海洋酸化对海洋生物多样性影响研究的最新进展

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	海洋酸化对海洋生物多样性影响研究的最新进展
	张树良郑文江
	2014-11-01
所属快报	地球科学快报
出版年	2014
期	21
语种	中文
领域	地球科学
栏目	海洋科学
中文关键词	海洋酸化 ; 海洋生物多样性 ; 影响 ; 研究进展
中文摘要	2014年10月8日，联合国《生物多样性公约》秘书处向在韩国平昌举行的第12届《生物多样性公约》缔约国大会提交并公布了《生物多样性公约》第75号系列技术报告《海洋酸化对海洋生物多样性影响研究的最新进展》（An Updated Synthesis of the Impacts of Ocean Acidification on Marine Biodiversity），报告基于100多项海洋酸化相关研究成果，从海洋酸化的历史进程，海洋酸化的当前形势和未来趋势，海洋酸化对海洋生物、海洋生态、海洋地球化学和人类的影响以及目前对海洋酸化影响认知的不确定性等4个方面，综述了目前海洋酸化对海洋生物多样性影响研究的最新进展。
情报分析_信息发布时间	41920
情报分析_信息来源性质	联合国组织
情报分析_信息来源机构	联合国《生物多样性公约》秘书处
情报分析_机构类别	联合国组织
情报分析_信息来源国家	联合国
情报分析_信息类别	科学计划与规划
情报分析_研究主题	海洋酸化对海洋生物多样性影响研究的最新进展
情报分析_研究内容	研究结果显示，在过去的200年中，二氧化碳排放的持续增长使全球海洋酸化度上升了26%，海洋酸化正对热带及沿海地区经济产生严重的负面影响。报告警告，如按当前的海洋酸化速度，到2100年，海洋中的许多生物都可能会消失，尤其是贝壳类生物，其种类可能将减少70%，而其他种类的海洋生物也将减少30%～40%。海洋酸化所造成的全球直接经济损失在21世纪恐将达到每年近1万亿美元（约合人民币6.125万亿元）。报告同时强调，只要人类从现在开始立即采取行动降低温室气体排放，遏制海洋酸化，那么保护海洋生物多样化的希望依然存在。 1 海洋酸化的历史进程 1.1 当代海洋酸化的历史进程研究表明，自第一次工业革命以来，海洋已经吸收了超过1/4的人类活动释放的二氧化碳，这导致海洋酸度（氢离子浓度）的同比例增加。在未来50年到100年内，随着人为二氧化碳排放量的持续增加，海洋酸化程度将进一步加剧，进而对海洋生物和海洋生态产生更为严重的影响。 1.2 地质历史时期海洋酸化的研究情况（1）地质历史时期，地球曾出现过多次海洋酸化事件并导致许多钙化生物灭绝。如古新世—始新世发生的极热事件（约56万年前）所引发的海洋酸化最终导致了大量钙化生物的灭绝和“珊瑚礁危机”。但与现代相比，在此事件过程中温室气体的上升速度比现代慢得多。（2）古海洋的pH值恢复需要数千年。古新世记录表明，海洋酸化的恢复是极其缓慢的，海洋pH值从古新世—始新世极热事件恢复到正常值大概经历了10万年。 2 海洋酸化的当前形势和未来趋势 2.1 全球范围内海洋pH值在时间和空间上存在较大的差异性和变异性天然海水酸度在昼夜、季节时间尺度以及在地域、海水深度空间尺度分布上存在类函数差异。受物理因素、地球化学、生物过程和陆地影响，沿海生态系统和生境比开放性深海的变化程度大。 2.2 海洋生物在响应pH值变化时存在大量自然变异大量实验研究结果的元分析显示不同生物种群对未来海洋酸化的响应模式不同，但都存在一致性即抗酸化变异，该变异与物种及海洋酸化和其他因素的相互作用有关。 2.3 局部海域表面海水的碳酸钙欠饱和导致生物体外壳的溶解风险增加高纬度地区、沿海上升流区和大陆斜坡区域的海水pH值原本就低，随着海洋酸化的影响，21世纪末期，这些海洋的碳酸钙将以欠饱和的状态存在。这给冷水珊瑚、底栖和浮游软体动物等需钙化的生物带来重大风险。 2.4 对海洋酸化及其潜在后果的国际关注正在不断增加目前，许多国际合作项目和计划正在调查海洋酸化的广泛性影响尤其是对海洋生物多样性的影响。联合国已经敦促各国加强海洋酸化研究，减少海洋酸化发生和影响。许多联合国机构和成员国已开始重点关注这些问题。 2.5 海洋酸化监测的国际合作正逐步增强海洋酸化监测网络以及由其他海洋观测系统所构成的全球综合监测网络对研究海洋酸化、充分认识海流变化和未来模拟预测提供了良好的数据基础。传感器和新兴技术的发展对全球海洋监测网络的建设具有重要的推进作用。 3 海洋酸化的影响 3.1 海洋酸化对生物生理的影响（1）海洋酸化对海洋生物体内酸碱度和代谢调节的影响。海洋酸化导致海洋生物周边环境氢离子浓度的显著增加，海洋生物需要额外的能量来调节生物体内酸碱度平衡，以保障正常代谢。这导致海洋生物体质降低，蛋白质合成的减少，海洋生产力降低，进而通过食物链放大作用，导致食物链上端捕食者的食物紧缺。当然也有些生物可能会通过增强自身的代谢能力来减少这一影响。（2）海洋酸化对无脊椎动物受精能力影响。