探测海水酸化与生态关系新试验初见成效
海底液囊实验室(图片来源:《自然》期刊)

全球变暖并非不断增加的碳排放量所导致的唯一令人忧心的后果。由于大气中二氧化碳含量升高,更多的气体溶解到海洋中,使海水的酸性增强。海洋科学家担心,目前的境况将破坏生态系统。然而,对于这种影响,目前尚无明确的定论:在小规模的实验室测试中,某些物种表现出惊人的适应力,有些甚至生长得很旺盛。

就职于德国基尔市亥姆霍兹海洋研究中心(GEOMAR)的海洋科学家Ulf Riebesell表示,这些结果仅能说明一部分问题,科学家需要将测试范围扩大到整个生态系统。针对某个物种的实验室研究忽视了一些变量,诸如竞争关系、捕食作用和疾病等。即使海洋酸化对个别物种的生存所产生的影响很小(尤其是小的光合生物,诸如浮游植物),这也会打破原有的食物链,最终对更多的物种构成负面影响。他说:“如果仅仅关注实验室的研究结果,那么人们将会被误导。”他和同事已经开发出一种创新实验环境——悬浮在海洋中高20米的液囊,它是整个生态系统的缩影,可以探测到不断增多的二氧化碳所造成的影响。

今年发表的第一份研究结果显示,一些浮游生物在酸性环境下能“茁壮成长”,并对食物链造成严重的破坏。另一个实验将于7月结束,初步的结果显示,海螺和海胆易受到海洋酸化的影响。2010年,该研究团队成功实施第一次实验。他们采用了一种更轻便的设计,并将地点选在了斯瓦尔巴群岛(挪威属地)。研究人员发现,相较于控制组,酸性海洋围隔生态系统产生了较少的二甲基硫——这种气体有助于形成云,反射太阳光以及中和气候变暖。Riebesell不确定变化发生的原因是什么,不过他认为实验中的浮游生物可能产生了更少的气体,或是酸化的海水影响了其稳定性。超微藻类是能进行光合作用的最小有机体,研究发现,它们在酸化的海水中能生长得更好。但与此同时,硅藻的生长却受到了严重影响。这种转变意味着超微藻类将攫取更多的营养,而大型生物,例如鱼类,则遭了殃。事实上,初步的研究结果显示,海胆和海螺的幼虫难以在酸化的海水中生存,但是科学家认为,主要的原因并不是下降的食物质量,而病原体以及外壳生成问题的增加也是不可忽视的负面因素。

Riebesell与他的团队似乎对混合使用自然的与受控的海洋围隔生态系统实验装置进行实验感到很满意。而GEOMAR的海洋生物学家Matias Scheinin则利用液囊来探究自然的选择。通过追踪研究大量独立种系的硅藻(它们可以在数月时间内繁衍好几百代),Scheinin希望辨别出那些即使在酸化的海洋环境内也能够旺盛繁殖的种系。他将仔细审查这些种系,找出使得它们旺盛繁殖的基因,以便研究生物适应性的机制与速率。