海洋“死亡地帶”氣候變化

撰文/沈婷婷

海洋“死亡地帶”氣候變化

撰文/沈婷婷

有人說：“風(fēng)是上帝拋沙的那只手”，這只手亦在海洋中懲罰著人類，制造出一個又一個海中的“死亡地帶”，只有真正正確地認(rèn)識生態(tài)環(huán)境對人類生存發(fā)展的重要性，我們才能更好地在這個美麗的地球上繁衍生息。

海洋的“死亡地帶”是指大面積缺氧而造成魚類等生物無法生存的地區(qū)

相信很多人對今年暮春時的首場沙塵暴依舊記憶猶新。漫天的沙塵，所有人都在掩鼻躲閃。不能暢快呼吸新鮮空氣的痛楚，讓我們對于沙塵暴心有余悸。而沙塵暴的成因，很大程度上是因為土地沙漠化帶來的惡果，累積到今天，我們無奈地承擔(dān)著生態(tài)環(huán)境惡化的境況。那些被沙漠化的土地最終成為了人類無法居住的死亡地帶。

同樣的，因為人類活動造成的污染也加劇了海洋的沙漠化，制造出一個又一個海洋中的“死亡地帶”。那么，在海洋中，什么樣的海域才能被稱為“死亡地帶”呢？一般來說，海洋的“死亡地帶”是指大面積缺氧而造成魚類等生物無法生存的地區(qū)。如同人類無法在缺氧的條件下生存樣，海水中的魚類和貝類等生物在缺氧的環(huán)境下，也同樣會受到影響窒息死亡

一般情況下，溶解氧小于2毫克每升或溶解氧飽和度小于30%的水體被稱為缺氧水體。近年來，隨著人類社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對于環(huán)境的污染加劇，由河流和沿海工業(yè)進(jìn)入海洋的營養(yǎng)物質(zhì)加劇，富營養(yǎng)程度加深，海洋浮游生物增長迅猛。海水中的有機(jī)物分解過程得不到充分的氧氣補(bǔ)充，生態(tài)系統(tǒng)及脆弱的食物鏈進(jìn)而被打亂。因此，富營養(yǎng)化是加劇缺氧水域增加的一個重要原因。

在世界上著名河流入海口處，低氧區(qū)域的產(chǎn)生，如在墨西哥灣“死亡地帶”，一般都是由于農(nóng)業(yè)化肥污染和藻類大量繁殖促成。但是在深海的低氧區(qū)域，則是自然發(fā)生的。在那里，從高生產(chǎn)力的水域過濾沉淀而來的有機(jī)物質(zhì)，只能被排放二氧化碳的厭氧細(xì)菌所消耗。這樣的環(huán)境中，溶解氧水平很低。與此同時，氣候、海水分層、風(fēng)向和太平洋海流變化都可能擴(kuò)大這些缺氧水域。

由于缺氧，海洋“死亡地帶”不僅威脅到海洋生物，這些水域還會釋放出氧化亞氮（N2O）。馬里蘭大學(xué)環(huán)境科學(xué)中心的海洋學(xué)者盧·科迪斯波蒂博士在《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文，解釋在低含氧量的（缺氧）水域中N2O的增加，可能引起其在大氣中濃度增高，會進(jìn)一步加劇全球變暖的影響，并且造成臭氧“空洞”，而使紫外線輻射增強(qiáng)，對人類造成傷害。

因為這些缺氧水域向海表面移動并且沿著海岸擴(kuò)展，使得溫室氣體氧化亞氮增加，UMCES霍恩波恩特實驗室的科迪斯波蒂博士認(rèn)為：“低氧水域生產(chǎn)N2O量大約是海洋的產(chǎn)生的N2O總量的一半，如果繼續(xù)放任這些死亡地帶擴(kuò)展，將會使N2O的量在大氣中的含量進(jìn)一步增加。”

氧化亞氮是《京都議定書》中提出的6種溫室氣體之一。與二氧化碳相比，雖然N2O在大氣中的含量很低，但其單分子增溫潛勢卻是二氧化碳的310倍。它在大氣中的存留時間很長，對臭氧層的破壞不容小覷。

臭氧層是指距離地球25千米至30千米處臭氧分子相對富集的大氣平流層，它能吸收99%以上對人類有害的太陽紫外線，從而保護(hù)地球上的生命免遭其害，因此被譽(yù)為地球生物的保護(hù)傘。人類活動曾致使南極上空的臭氧層一度出現(xiàn)大面積空洞。

氧化亞氮這種高效溫室氣體，正在成為破壞平流層中臭氧的主要因素。在過去的40萬年當(dāng)中，大氣中N2O的變化看上去大致與二氧化碳一樣，并未對氣候有重大影響，但這一情況也將改變。正是由于人類活動導(dǎo)致地球上的陸源N2O前所未有地猛增，含氮污染源、變暖的海水以及海水酸化都有可能導(dǎo)致N2O量的激增。且因為海洋是N2O的凈產(chǎn)地，其所產(chǎn)生的N2O中大部分都將進(jìn)入大氣，從而進(jìn)一步加劇對氣候的影響。

