2003年，英國(guó)著名雜志《自然》上第一次出現(xiàn)了“海洋酸化”一詞。

2011年，《中國(guó)海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》中指出，我國(guó)海域海水最低pH值已降至7.8，比正常海水pH值（約為8.1）低了0.3個(gè)單位。

2012年3月，美國(guó)《科學(xué)》雜志上發(fā)表報(bào)告稱，受人類排放溫室氣體的影響，地球正經(jīng)歷過(guò)去3億年來(lái)速度最快的海洋酸化過(guò)程，眾多海洋生物因此面臨生存威脅。

海洋酸化是指人類活動(dòng)所排放到大氣中的二氧化碳被海洋穩(wěn)定吸收，從而導(dǎo)致海水pH值持續(xù)下降的現(xiàn)象。在正常情況下，海洋表層水的pH值約為8.1，呈弱堿性。海水的弱堿性有利于海洋生物利用碳酸鈣形成堅(jiān)硬的外殼或骨骼。

當(dāng)大氣中過(guò)量的二氧化碳進(jìn)入海洋時(shí)，海水就會(huì)出現(xiàn)酸化現(xiàn)象。在過(guò)去的200年里，海洋吸收了全球大約50%的二氧化碳。這些二氧化碳使海水表層pH值降低了0.1。不管我們樂(lè)意不樂(lè)意，伴隨著人類社會(huì)的發(fā)展，海洋酸化正以我們無(wú)法估計(jì)的速度加劇?？茖W(xué)家預(yù)計(jì)，到2100年海水表層pH值將下降到7.8，海水酸性將比1800年高150%左右。

二氧化碳進(jìn)入海洋后，兩者結(jié)合生成碳酸。碳酸會(huì)與碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)，生成溶于水的碳酸氫鈣。碳酸鈣是許多海洋生物構(gòu)建外殼和骨骼的主要物質(zhì)。當(dāng)海水變酸后，人們不禁擔(dān)優(yōu)：海洋生物的外殼和骨骼還能像原來(lái)那樣堅(jiān)固嗎？在海洋酸化的危機(jī)前，海洋生物是否有應(yīng)對(duì)之策？

英國(guó)南極考察隊(duì)在南大洋喬治島附近發(fā)現(xiàn)，翼足類海蝸牛的外殼似乎因?yàn)楹Ｋ峄?而出現(xiàn)了溶解現(xiàn)象。而后在電子顯微鏡下的觀察，也證實(shí)了這種海蝸牛的外殼上確實(shí)存在不同尋常的腐蝕跡象。

同為“裸奔”者，結(jié)局卻是冰火兩重天

軟體動(dòng)物的外殼和甲殼動(dòng)物的外骨骼主要由碳酸鈣組成，又都直接裸露在海水中。因此當(dāng)海水變酸后，它們的處境最令人優(yōu)心。翼足類海蝸牛身上所發(fā)生的外殼溶解現(xiàn)象，則更加劇了這種擔(dān)優(yōu)。人們不禁開(kāi)始疑惑：當(dāng)海水變得更酸后，軟體動(dòng)物的外殼和甲殼動(dòng)物的外骨骼也會(huì)出現(xiàn)溶解現(xiàn)象嗎？

為了弄清這件事，科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行了相關(guān)的模擬實(shí)驗(yàn)。他們精心設(shè)置了四種不同的二氧化碳濃度：當(dāng)前環(huán)境，以及前工業(yè)時(shí)期的2倍、3倍和10倍。按照現(xiàn)有二氧化碳排放速率估算，前工業(yè)時(shí)期二氧化碳濃度的2倍和3倍將是在下世紀(jì)可能會(huì)達(dá)到的數(shù)。值：前工業(yè)時(shí)期二氧化碳濃度的10倍則模擬了極端環(huán)境。擔(dān)負(fù)起實(shí)驗(yàn)重任的海洋動(dòng)物，除了翼足類海蝸牛外，還有以美洲牡蠣、扇貝和蛤蚌為代表的海洋軟體動(dòng)物，以藍(lán)蟹和美洲龍蝦為代表的海洋甲殼類動(dòng)物，以海膽為代表的海洋棘皮動(dòng)物。之所以選擇這些，是因?yàn)樗鼈兌际浅Ｒ?jiàn)的海洋動(dòng)物，具有典型性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在高濃度二氧化碳的環(huán)境中，最大的受害者是翼足類海蝸牛、蛤蚌和海膽，它們的外殼都出現(xiàn)了溶解現(xiàn)象：其次則是美洲牡蠣和扇貝，它們的外殼變得更薄也更脆弱了。此外，海膽幼體的發(fā)育也受到明顯的影響，不但個(gè)頭兒變小，還出現(xiàn)了大量身體不對(duì)稱、不能形成骨針的畸形個(gè)體。海洋軟體動(dòng)物和棘皮動(dòng)物陷入“全軍覆沒(méi)”的危機(jī)時(shí)，美洲龍蝦和藍(lán)蟹的表現(xiàn)卻讓科學(xué)家咂舌。它們的外骨骼不但沒(méi)有出現(xiàn)溶解現(xiàn)象，甚至還增厚變大了。更大更厚的外骨骼更難以被掠食者擊碎，這意味著在海水變酸的情況下，它們擁有了更強(qiáng)的防御能力。類似的情況也出現(xiàn)在同為甲殼動(dòng)物的小蝦身上。

