原标题:独家策划 | 海的呼唤:全球碳排放超标 海洋酸化加速
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编者按:海洋占地球面积的71%,与我们人类命运息息相关。其物种资源丰富,数百万年,海洋带给人类丰富的食物、资源和能源,它维系着人类的生存与发展;海洋作为参与全球碳循环的一个阵地,发挥着至关重要的作用。21世纪的工业发展迅猛,在“海洋命运共同体”的视域下,全球变暖、微塑料污染、海洋酸化、海洋缺氧、海洋热浪、海洋生物链断层,珊瑚白化、海草退化、海洋旗舰物种濒临灭绝……这些正在发生。海洋作为孕育生命的摇篮,真的是取之不尽用之不竭的吗?如今的海洋,自我修复的能力还剩多少?
“珊瑚没了小鱼就难以苟存,然后就是大鱼,至于人类,你可以看作是最大的大鱼。”纪录片《追逐珊瑚》里的话发人深省。蝴蝶效应,一只亚马逊雨林的蝴蝶扇动翅膀,会引起一场飓风,看似相差万里的事件,却层层递进,互为因果。如同人类与海洋的关系,“竭泽而渔,岂不获得?而明年无鱼”,在国际海洋生态环境日益严峻的今天,自然已对人类拉响了警铃……
海洋缺氧
海洋动物“跑”为上计
2004年全球共有149个死亡区,2006年已达200个。其中,美洲西部的北太平洋海岸、美国东北的大西洋海岸、墨西哥湾、波罗的海、挪威海和中国东部沿海低氧分布比较密集。目前全球报道低氧区已超过400个,2019年挪威因赤潮产生低氧,造成约11600吨三文鱼死亡,损失约7200万欧元。随着世界经济的发展,海洋近岸富营养化愈演愈烈,低氧现象也逐年加剧。
何为低氧?海南大学生命科学学院,南海海洋资源利用国家重点实验室周海龙教授表示:“水中的氧叫溶氧,是指在水中氧气的溶解量,是水生动物赖以生存的前提条件。大家普遍认为当溶解氧的浓度低于2.0 mg/L时,就会开始对海洋动物的生命活动产生威胁,包括对其生长速度、生殖发育等方面,严重的甚至导致死亡。而海洋生物死亡后,会进一步消耗水中的溶解氧,若水体中溶解氧浓度过低,当水体不足以维持生物生命活动时,会出现大量生物死亡的现象,这样的水体被称为‘死亡区’。”海水富营养化,赤潮暴发,是导致海洋局部缺氧的主要诱因。如果赤潮不加以控制,任其蔓延,在水里生存的海洋动物们,面对低氧环境,它们第一反应是“跑为上计”,海洋动物通过逃离低氧区,躲避低氧的不利影响。
海草。陈石泉摄
“如果低氧的范围或程度加大,无法逃避时,它们会启动一系列的生理调节机制去适应低氧环境的胁迫;如果低氧严重,直接导致海洋生物死亡。”周海龙表示,“就像患感冒一样,轻度感冒,可以不用吃药,依靠身体自我调节能力便可自愈;如果得了重感冒,就必须通过药物治疗,才能恢复健康。海洋生态系统的健康亦如此。”
治理赤潮,国内有成功案例,据周海龙了解,中国科学院海洋研究所俞志明研究员团队,创新性地提出了改变天然黏土矿物表面性质治理赤潮的理论和方法,并将该研究成果广泛应用在我国沿海20多个水域,成为目前赤潮应急处置的有效“灭火器”。
正经历史上海洋酸化的最快过程
海洋生物面临生存威胁
自工业革命以来,人类活动释放的二氧化碳有超过1/3被海洋吸收,海水pH下降了0.1。2005年,据国外研究报道,距今5500万年前,海洋里曾经出现过一次生物灭绝事件,罪魁祸首就是溶解到海水中的二氧化碳;2012年3月,《科学》杂志报道,受人类排放温室气体的影响,地球正经历过去3亿年来,速度最快的海洋酸化进程,超过历史上4次地球生物大规模灭绝时期,众多海洋生物因此面临生存威胁。2015年,美国《科学》报道,海洋酸化可能是造成2.52亿年前地球生物大灭绝的元凶。
