愈發(fā)溫暖的海洋是第六次物種大滅絕的溫床

丁雨田

每一次物種大滅絕，背后都像是有一個程序員在給地球調(diào)參，對著地球生態(tài)系統(tǒng)左調(diào)右控，在漫長的地質(zhì)尺度下雕刻著這個星球的溫度與脾氣。前五次物種大滅絕中，各物種相繼涌現(xiàn)又漸次退場，三葉蟲、奇蝦、恐龍，以及現(xiàn)正當(dāng)年的哺乳動物，你方唱罷我登場。

然而，化石能源帶來的排放改變了一些至為關(guān)鍵的參數(shù)，地球的快速升溫威脅著包括海洋生物在內(nèi)的大量物種及其生態(tài)系統(tǒng)?！犊茖W(xué)》雜志不久前刊登了美國普林斯頓大學(xué)和華盛頓大學(xué) Justin Penn 和? Curtis Deutsch 的研究成果。該團(tuán)隊采用考慮了不同海洋物種的生理耐受限度、利用化石記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗證、能夠預(yù)測二疊紀(jì)末期（距今2.52億年前）的物種滅絕風(fēng)險與物種緯度分布的生理生態(tài)模型，量化計算了不同二氧化碳排放情景下的全球和局地海洋滅絕風(fēng)險。量化評估發(fā)現(xiàn)，如果化石能源的使用繼續(xù)快速增長，大約三分之一的海洋動物可能在300年內(nèi)滅絕，物種減少的規(guī)模與地球過去的五次大滅絕相當(dāng)。

這項新的研究建立在兩位作者早期工作的基礎(chǔ)上。他們創(chuàng)建了一個地球模擬系統(tǒng)模型，詳細(xì)描述了二疊紀(jì)末期地球歷史上最嚴(yán)重的海洋大滅絕。這次滅絕奪走了海洋中90%以上的物種，該模型發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的上升和海洋動物新陳代謝的加快，逐漸變暖的海水無法容納足夠的氧氣維系動物生存。而化石記錄作為歷史數(shù)據(jù)支撐，也直接而有力地佐證了這一模型的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

該研究表明，在二氧化碳低排放情景下，到本世紀(jì)末，若全球暖增幅度控制在約1.9攝氏度以內(nèi)，物種損失將保持和當(dāng)前相近的狀態(tài)。換句話說，若巴黎協(xié)定的2攝氏度溫控目標(biāo)得以實現(xiàn)，物種滅絕的風(fēng)險將減少70%以上，5000萬年進(jìn)化史積累的海洋物種多樣性資源將得到有效保存。

而在二氧化碳高排放情景下，到2100年，增暖幅度達(dá)到約4.9攝氏度，并在未來三個世紀(jì)內(nèi)進(jìn)一步攀升至10～18攝氏度，物種損失數(shù)量顯著提高。氣候變化將以意想不到的方式對海洋生態(tài)系統(tǒng)重新洗牌，海洋升溫和缺氧兩者造成的物種損失在一個世紀(jì)內(nèi)就能與目前人類活動（例如過度捕撈和污染）的直接影響強(qiáng)度相匹敵，并最終造成與此前五次大滅絕規(guī)模相當(dāng)?shù)奈锓N大滅絕。

研究還證實，相較低緯度地區(qū)，極地物種面臨著更高的滅絕風(fēng)險。按照人類目前的溫室氣體排放，夏季海冰最早可能在2035年完全消失;而極地的氣候放大效應(yīng)，使得極地海洋升溫更加顯著，北極的變暖速率可能是世界上其他地區(qū)的四倍。根據(jù)2020年世界氣象組織的報告，西伯利亞熱浪席卷遠(yuǎn)東地區(qū)，俄羅斯有關(guān)北極圈以北地區(qū)溫度創(chuàng)下新高，韋爾霍揚(yáng)斯克鎮(zhèn)甚至達(dá)到空前的38攝氏度。