氧化亞氮的增加會使溶解氧水平下降。在良好的氧化條件下，微生物的N2O產(chǎn)率并不高。但在氧氣濃度下降到缺氧的水平的時候，這些缺氧水域中的N2O生產(chǎn)量就會增加。這是因為，浮游植物一般是在陽光普照的水面附近生產(chǎn)呼吸作用所需的“燃料”，在那里呼吸作用和生物周轉(zhuǎn)比率均更高，所以N2O產(chǎn)生率比在低氧水域中低。而當(dāng)300英尺以內(nèi)的海水深度發(fā)生缺氧時，在高呼吸速率與反硝化作用（脫氮作用）的共同作用下，N2O的生產(chǎn)速度會是其在海洋表面平均生產(chǎn)率的1萬倍。

隨著水域環(huán)境中氮含量的增加，將進(jìn)一步促進(jìn)浮游植物的旺盛生長，它們會消耗水中所有的氧氣。從而導(dǎo)致水域生態(tài)環(huán)境中氧氣大量消耗，促使那些水底水生物種更適應(yīng)于缺氧狀態(tài)，這也將進(jìn)一步促進(jìn)N2O氣體的釋放。

未來海洋中N2O的產(chǎn)生關(guān)鍵取決于占據(jù)海洋水量中大約百分之十的缺氧和低氧海洋水域。“從許多含氧量低的水域，包括切薩皮克灣沿海地區(qū)N2O的數(shù)據(jù)來看，”博士科迪斯波蒂說：“我們應(yīng)該增強(qiáng)觀察沿海低氧水域的集中和水域中氧化亞氮的關(guān)系。”

科迪斯波蒂博士的意見使我們明白，地球環(huán)境的顯著變化很多都?xì)w咎于人類的活動。美國國家海洋與大氣管理局地球系統(tǒng)研究實驗室研究人員利用數(shù)學(xué)模型推算出，人類通過使用化肥、化石燃料等每年最終向大氣中排放約1000萬噸氧化亞氮。未來如果能夠抑制其排放，不僅將有效加速地球臭氧層的恢復(fù)，并且還能減緩氣候變化。

有人說：“風(fēng)是上帝拋沙的那只手”，這只手亦在海洋中懲罰著人類，制造出一個又一個海中的“死亡地帶”，只有真正正確地認(rèn)識生態(tài)環(huán)境對人類生存發(fā)展的重要性，我們才能更好地在這個美麗的地球上繁衍生息。

小貼士：

海洋缺氧區(qū)的受益者——休博爾特魷魚

在其他海洋物種因為海洋中“死亡地帶”的不斷擴(kuò)大而苦苦掙扎的時候，休博爾特魷魚的數(shù)量卻在穩(wěn)步上升。休博爾特魷魚又稱為“超大魷魚”，它成年體的長度約兩米，重達(dá)50千克，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出30厘米長的加州市場魷魚。

10年前，能在圣地亞哥以北看到這種魷魚都屬罕見，但是現(xiàn)在，在北至阿拉斯加的海域都能發(fā)現(xiàn)它的蹤跡。雖然這些大魷魚被認(rèn)為只有一到兩年的生存期，但微小的磷蝦到40厘米長的鱈魚，鮭魚都是它們的獵食范圍，它們甚至可以吃掉彼此。

一般來說，許多海洋生物會選擇宜居的高氧含量海域作為棲息地。但人們發(fā)現(xiàn)，休博爾特魷魚可以忍受缺氧的環(huán)境，從而在海洋中的“死亡地帶”躲避天敵。造成的休博爾特魷魚領(lǐng)地擴(kuò)張一個因素就是太平洋東部不斷增長的“死亡地帶”。它們原本生活在圣迭戈橫跨赤道延伸到智利北部，但現(xiàn)在已經(jīng)從南部延伸到智利的最南端。

不斷擴(kuò)大的缺氧區(qū)，不斷延伸的變暖水域，對這些魷魚來說不亞于是一個福音。因為海水中的氧含量降低，很多海洋生物的活動變得遲緩，這使得休博爾特魷魚不用費太大力氣就可以獲得食物。有很多證據(jù)顯示，這些魷魚擴(kuò)張曾經(jīng)對鱈魚漁業(yè)產(chǎn)生巨大影響。

而商業(yè)性魷魚漁業(yè)在墨西哥、智利和秘魯不斷增長，狼和熊都對被沖上岸的魷魚產(chǎn)生了興趣。休博爾特魷魚亦成為陸地食物網(wǎng)的一環(huán)。作為日益突出的生態(tài)系統(tǒng)中的重要一員，研究它們可以使專家得到很多有用的數(shù)據(jù)。