對(duì)于某些軟體動(dòng)物來(lái)說(shuō)是致命的海洋酸化，卻成了某些甲殼動(dòng)物強(qiáng)身健體的契機(jī)。這聽(tīng)起來(lái)似乎有些不可思議，卻是再真實(shí)不過(guò)的事實(shí)。由此可見(jiàn)，海水變酸對(duì)于海洋動(dòng)物的外殼和外骨骼的影響，不僅取決于組成外殼和外骨骼的碳酸鈣類型，還受到其他因素的制約。以龍蝦為例，它們對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，能生活在pH值為5.8～9的環(huán)境中。這種酸點(diǎn)兒可以堿點(diǎn)兒也行的不挑剔性格，或許正是美洲龍蝦能戰(zhàn)勝海洋酸化的訣竅。

眾所周知，珊瑚骨骼的主要化學(xué)成分是碳酸鈣，并以微晶方解石集合體的形式存在。珊瑚礁群落雖然以物種豐富著名，卻也是出了名的脆弱，容易因?yàn)橥饨绛h(huán)境改變而受傷。當(dāng)海水變酸后，珊瑚家族的成員會(huì)步入海洋軟體動(dòng)物的后塵嗎？

珊瑚大家族或?qū)⒊霈F(xiàn)內(nèi)部分裂

五彩斑斕、造型各異的珊瑚不僅美麗動(dòng)人，也為眾多海洋生物提供了棲息場(chǎng)所。要保持海洋生物的多樣性，離不開(kāi)健康生長(zhǎng)的珊瑚。在海水變酸的大環(huán)境中，嬌弱的珊瑚還能繼續(xù)保持健康生長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)嗎？

為了弄清這個(gè)問(wèn)題，日本東京的科學(xué)家對(duì)沖繩縣硫黃鳥(niǎo)島的周邊海域進(jìn)行了調(diào)查。他們之所以選擇這里，是因?yàn)檫@里的火山活動(dòng)造成了大量二氧化碳溶入海水中。除了在自然環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)外，他們還進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室水槽飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，大家的擔(dān)心并非杞人優(yōu)天。變酸的海水溶解了珊瑚的骨骼，但同時(shí)珊瑚大家族的某些成員也表現(xiàn)出了不俗的適應(yīng)性。

珊瑚大家族可以分成兩大陣營(yíng)：以造礁珊瑚為代表的珊瑚家族和以海雞冠為代表的軟珊瑚家族。在海洋酸化的大背景下，這兩個(gè)家族的臨場(chǎng)表現(xiàn)大不相同：當(dāng)海水pH值為8.1時(shí)，珊瑚家族的生長(zhǎng)狀態(tài)最好；當(dāng)pH值為7.8時(shí)，軟珊瑚家族就反敗為勝。科學(xué)家預(yù)計(jì)到21世紀(jì)末海水pH值將降為7.8左右。這意味著以造礁珊瑚為代表的珊瑚家族有可能會(huì)消失，以海雞冠為代表的軟珊瑚家族則會(huì)成為珊瑚大家族的霸主。

同樣是珊瑚大家族的成員，同樣擁有碳酸鈣組成的骨骼，為什么珊瑚家族和軟珊瑚家族的表現(xiàn)卻大不相同呢？莫非軟珊瑚家族有什么壓箱法寶不成？沒(méi)錯(cuò)，軟珊瑚家族的法寶就是包裹在骨骼外面的這層肉質(zhì)。這層軟軟的肉質(zhì)就像給骨骼穿上了一層防護(hù)服，隔絕了骨骼與酸性海水的直接接觸。也是因此，它們抵御海水酸化的能力足足甩了“裸奔”的珊瑚家族一條街。

