《科学》：气候变暖与海洋生态系统的生物灭绝 - 海洋环境变化

人类的过度开采行为（包括在陆地和海洋）导致现有生物灭绝速度远超自然灭绝速度。陆地生物灭绝情况相对可考，而海洋生物在现有环境变化挑战下，面临过度商业捕捞、流域污染等问题，且深海及开阔海域的生物情况很多是现有的计算模型无法完全测算或者展现出来的。

- v% m: x6 R9 D. l H* A8 f7 ]

02

' G$ A. `5 z4 b2 c, w

研究方法

本研究参考化石所记录的生物进化历史，其中极端的生物事件（例如第五次生物大灭绝）的具体原因尚未明确，但是与地球环境变化相关联。从第一次物种大爆发到二叠纪末期，近2/3的物种灭绝或濒危，在这次大灭绝中经历了全球升温及水域氧气含量降低，过去的生物灭绝时间中所发生的变化可以作为第六次生物灭绝潜在参考因素。本文研究者参考二叠纪大灭绝的变化情况来制作的生态生理方面和温室气体排放对物种影响程度的预测模型，观察气候变化与生物多样性之间的关系，并参考历史大灭绝过程中的数据来对模型情况进行校准。

03

& ^2 b6 l9 C: E& O4 q2 [! J; l

结论

# Z* \, s' P* W( ? B, M1 \3 j

海洋生化环境的适宜度与生物对环境耐受度相关，生物的活动与含氧量相关，更高的温度会导致水溶氧量降低，低于生物需氧阈值的环境会导致物种灭绝。

2 Y6 W+ N5 d/ w& |: c* }

4 _* |( Z6 u. b+ g( @& H6 R. h

图1｜阶段性全球气候变化幅度与物种灭绝之间的关系

0 w2 x0 {7 H% v7 I

近半个世纪，温室气体的排放带来的升温已经导致全球性或局域性的物种灭绝，阶段性全球气候变化幅度与物种灭绝之间的关系如图1的B和C。温室气体排放量直接影响气温升高程度，排放量与物种灭绝呈正相关关系，短期内物种若是无法及时适应温度升高，灭绝可能性进一步提高。

1 T( ~, W5 d& a0 f' j

/ t: S* W4 v$ ?1 n2 t

图2｜人为因素导致的气候变暖与物种灭绝的关联性

研究人员结合多种现实影响气候变化的因素及现有气候变化数据进行研究，如图2的B和C所示，将全球气候升温控制在2摄氏度内，可以减少按照现有高温室气体持续排放情况下的70%以上的物种灭绝。

" F+ H9 ^7 \; j" m

海洋生物多样性也受到气候升温威胁，温度变化对原有的受到气候变化驱动的生态模式影响更大，例如渔业及相关生物多样性影响较大，气温变化条件下较为脆弱的生态模式例如北太平洋、东部边界海域及热带印度洋地区，这些都是海洋物种丰富度较高的区域，而低纬度及北部中维度地区物种灭绝受到气温变化影响明显。

04

# O% k* x8 a2 x3 {. ?0 r" T' I, J C4 Q

研究结论

1、地球系统模型看来，短期的热浪以及极端季候事件会影响某些物种的局部生存情况，但影响范围有限，局部范围在大环境影响下具备局部调控能力，物种的灭绝影响随时间延长，空间物种变化情况会逐步稳定，故而研究应主要关注长期的气候变化带来的影响；

2、现有研究指出，地理物种灭绝数量也与现有物种区域丰富度相关联，物种丰富度从两级朝赤道递增，气温升高后区域物种灭绝数量也从两级到赤道逐步增加，同步赤道地区海洋物种对氧气依赖度也是最低的；

3、新的研究表明，从两级到赤道，海洋物种对氧气的依赖度降低，受到气候升高影响也逐步降低，越靠近赤道，对高温的耐受性越强，升温可能导致赤道海域物种逐步扩大生存领域，向高纬度扩散，特别是对于高环境适应力的物种来说；而两级低温地区的物种在升温后，无可进一步迁移的低温环境生存，导致物种灭绝。

05

现状与未来

* ?( z+ e1 W) l# T; @" Q$ K9 F

气候变化加速对海洋生物群的影响是深远的，其物种灭绝风险更高，海洋生物丰富度低于过去数千万年来地球历史上所看到的。除了变暖和氧气含量降低之外，其他与气候有关的威胁，例如海洋酸化和初级生产力下降，有可能进一步扩大其负面影响。现在实施避免重大灭绝事件所需的温室气体减排还为时不晚，假设2020年开始低排放情景并长久保持，可有效减缓过度捕捞和海洋污染对当地的影响。数据表明，保护海洋生物多样性和生物资源具有很高的内在和经济价值。因此越来越多的保护工作的成果取决于越来越多的补充性社会反应，进一步降低气候变化带来的更大威胁。

% `8 v6 Q8 ~ V2 E1 z