回危害的軌跡發(fā)展。但一項研究提供了一些新的希望，某些物種有可能快速適應(yīng)海洋變化而生存下來。

2012年發(fā)表在《自然氣候變化》雜志中的文章稱，珊瑚礁研究人員發(fā)現(xiàn)，一種小丑魚的幼魚能夠適應(yīng)日益增加的海水酸性——如果它們的父母也生活在高酸性水域中的話。之前的一項研究發(fā)現(xiàn)，另一個種類的小丑魚在酸性水域中嗅覺會降低，使其難以發(fā)現(xiàn)和躲避捕食動物而“自投羅網(wǎng)”。

小丑魚的幼魚可以適應(yīng)新的變化，給海洋的未來帶來了新的希望。更多對環(huán)境敏感的海洋物種是否也擁有小丑魚的這種適應(yīng)能力，還需要進(jìn)一步研究。從進(jìn)化的角度來看，目前尚不清楚小丑魚是通過什么樣的機(jī)制將適應(yīng)的性狀如此迅速地傳遞給后代的，但它表明生物兩代之間的適應(yīng)性在未來幾十年里可能占優(yōu)勢。

當(dāng)前海洋酸度增加的速度比過去數(shù)百萬年中的自然變化快100倍。到本世紀(jì)末，如果大氣中的二氧化碳水平不能穩(wěn)定下來，海洋酸度將增加至工業(yè)化前水平的3倍。即使我們明天就停止二氧化碳排放，海洋還將繼續(xù)吸收大氣中富余的二氧化碳，海洋酸化趨勢在未來幾個世紀(jì)里還將持續(xù)下去。

我們別無選擇，只能積極應(yīng)對，采取一些與應(yīng)對氣候變化類似的措施。例如，節(jié)約能源，使用可再生能源；建立和維護(hù)海洋保護(hù)區(qū)，為瀕危海洋物種提供避難所；停止破壞性的捕魚行為，提高海洋生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力，幫助抵御海洋酸化，維護(hù)海洋生態(tài)健康。有證據(jù)表明，海洋保護(hù)區(qū)的珊瑚礁較少受到全球變暖和海洋酸化的威脅。

唯一能夠有效阻止海洋酸化的辦法，就是減少甚至停止向大氣中排放二氧化碳。

如今受海洋酸化影響最大的是哪些地方？

受海洋酸化影響最大的是水化學(xué)迅速改變，環(huán)境敏感生物最為豐富的海洋區(qū)域，以及具有生態(tài)和經(jīng)濟(jì)重要性的地區(qū)?？茖W(xué)家最關(guān)注水化學(xué)發(fā)生變化和深層海水上涌的地方，如美國西海岸和兩極寒冷地區(qū)。預(yù)測北極在未來10年至30年里，某些種類的有殼生物將大量減少。由于熱帶珊瑚對環(huán)境極度敏感，在不久的將來，海洋酸化將給一些國家和地區(qū)的生態(tài)和社會經(jīng)濟(jì)帶來巨大的不利影響。

西北太平洋牡蠣產(chǎn)業(yè)的困境會向其他地方蔓延嗎？

每小時大約有100萬噸二氧化碳被海洋吸收，而作為污染源的全球溫室氣體排放預(yù)計還將繼續(xù)攀升。到本世紀(jì)中葉，大氣中CO2濃度將達(dá)到工業(yè)化前的2倍，海洋pH值也將繼續(xù)下降。這意味著像西北太平洋牡蠣產(chǎn)業(yè)面臨的困境將更加嚴(yán)峻，并向其他地方蔓延。

面對海洋全面酸化，有什么方法可讓海洋水化學(xué)回歸平衡？

人力無法讓世界海洋水化學(xué)回歸到工業(yè)化前的水平。大自然會通過海水與深海沉積物的作用，讓增加的海水酸性得到中和，但這需要數(shù)千年時間。解決海洋酸化問題的根本途徑是大幅度減少二氧化碳排放，避免海洋酸化問題惡化到不可救藥的地步。