或許，你會(huì)認(rèn)為不管珊瑚還是軟珊瑚，都是珊瑚大家族的成員，誰(shuí)強(qiáng)誰(shuí)弱都沒(méi)差別，只要夠美麗就行。但對(duì)于在珊瑚礁群落生活的海洋生物來(lái)說(shuō)，結(jié)論卻恰恰相反。珊瑚好不好看無(wú)所謂，只要能為它們提供棲身之所、讓它們有豐富的食物、幫它們躲避強(qiáng)敵就夠了。以造礁珊瑚為主的珊瑚家族無(wú)疑最符合這樣的要求，而以海雞冠為主的軟珊瑚家族則對(duì)此無(wú)能為力。它們不具有珊瑚家族那種復(fù)雜的骨骼，無(wú)法成為各種海洋生物的棲身之所：也沒(méi)有共生藻類，無(wú)法為海洋動(dòng)物提供豐富的食物。更要命的是，它們對(duì)于酸化環(huán)境的適應(yīng)也不是無(wú)限制的。一旦海水pH值降至7.6以下，軟珊瑚家族也將步入珊瑚家族的后塵。

科學(xué)家一直對(duì)魚(yú)類寄予厚望。在5 500萬(wàn)年前，地球上也曾出現(xiàn)過(guò)二氧化碳濃度升高的情況。當(dāng)時(shí)珊瑚受到了極大的傷害，而魚(yú)類則表現(xiàn)出極強(qiáng)的適應(yīng)力，并進(jìn)一步擴(kuò)大了自己的統(tǒng)治地位。當(dāng)海水變酸的趨勢(shì)無(wú)法阻擋時(shí)，或許在魚(yú)類的身上會(huì)出現(xiàn)新的轉(zhuǎn)機(jī)？次的光。這意味著它的視覺(jué)能力下降了10%還要多。它將更難獲得食物，也更容易遭受掠食者的獵食。

當(dāng)魚(yú)類的視覺(jué)被日益酸化的海水損害時(shí)，它們的聽(tīng)覺(jué)是不是也無(wú)法得到幸免呢？耳石是海水魚(yú)類用來(lái)探測(cè)聲音和定位方向的重要器官。由于耳石的主要成分是碳酸鈣，因此科學(xué)家一直很擔(dān)心魚(yú)類的耳石會(huì)因?yàn)楹Ｑ笏峄芙?，進(jìn)而導(dǎo)致魚(yú)類的失聰?？勺屓舜蟮坨R的是，海洋酸化并沒(méi)有減緩魚(yú)類耳石形成的進(jìn)程，也沒(méi)有導(dǎo)致耳石的體積縮小。當(dāng)觀察鱸魚(yú)幼魚(yú)的耳石生長(zhǎng)過(guò)程時(shí)，還發(fā)現(xiàn)它的長(zhǎng)度增加了7%～9%，這意味著耳石變大了。

那么，耳石變大會(huì)讓魚(yú)類的聽(tīng)覺(jué)變得更敏銳嗎？答案是否定的。在漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中，耳石的大小與魚(yú)類的感知系統(tǒng)是配套的。耳石的形態(tài)發(fā)生了變化，與之配套的感知系統(tǒng)卻沒(méi)能及時(shí)“升級(jí)”，這就會(huì)出現(xiàn)“兼容”問(wèn)題。這將影響魚(yú)類對(duì)聲音進(jìn)行探測(cè)和對(duì)自身方向進(jìn)行定位，繼而影響魚(yú)類種群之間的交流，甚至?xí)?dǎo)致魚(yú)類種群的整體行為異常。

與成魚(yú)相比，幼魚(yú)因?yàn)闄C(jī)體的各項(xiàng)調(diào)節(jié)機(jī)制尚未發(fā)育完全，更容易受到海洋酸化的威脅。以鱈魚(yú)的幼魚(yú)為例，其在酸化的海水中生活7周器官組織就

.會(huì)受到損傷，有些傷害甚至是會(huì)致命的。同樣的情況也發(fā)生在珊瑚礁魚(yú)類的幼魚(yú)身上。當(dāng)海水中二氧化碳的含量增加后，它們的嗅覺(jué)減弱、聽(tīng)覺(jué)變差，無(wú)法及時(shí)察覺(jué)掠食者的存在：機(jī)動(dòng)性明顯減弱，以往只在夜間才會(huì)在珊瑚礁內(nèi)休息，現(xiàn)在則白天也愛(ài)待在珊瑚礁附近。