白化的珊瑚。李元超摄
全球碳排放超标,导致全球气候变暖,这是全球的紧迫议题,而在全球碳排放超标的现实中,显然南海也逃离不了酸化的命运。“虽然目前海南的海洋酸化的程度较轻,尚未表现出对海南海洋生物生命活动的显著影响,但全社会每一个人都需要高度重视海洋酸化这一趋势。”周海龙表示。
“海洋中虽然有很多藻类和海草床,起到固碳作用,缓解海洋酸化等问题,但关键是不能打破海水pH值的平衡点,如果被打破,就会导致海洋生态系统朝着一个不可逆的方向发展,形成恶性循环;如果平衡点没有被打破,可以通过海洋生态系统的自我修复机制逐渐恢复,并逐渐减少酸化对海洋生态系统的影响。”周海龙强调,海洋依然有自我修复能力,但海洋酸化有一个度,这个度究竟在哪儿,需要海洋科学家们开展多学科交叉,持续深入系统研究,“我们国家提倡节能减排,减少碳排放,实施碳中和;很多人都不太理解,总觉得节能减排离自己很遥远,把这个当作一个口号,并不知道碳排放最终的导向是什么?其实碳排放超标,除了导致全球气候变暖,还会导致海洋酸化。”
海洋酸化
不是指海水已经变为酸性
海洋,是地表最大的碳储库,可以说是消耗二氧化碳的地球中枢系统,海洋中的藻类与水草,它们在光合作用下固碳,将无机碳转化为有机碳,并最终以颗粒的形式,将碳输送至海洋深处。海洋生物是地球碳循环的生物泵。
当海水吸收空气中过量的二氧化碳后,会形成碳酸,进一步产生一系列化学反应;如果二氧化碳排放过多,便会导致海洋pH降低,这就是通常所说的海洋酸化。周海龙教授谈到海洋酸化问题时解释,“海洋酸化并不是说海水已经变为酸性(pH
珊瑚。李元超摄
海洋生物依赖海水而生,海水酸化,对钙化生物的影响最大,包括钙化藻、造礁石珊瑚、贝类、棘皮动物和甲壳动物等。
“海洋酸化是一个全球性问题,首先会影响生物钙化过程,破坏钙化生物骨骼的形成,同时也会危及海洋生物的生理、生化、代谢、生殖发育等重要生命活动。如果海洋酸化持续加重,不加以遏制,严重的酸化甚至会直接导致海洋生物的死亡。”周海龙说,从整个海洋生态系统来看,海洋酸化还会打破海洋生态系统的平衡,进一步会影响人类的食物来源。
周海龙教授的团队,进行海水采样作业。照片由周海龙提供
海洋pH值平衡点是不能被打破的。如果破坏程度较轻,海洋可以自我修复;如果破坏程度严重,将会导致局部或大面积海洋生态系统的崩溃,恢复生态系统的平衡将变得非常困难。
“节能减排,碳中和,刻不容缓。这不是口号,需要立即行动起来;人们应该清醒地意识到,针对海洋酸化、低氧、变暖,我们必须团结一致,采取行动。”周海龙在呼吁的同时介绍,“为了积极应对这一系列全球性海洋环境问题,海南大学借助多学科优势,整合全校优势力量,于2021年2月6日,成立了‘海南大学全健康研究院’,将为这一系列问题的研究提供智力支持和技术保障,助力国家生态文明试验区的建设。”
周海龙:海南大学生命科学学院,南海海洋资源利用国家重点实验室,教授,博导。目前主要从事海洋环境生物学研究,先后主持国家自然科学基金、博士后面上基金(一等)、教育部新教师基金等多项。以第一作者或通讯作者发表SCI论文30余篇。曾获宝钢优秀教师奖,海南省“领军人才”称号,还担任《热带生物学报》编委。
总策划:徐壮志、韩潮光、罗建力
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执行策划/编导/记者:刘昕婷
摄影:曹志
剪辑:张婷婷(刘昕婷)