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随着海洋含氧量下降,鱼类面临不确定的未来

2023-06-09 23:04:48

全球变暖不仅会增加海洋温度,还会引发一连串的影响,剥夺海洋的氧气。


在东南沿海,一种特殊的鱼类正在蓬勃发展:名字古怪的孟买鸭,这是一种细长的鱼,有一个独特的张开的下巴,质地像果冻。当研究船在该海岸附近的海底拖网时,他们现在每小时捕获超过200 千克的凝胶状鱼——比十年前增加了十倍多。

造成这种大规模入侵的原因是这些受污染水域中的氧气含量极低。无法应对较少氧气的鱼类已经逃离,而孟买鸭是一小部分生理上能够更好地应对较少氧气的物种,已经迁入。


繁荣让一些人感到高兴,因为孟买鸭完全可以食用。但这些涌入让我们看到了中国乃至整个地球的黯淡未来。随着大气变暖,世界各地的海洋变得越来越缺氧,迫使许多物种离开它们通常的家园。研究人员预计许多地方的物种多样性都会下降,最终只剩下少数能够应对更恶劣条件的物种。缺乏生态系统多样性意味着缺乏弹性。脱氧是一个大问题。


科学家说,我们未来的海洋——更温暖、缺氧——不仅会容纳更少种类的鱼,还会容纳更小、发育不良的鱼,雪上加霜的是,还会有更多产生温室气体的细菌。随着鱼类迁移到含氧量更高的水域,热带地区将空无一人,而那些已经生活在两极的专业鱼类将面临灭绝。


研究人员抱怨氧气问题没有得到应有的重视,海洋酸化和变暖占据了新闻头条和学术研究的大部分。例如,就在今年 4 月,头条新闻大声疾呼全球地表水比以往任何时候都更热——令人震惊的平均温度为21C。这显然对海洋生物不利。但是当研究人员花时间比较这三种影响——变暖、酸化和脱氧时——低氧的影响是最严重的。


这并不奇怪。如果你的氧气用完了,其他问题就无关紧要了。 鱼和其他动物一样,需要呼吸。


1960 年至 2010 年间,世界海洋中的氧气含量已经下降了 2% 以上,预计在下个世纪,它们将比 1960 年的水平下降多达7% 。有些斑块比其他斑块更糟——东北太平洋顶部失去了超过 15% 的氧气。根据海洋特别报告,从 1970 年到 2010 年,全球海洋中的“低氧区”——大鱼无法生存,但水母可以生存——的体积增加了3% 和 8%。


氧气下降是由几个因素驱动的。首先,物理定律表明,温水比冷水溶解的气体少(这就是为什么温苏打水比冷苏打汽水少)。随着我们的世界变暖,除了其他溶解的气体外,我们海洋的表层水也会失去氧气。这种简单的溶解度效应占迄今为止在海洋上层 1,000 米观察到的氧气损失的一半左右。


在更深处,氧气水平主要受向下混合地表水的水流控制,这也受到气候变化的影响。融化的冰增加了新鲜的、密度较低的水,这些水在关键区域阻止了向下混合,而且与赤道相比,两极的大气变暖速度很快,也抑制了驱动洋流的风。


最后,生活在水中的细菌会消耗氧气,这些细菌会在落入海底时以浮游植物和其他有机垃圾为食。这种影响在海岸线上可能是巨大的,那里的化肥流失滋生了藻类大量繁殖,而藻类又反过来滋生了吸氧细菌。这创造了越来越多的“死区”,包括墨西哥湾臭名昭著的死区。


研究人员甚至提出,微塑料污染的增加有可能加剧缺氧问题。该理论预测,如果浮游动物吃掉微塑料而不是浮游植物——它们通常的猎物——后者将会增殖,再次为所有这些吸氧细菌提供食物,使其前往海底。


自 1960 年代以来,公海中低氧水域的面积增加了 1.7万平方英里。一项 2021 年的研究报告称,到 2080 年,全球 70% 以上的海洋将经历明显的缺氧。


