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古“死海”对人类不久的将来发出严重警告

气候变化及使用化肥所致海洋酸化带来世界海洋物种大规模灭绝的威胁, 理查德•潘克斯 著写

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为造成的气候变化以及化肥的使用导致世界各大洋面临着物种大规模灭绝的威胁,规模堪比数百万年前。

在长达数十亿年的时间里,地球上的生物种类一直相对单一。只有单细胞生物能够在海洋中生存,这些生物只需要极少的氧气,有的甚至不需要氧气就能生存。

来,氧气的增多促进了各种多细胞生命的发展繁殖。然而,自化学及生物进化以来,海洋并非一成不变。在漫长的地质变迁史上,海洋曾几度退化到以细菌为主导的原始无氧状态。这一幕可能会再次上演。

随着二氧化碳浓度的上升,如今海水的温度也变得更高,酸性更强。森林采伐、农业集约化导致土壤以及土壤中的养分流入海洋。随着海洋中的氧气越来越少,墨西哥湾、波罗的海以及非洲西海岸的大西洋出现了大片的“死亡地带”。在这些死亡地带中,有小规模海域已经退化到了复杂生命出现之前的那种原始状态,这种改变似乎是因土地管理不善所引起,如化肥从耕地排入海中等。正如过去那样,这种进程会因气候变化而加剧恶化。

海洋如何变成“死海”

如果
动物和细菌的耗氧速度超过海洋氧气的补给速度,海洋氧气就会缺失。这种情况通常发生在停滞的水域或藻类丰富的水域。

严重情况下,所有的氧气被耗尽,导致整个水域“缺氧”,不适宜生物生存。孤立的峡湾和盆地如今就存在这种情况。在整个地球历史上,这种情况曾大规模发生在1.45亿至6600万年前恐龙时代结束之前的一段时期,尤其是在白垩纪。之后,古海洋的大部分处于缺氧状态,大量的有机物质无法降解,多数情况下形成了石油和天然气的沉积

过寻找某种类型的“绿色硫细菌”,我们可以检测缺氧的程度,这种细菌需要在光照充足并且缺氧的水域,以异乎寻常的形式进行光合作用。在古岩石中可以发现这些细菌存在的证据,而这些分子则证明缺氧状态一度从海底一直延伸到海洋表面。

生物在这些海域大量繁殖。但动物生存需要氧气,这些远古海洋的很大一部分对动物而言就成了“死海”。

深海生命

不同于地球上任何一个生态系统,深海缺乏光和植被。深海动物的生存在很大程度上依靠
海洋雪。海洋雪是由那些在海域表层未能被消耗的有机废料沉降到底层的阴暗世界形成。在这片能源匮乏的海底世界里,生物孤零零地生活在空旷、黑暗和神秘之中。

便如此,深海之中仍存在生命。磷虾依靠慢慢下沉的海洋雪茁壮成长。抹香鲸潜入深海捕捉磷虾,带来巨型乌贼的碎片。鲸鱼死后,坠落到海底的尸体被鲨鱼和鱼类攻击吞食,它们从黑暗处游出,享受这意想不到的盛宴。几天时间里,尸体上的肉被剥了个精光,只剩下骨头。但即使在这个时候,大量寄生的管状蠕虫仍非常活跃。

Richard Pancost文章早期版本链接于The Conversation
有动物,包括鱼类、鲸鱼和蠕虫都需要氧气。如今氧气含量丰富的海域与某些缺氧时期的北大西洋形成了强烈的对比。那时,以大量菊石生物为食的蛇颈龙(参见上图)和鱼龙的活动范围仅限于光线、氧气充足的表层领域。它们所能下潜的最大深度水域被有色细菌染成了上粉下绿的颜色。绿色水层之下更深的地方就是只有单细胞生物才能存活的缺氧层。

种情况可能再次发生吗?

统观点认为未来不太可能出现如此极端缺氧的情况,白垩纪的“死亡地带”是由明显不同地理环境所形成。古大西洋海域要小得多,局域性也较强,才会造成如此极端的情况。这与现在的黑海有点相似。黑海也是位于一个局限性较强的盆地,上层是淡水,下层则是高密度、高盐度的海水。

黑海还是与我们所了解的缺氧的古海洋有所不同。首先,如果纯粹是由地理形态所导致,那么海洋缺氧为什么只出现在特定的时期,而不是常态?有时,要么是更大面积的海域成为了死亡区域,要么是缺氧状态仅限于沿海地区。虽然在温暖的气候条件下,海洋环流放缓,但也并没有像黑海那样停止流动。

表明地理因素虽然非常重要,但并非决定因素。藻类大量繁殖很有可能是导火线。二氧化碳浓度升高、全球变暖和/或水文循环变化所导致的土壤侵蚀和化学风化使得海洋中的营养物质含量大幅升高,从而导致藻类大量繁殖。而我们现在知道,上述所有这些现象在几次缺氧事件之前都曾有发生。

在沿海死亡地带的形成很可能不是由于气候变化,而是我们过度使用化肥所造成。虽然未来不太可能会像过去那样再次出现分布广泛的海洋缺氧,但过去的教训表明全球变暖会加剧土地管理不善的影响,并对已经难负重压的生态系统添加新的压力。

 

翻译 竺莉

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