无脊椎动物的遗传基因具有很大变异性，大量研究发现，某些海洋无脊椎动物的受精对海洋酸化极为敏感，而另一些动物却对海洋酸化具有很强的耐受力。这说明海洋酸化导致了部分物种的种内变异，从而使这些物种适应于海洋酸化。（3）海洋酸化对海洋幼虫钙化的危害。研究表明大多数海洋生物的幼体阶段特别容易受到海洋酸化的影响，如幼虫体型的减小，形态学复杂度的降低，甲壳和骨骼钙化的降低等。（4）海洋酸化导致鱼类和一些无脊椎动物感官系统和行为发生变化。海洋酸化可能导致海洋生物对化学信号感应能力的丧失，导致生物个体变得激动，行为学上表现为好动、胆大、易于做出高风险的动作。 3.2 海洋酸化对底栖生物群落的影响（1）海洋酸化导致一半左右的底栖物种生长率和存活率的降低。大量研究表明，海洋酸化导致珊瑚、软体动物和棘皮动物等底栖生物生长率和成活率的降低。当然，也有部分物种通过变异适应更低pH值环境，但总的来说，海洋酸化可能导致了海洋底栖生物物种种类的减少。（2）海洋酸化可能对许多海藻和海草有利。许多海藻和海草种类对海洋酸化具有较强的耐受性，海水中二氧化碳浓度的增加将导致非钙化植物光合作用代谢能力的增强，从而显著改变当地的碳酸盐化学环境，进而促进周边生态系统的发展。但对于钙化大型海藻，海洋酸化则可能造成不利影响。 3.3 海洋酸化对浮游生态系统的影响（1）海洋酸化可能对许多浮游植物有益。海洋酸化增加了海洋二氧化碳的浓度，促进了非钙化浮游植物如硅藻等的光合作用和生产。目前围隔实验结果显示海洋酸化将导致浮游植物物种的变迁即钙化浮游植物减少，非钙化浮游植物增多。但细菌类的浮游生物对海洋酸化的反应还没得到较好的研究，而细菌类浮游生物分解能力的改变将会对海洋营养物种的循环产生重要作用。（2）海洋酸化可能导致浮游有孔虫和翼足类浮游生物钙化率降低或消融。海洋酸化导致海水中碳酸钙欠饱和，极易导致浮游有孔虫和翼足类浮游生物外壳被融化。浮游有孔虫外壳厚度的减少，体型的减小将可能导致海洋表层和海洋内部之间碳循环运输效率的降低。 3.4 海洋酸化对生物地球化学的影响大量研究表明，通过气候过程以及海气相互作用，高的二氧化碳浓度可能引起海洋净初级生产力、海洋微量气体的排放、海洋食物链颗粒有机碳输送、海洋食物网氮碳比以及海洋中铁的生物利用率等生物地球化学诸多方面的变化。但这些影响的规模和重要程度目前还没有得到很好的研究和解释。 3.5 海洋酸化对生态系统服务和人类生计的影响目前海洋酸化已经对美国西北部水产养殖产生了直接影响。与此同时，海洋酸化对珊瑚礁的威胁正愈演愈烈，这将给热带地区依赖珊瑚礁生产生活的4亿多民众带来威胁。而欧洲海域的冷水珊瑚具有极高的保护价值，其为一些濒危生物，如深海鲨鱼、高价值鱼类等提供了良好的栖息场所。 4 人类目前对海洋酸化影响认知的不确定性 4.1 现有海洋生物对海洋酸化的响应不一，甚至存在矛盾，还需要进一步研究钙化和非钙化藻类的多代培养研究表明，部分物种能适应高浓度的二氧化碳。但这些实验基本上都是生命周期较短的海洋生物。对于长寿命的海洋生物个体的适应力研究和变异力研究还比较欠缺。另外，目前，大多实验结果都是基于一个或多个物种的研究，而现实中海洋生物群落以及整个生态系统功能可能会因为物种间的作用以及环境与物种的相互作用而产生不同的结果。 4.2 海洋酸化的研究还需增加其他胁迫因子海洋酸化和其他海洋环境的变化存在交互作用且局部海域和全球海域之间存在相互影响。故海洋酸化的研究还需增加温度、氧气、营养物种等多重胁迫因子。如整体环境中的原位实地试验为探索海洋酸化多重胁迫因子对海洋生态的影响提供了良好机遇，试验结果将更接近未来海洋酸化的实际影响。报告最后还指出，目前海洋酸化速度之快“史无前例”，环境恶化与日俱增，海洋酸化严重威胁海洋生物多样性，但人类对海洋酸化复杂过程以及海洋酸化的社会后果的认识水平还有待提高。海洋酸化的研究要综合考虑海洋酸化的有利和有害影响、海洋酸化和其他胁迫因子的相互作用、生物的遗传适应性、时间和空间上的变异性、自然过程的复杂性等诸多因素，并且要从海洋酸化作为整个生态系统乃至人类社会的组成部分的视角分析。报告希望各国政府将海洋酸化问题纳入政府规划，积极采取措施削减二氧化碳排放，延缓海洋酸化进程。
原文题名	An Updated Synthesis of the Impacts of Ocean Acidification on Marine Biodiversity
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文献类型	快报文章
条目标识符	http://119.78.100.173/C666/handle/2XK7JSWQ/178095
专题	地球科学
作者单位	中国科学院兰州文献情报中心
推荐引用方式 GB/T 7714	张树良郑文江. 海洋酸化对海洋生物多样性影响研究的最新进展. 2014.

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