海洋生物將失去他們的外殼和骨骼

珊瑚，表面上看是植物，其實是動物，與海葵有著親緣關(guān)系。它們過濾、采食水中的浮游生物，分泌碳酸鈣骨架，隨著時間的推移，這些碳酸鈣骨架就累積形成了珊瑚礁——海洋中生物多樣性最豐富的生態(tài)系統(tǒng)。世界上最大的生物構(gòu)造——澳大利亞東海岸外的大堡礁，就是珊瑚一代代累積的結(jié)果。在許多熱帶溫暖海域，生長著色彩絢麗的淺水珊瑚(它們的色彩之所以如此絢麗，主要原因在于生活在珊瑚蟲細胞內(nèi)部的共生藻的作用)，而在海洋更深處，則生長著眾多不太為人所知的冷水珊瑚。在歐亞大陸的西側(cè)，從挪威向南直到非洲沿岸的漫長的海岸下面，就隱藏著一條長達4500千米的冷水珊瑚帶，其長度大約為澳大利亞大堡礁的2.5倍。在幽暗的海水下，叢叢密密生長的珊瑚令人嘆為觀止，它們同樣是眾多海洋魚類生活的家園，其生物多樣性堪與熱帶珊瑚媲美。曾經(jīng)有科學(xué)家僅在一株冷水珊瑚上就發(fā)現(xiàn)了130多種海洋生物。由于冷水珊瑚普遍生長在洋面以下100～1000米的漆黑冰冷的深海海域，連科學(xué)家也僅僅在十多年前才證實了它們的真實存在。對它們的情況更是知之甚少。

那么，海洋酸化會對珊瑚產(chǎn)生什么樣的影響呢?根據(jù)化學(xué)基礎(chǔ)知識可知，二氧化碳溶解于水，與水結(jié)合生成碳酸，碳酸的一部分以原來的形式保留在水中，而大量的則分離成酸性的氫離子和碳酸氫根離子，化學(xué)家通常用人們熟悉的pH值來量化氫離子：pH值下降1個單位，相當(dāng)于氫離子濃度提高到原來的10倍，水的酸性更強；pH值上升一個單位，相當(dāng)于氫離子濃度下降為原來的1/10，水的堿性更強中性pH值(純水的pH值)為7。原始海水的pH值為8～8.3，這意味著在自然狀態(tài)下，海水略帶堿性。

海洋中有兩種富含鈣的巖石：文石和方解石，海洋中的碳酸鈣就是由這兩種巖石溶解而來的。海洋中的動物性浮游生物(翼足類)和珊瑚通常利用文石的碳酸鈣構(gòu)成身體的支撐結(jié)構(gòu)，非常堅硬；而植物性浮游生物(圓石藻類)及有孔蟲的身體支撐結(jié)構(gòu)則是利用方解石的碳酸鈣構(gòu)成的。由于文石的溶解性比方解石更好，因此翼足類和珊瑚可能會更早受到海洋酸化的影響。以珊瑚為例，當(dāng)海洋酸化時，碳酸根離子減少，形成珊瑚骨骼的材料減少，珊瑚生長減慢；當(dāng)海水中碳酸鈣濃度低于飽和點后，珊瑚已形成的骨骼就會溶解以補償碳酸鈣的不足。

原來有研究認為，海水變暖可以促使熱帶珊瑚生長更快，從而抵消酸化造成的生長緩慢，但是深入的研究證明這種觀點并不正確，因為珊瑚對溫度變化非常敏感，即使海水溫度變化很小——哪怕只高于多年平均溫度1℃，珊瑚都會被迫在相當(dāng)短的時間內(nèi)采取“驅(qū)逐行動”——將體內(nèi)為自己提供食物的共生藻類趕走。這些共生藻類色彩鮮艷，它們的缺失就意味著珊瑚會在很短的時間內(nèi)變白，并且繁殖和鈣質(zhì)骨骼的制造都將受阻，甚至出現(xiàn)死亡，這就是所謂的“珊瑚漂白事件”。現(xiàn)在熱帶珊瑚的漂白事件已經(jīng)非常嚴重了。

過去人們以為，至少在本世紀，由海洋酸化導(dǎo)致的珊瑚溶解現(xiàn)象不會發(fā)生，但是，最新研究證明，在海水變暖和碳酸鹽濃度降低的雙重打擊下，也許僅僅幾十年后，到本世紀中期，珊瑚就將變得十分珍稀；如果酸化問題還得不到遏制，到本世紀末，珊瑚就有可能從人類的視野中消失。

對于冷水珊瑚來說，由于它們大多生長在北太平洋和北大西洋的海洋深層，那里的碳酸鈣處在未飽和狀態(tài)，因此，海洋酸化給它們帶來危機的時間將比熱帶珊瑚更早。

除了珊瑚，浮游動物也會受到影響。我們知道，浮游動物的外殼主要是由碳酸鈣組成的，當(dāng)碳酸鈣因為海洋酸化減少后，浮游動物外殼的生長就會受到影響，嚴重時甚至?xí)霈F(xiàn)本文開頭女生物學(xué)家維柯多亞所看到的情形一一外殼出現(xiàn)可怕的溶解。這是一個非常嚴重的問題，因為浮游動物在海洋生態(tài)鏈中占據(jù)著舉足輕重的地位，許多海洋魚類如鱈魚、鮭魚和鯨都以它們?yōu)槭常虼耍愿∮蝿游锖蜕汉鳛槭澄锘驐⒌氐母鞣N海洋魚類都會受到海洋酸化的影響。

現(xiàn)在，科學(xué)家最希望了解的是：海洋生物能在多大程度上適應(yīng)海洋酸化。一項最新研究表明，一些珊瑚已經(jīng)開始調(diào)整生存策略——用方解石代替文石構(gòu)建自身骨骼。但是，研究人員發(fā)現(xiàn)，珊瑚被迫采取的這種放棄策略是為了應(yīng)對海水中鎂濃度的下降，并不是針對高濃度的二氧化碳。此外，用方解石構(gòu)建骨骼的珊瑚，其生長速度非常緩慢。

2006年，春季水華爆發(fā)期間，著名海洋生物學(xué)家羅伊伯森進行的一項試驗顯示：在將二氧化碳的濃度分別設(shè)置為現(xiàn)在的1倍、2倍、3倍進行試驗時，一種單細胞海藻在5周內(nèi)出現(xiàn)了無法生成精細外殼的情況。這種單細胞海藻是海洋最初級的生產(chǎn)者，通常這種細小的生物體只需要很少一點能量就能形成外殼。由此可知，海洋酸化對海洋生物的影響不可小視。那么，面對這種境況，人類又有什么對策呢?