失控的海洋化学：南极生态系统的酸度倍增 - 海洋酸化化学反应机制解析

碧薇 · 发表于海洋科普 2024-6-16 07:53:04

科罗拉多大学博尔德分校的最新研究表明，到 2100 年，南极洲沿岸水域的酸度可能会增加一倍，严重影响南大洋的海洋生物。酸度增加的主要原因是二氧化碳排放，它威胁着包括鲸鱼和企鹅在内的整个生态系统。

一项新的研究显示，到2100年，南极洲沿岸水域的酸度可能会增加100%，从而危及海洋生物。减少二氧化碳排放对缓解这一威胁至关重要。

根据科罗拉多大学博尔德分校的最新研究，到本世纪末，南极洲沿岸水域的酸度可能会增加一倍，从而威胁到鲸鱼、企鹅和其他数百种栖息在南大洋的物种。

科学家们预计，到 2100 年，海洋上层 650 英尺（200 米）--许多海洋生物的栖息地的酸度将比 20 世纪 90 年代增加 100%以上。这篇论文发表在1月4日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

论文合著者、科罗拉多大学博尔德分校北极与高山研究所（INSTAAR）临时所长妮可-洛文杜斯基（Nicole Lovenduski）说："这些发现对于我们了解海洋生态系统健康的未来演变至关重要。"

海洋酸化：二氧化碳排放的后果

海洋吸收了全球近 30% 的二氧化碳排放量，在抵御气候变化方面发挥着重要的缓冲作用。但是，随着越来越多的二氧化碳溶解在海洋中，海水的酸度也越来越高。该论文的第一作者、INSTAAR的研究科学家卡拉-尼森（Cara Nissen）说："人为二氧化碳排放是海洋酸化的核心原因。"

图为翼足目动物的外壳在pH值较低的海水中逐渐溶解。当海洋从大气中吸收二氧化碳时，海水的化学成分就会发生变化。资料来源：美国国家海洋和大气管理局

南极洲周围的南大洋尤其容易受到酸化的影响，部分原因是较冷的海水往往会吸收更多的二氧化碳。该地区的洋流也是造成海水相对酸性的原因之一。

模型预测与海洋保护区

尼森、洛文杜斯基和研究小组利用计算机模型模拟了 21 世纪南大洋海水的变化情况。他们发现，到 2100 年，南大洋海水的酸性会越来越强，如果全球不能减少排放，情况将非常严重。

"这不仅仅是海洋表层的问题。南大洋沿岸的整个水柱，甚至是底部，都可能经历严重的酸化，"尼森说。

研究小组随后对南极洲海洋保护区（MPAs）的具体情况进行了调查。为保护生物多样性，这些区域限制捕鱼等人类活动。目前，南大洋有两个海洋保护区，覆盖了该地区约12%的水域。科学家们在过去几年中向国际理事会提议再指定三个海洋保护区，这将覆盖南极海洋约 60% 的水域。

研究小组的模型显示，到本世纪末，已通过和提议的海洋保护区都将经历严重的酸化。

例如，在最高排放情景下，即全球不采取任何减排措施，到2100年，罗斯海地区--南极洲北端附近世界上最大的海洋保护区海水的平均酸度将比20世纪90年代的水平增加104%。在中间排放情景下，海水酸度仍将增加 43%。

尼森说："在这些沿岸水域，海洋酸化的严重程度令我惊讶。"

对食物网的影响

以前的研究表明，浮游植物（构成海洋食物网基础的一类藻类）在海水酸度过高时生长速度会减慢或死亡。酸性水还会削弱海螺和海胆等生物的外壳。这些变化可能会破坏食物网，最终影响到鲸鱼和企鹅等顶级捕食者。

威德尔海是位于南极半岛沿岸的三个拟建海洋保护区之一。尼森说，科学家们认为威德尔海地区可以作为生物的气候变化保护区，主要是因为该地区的海冰覆盖率是南极地区最高的。海冰可以阻挡海洋变暖，防止海水吸收空气中的二氧化碳，从而降低酸化速度。此外，该地区迄今为止几乎没有人类活动。

但模型显示，随着地球持续变暖，海冰将会融化，在中高排放情景下，威德尔海地区的酸化程度将与其他海洋保护区相同，但会略微推迟。

尼森说："这一结果表明，将威德尔海地区建立为保护区应得到高度重视。作为一名通常研究开阔海洋的科学家，我倾向于认为南极沿岸地区是气候信号到达全球深海的通道。这项研究提醒我，这些充满活力的南极沿岸地区本身也能够发生快速变化。"

未来之路：减少排放

研究表明，世界只有在最低排放情景下，即社会迅速、积极地减少二氧化碳排放，才能避免南大洋的严重海洋酸化。我们仍有时间选择排放路径，但时间不多了。

编译来源：ScitechDaily