低緯度地區(qū)物種滅絕率較低，但物種豐富度相較極地下降得更為顯著。低緯度地區(qū)原本的生物量更高、生物多樣性也更豐富，此外，物種可以向高緯度地區(qū)遷徙，有滅絕可能性的物種比例因而不如極地明顯和劇烈。但因其本身基數(shù)大，且遷徙后本地消亡，凈數(shù)量上仍然有較大影響。

如果人類不能迅速且有效地控制溫室氣體排放，海洋生物多樣性的喪失速度還將加快，威脅程度甚至逼近歷史上幾次大滅絕事件。

愈發(fā)溫暖的海洋迫使物種向更寒冷的高緯度海域遷移，而原本適應(yīng)極地寒冷氣候的海洋物種，沒有更冷的地方可以遷徙，極地的部分生態(tài)位還會被從低緯度地區(qū)躲避變暖的遷徙物種占據(jù)。深層海水的溫度更低，但壓強(qiáng)也會隨深度遞增，食物豐度也愈發(fā)降低，因此，海洋更深處也難以找尋到合適的棲息地支撐龐大的種群。羅格斯大學(xué)的一項研究認(rèn)為，全球變暖導(dǎo)致的海洋增溫會導(dǎo)致未來可捕獲的高產(chǎn)魚種明顯減少，例如200年后，北大西洋沿岸依賴鱈魚的漁民捕獲難度會顯著增加。

令情況雪上加霜的是，物種代謝率會隨水溫升高而增加，因此需要更多的氧氣來完成呼吸等身體功能。然而，海洋中的氧含量只有大氣中的六十分之一，溫暖的海水溶解氧含量更低，海水循環(huán)也更加緩慢，隨著全球溫升，這個濃度甚至可能進(jìn)一步下降，增加海洋生物的生存困境。

作者之一的Deutsch形容這一現(xiàn)象為海面下的通貨膨脹：“想象一下，通貨膨脹、物價上漲的同時，你的薪水卻下降了;海洋能提供的氧氣更少了，盡管它們比以往更被需要。”

事實上，海水溫度與含氧量之間的關(guān)系是廣泛而深遠(yuǎn)的。表層海水（即水深50米以上的海水）直接接觸空氣，由于風(fēng)浪的攪拌作用、垂直對流作用和生物的光合作用，含氧量達(dá)到最大值。自表層之下，由于有機(jī)體和生物殘骸氧化分解消耗氧氣，光線不足，光合作用減弱，含氧量隨深度持續(xù)降低，通常在300～1000米處達(dá)到極小值（此深度隨海區(qū)而有所不同，比如大陸架海區(qū)就受陸地影響較大）。

由于表面溫暖的富氧水體更輕，難以與深層較冷、含氧量較低的水體上下混合，從而導(dǎo)致海洋水體分層，同時形成含氧量極低的水體區(qū)域。在過去的15年左右，海水溫度持續(xù)升高，原本含氧量就不高的深海區(qū)進(jìn)一步脫氧，海洋中的低氧區(qū)迅速擴(kuò)大，一些海洋生物的生活區(qū)域也被迫隨之改變。例如，原本在海面以下200米深處覓食的深海潛游者，金槍魚和劍魚，如今也經(jīng)常被發(fā)現(xiàn)浮出海面。

麥吉爾大學(xué)人類和地球系統(tǒng)動力學(xué)的教授 Eric Galbraith 認(rèn)為：“該研究基于一個成熟的模型，其結(jié)論建立了一些簡單但是可靠的相關(guān)關(guān)系。人類當(dāng)下的所作作為將決定我們是否會再次陷入大滅絕” 。羅格斯大學(xué)生物學(xué)家 Malin Pinsky 在接受媒體采訪時也提及，“如果我們漫不經(jīng)心，人類會走向一個相當(dāng)可怕的未來，而這項研究則是警鐘”。

◎ 來源| 知識分子