一个问题是低氧条件往往会滋生一类缺氧细菌,这些细菌会产生甲烷或一氧化二氮——强效温室气体。


事实证明,对溶解度、混合和微生物学这三个因素的净影响建模非常棘手。其中任何一个都很难。然后你把它们放在一起,做出任何预测都非常困难。例如,在热带地区,一个模型表明,消耗氧气的生物因素与输送氧气的海洋混合因素之间的平衡变化将导致氧气水平下降到 2150 年左右,然后又升高——这对热带鱼来说可能是个好消息. 不过,总的来说,气候模型似乎低估了氧气水平的变化,氧气水平的下降速度比预期的要快。


对海洋生物的影响将是复杂的——而且并不好。


一般来说,热鱼的新陈代谢更高,需要更多的氧气。例如,在温暖的 24 摄氏度水域中,鳟鱼需要的溶解氧比寒冷的 5 摄氏度(41 华氏度)水域多五到六倍。因此,随着海水变暖和氧气渗出,许多海洋生物受到双重打击。鱼需要大量氧气,尤其是我们喜欢吃的大鱼。


目前,热带地区每升海水含有约 6 毫克氧气,而寒冷的极地每升海水含有 11 毫克氧气。如果水平下降到每升 2 毫克以下(减少 60% 到 80%),就像在某些斑块中经常发生的那样,水就正式缺氧了——氧气含量太低,无法维持许多物种。但细微的水滴也会产生很大的影响。P鱼类呼吸所消耗的能量已经是人类的数十倍,因为它们必须从粘稠的水中抽出微不足道的氧气。


低氧的影响对登山者来说是众所周知的,他们在高海拔地区经历过头痛和可能致命的混乱。鱼经常试图游离低氧水域,但如果无法逃脱,它们就会变得行动迟缓。低氧水平几乎会影响所有方面,包括鱼类生长、繁殖、活动水平和直接生存。许多遗传和代谢变化可以帮助鱼类保存能量,但仅限于有限范围内。一般来说,体型较大的鱼受到的影响更大,因为它们的体体积与鳃的比例更大,这使得它们的细胞更难获得氧气。过度捕捞已经减少了海洋中大型鱼类的数量,脱氧看起来会加剧这种影响。


与缺氧的短期影响相比,氧气水平轻微降低的长期慢性影响更难评估,研究人员已紧急呼吁对该主题进行更多研究。对于长期的轻度缺氧,没有那么多的研究,但它可能会产生相当大的影响,。如果你的能量持续减少 7% [来自减少 7% 的氧气],这将累积到相当大的赤字。


鱼已经在移动以寻找更多的氧气。那些生活在较深水域的鱼可能会向下移动到更冷、因此含氧量更高的水域,而生活在水柱顶部几百米处的鱼,如沿海石斑鱼,可能会游向水面呼吸。在 1995 年至 2009 年的一项研究中,随着氧气水平下降,23 种鱼类平均每十年向海面移动 8.7 米。在热带东北大西洋,金枪鱼因氧气减少而被迫进入较窄的水层;总体而言,从 1960 年到 2010 年,它们失去了15%的可用栖息地。


虽然变暖和脱氧通常是齐头并进的,但这两种效果并非始终在任何地方都完全匹配。其结果是拼凑而成的区域太热或氧气太低,各种鱼类无法生存,导致不同的逃生路线混杂在一起。研究人员目前正试图绘制出对不同物种的预期影响,研究温度和氧气如何限制它们未来的栖息地,以及这些范围将如何相互重叠。


一旦进入可以呼吸的水域,鱼就必须看看它们能找到什么食物,以及它们需要避开哪些捕食者。低氧将成为迁移到其他地方的触发因素,但其他地方并非空无一人。他们会遇到生活在那里的其他动物。这将改变物种之间的竞争互动。,随着海水变暖,螃蟹目前正向南极进发,并将以未受保护的软体动物为食。将会有大规模的破坏。


在过去的一个世纪里,海洋生物面临的最大压力是过度捕捞,这导致鱼类数量大幅下降。这可能会改变。如果我们能够控制过度捕捞,与气候相关的压力将成为未来几十年海洋生物面临的最大问题。即使二氧化碳排放立即停止,海洋的氧气损失也已经增加了四倍。


如果你绘制出变暖和氧气流失的趋势,几千年后海洋的灾难性终点将是“一碗你无法生活的汤”。海洋已经有零星的缺氧区,“但你可以想象世界上所有的死区合并成一个,这就是事情的结局。” 如果我们不能控制温室气体排放,“我们就不得不预料到这种情况会发生。”




源:BBC


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