在海洋變得越來(lái)越酸的大環(huán)境下，魚(yú)類真的沒(méi)有招架之力了嗎？也并非如此。當(dāng)大多數(shù)小丑魚(yú)因?yàn)楹Ｑ笏峄兠@變瞎時(shí)，有一種小丑魚(yú)卻給人們帶來(lái)了驚喜：它的幼魚(yú)已經(jīng)適應(yīng)了日益增加的海水酸性?；蛟S，這代表了魚(yú)類未來(lái)的出路。

酸化的海水對(duì)于習(xí)慣了弱堿性海水的海洋生物來(lái)說(shuō)，是一劑殺傷力很大的“毒藥”。它們體液的pH值將隨著海水pH值的降低而降低，這會(huì)破壞細(xì)胞原有的組織滲透壓。水母的身體主要成分為水，并由內(nèi)外兩胚層所組成，兩層間有一個(gè)很厚的中膠層，不但透明，而且有漂浮作用。當(dāng)海洋酸化越演越烈時(shí)，水母會(huì)像腌蘿卜那樣因?yàn)槭绬幔?/p>

過(guò)量排放的二氧化碳除了讓海水變酸外，還會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球變暖。水母的發(fā)展歷史告訴我們：當(dāng)海洋變暖時(shí)，熱帶箱形水母和伊魯坎吉水母會(huì)借機(jī)擴(kuò)張它們的勢(shì)力范圍，而其他的水母也會(huì)或多或少有所受益。

水母對(duì)于海洋變酸表現(xiàn)出讓人-晾訝的強(qiáng)大適應(yīng)力。水母的勢(shì)力擴(kuò)張會(huì)擠壓其他海洋生物的生存空間。水母的主食是以橈足類為代表的海洋浮游生物。海洋浮游生物在海水中進(jìn)行垂直上下的遷移，吃掉海水表面的含碳物質(zhì)，并以糞便的形式將它們固化。這些小動(dòng)物為降低大氣和海洋表面的二氧化碳立下了汗馬功勞。此外，它們還能釋放一種含硫化合物。這種物質(zhì)進(jìn)入大氣后能幫助反射太陽(yáng)光，進(jìn)而降低地球表面的溫度。一旦橈足類與其他浮游生物大量減少，必將加速全球變暖和海洋酸化。

橈足類是一類微小的甲殼動(dòng)物，體長(zhǎng)一般只有3毫米左右。它們不僅是水母的主食，也是很多魚(yú)類甚至還是須鯨的主食。某些水母獵食的方法很“獨(dú)”。以斑點(diǎn)水母為例，它們會(huì)像凝膠一樣覆蓋住一片水域，并產(chǎn)生許多能減緩浮游生物運(yùn)動(dòng)的泡沫，頗有大網(wǎng)捕撈的意味。而淡海櫛水母則是另一種形式的“獨(dú)”。它最多能吃掉超過(guò)體重10倍的食物，僅一天個(gè)頭兒就能翻倍；它平均每天消滅的橈足類，超過(guò)了自身所需量的30%。

海水變酸，水母的“邪惡”勢(shì)力得到極大擴(kuò)張。大量橈足類和其他浮游生物被水母吃掉，甚至浪費(fèi)掉。其他海洋動(dòng)物所面臨的可能是：環(huán)境越來(lái)越惡劣，食物越來(lái)越少，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手（比如水母）越來(lái)越強(qiáng)，有時(shí)只能挨餓。再來(lái)說(shuō)說(shuō)挨餓的事兒，其他海洋動(dòng)物怕挨餓，但是水母不怕。它們能通過(guò)表皮來(lái)吸收溶解在海水中的有機(jī)物質(zhì)。更夸張的是，它們還能在細(xì)胞里“養(yǎng)”一些藻類。這些藻類通過(guò)光合作用給水母提供能量。與其他海洋動(dòng)物相比，水母簡(jiǎn)直就像打不死的怪獸！

此外，水母的含碳糞便和黏液還深受細(xì)菌的喜愛(ài)。細(xì)菌分解這些排泄物，釋放二氧化碳，從而加劇海洋酸化和全球變暖的進(jìn)程。這意味著水母也能通過(guò)“釋放”二氧化碳，改造海洋環(huán)境，讓它更適于自己生活。

一億年前的白堊紀(jì)與5500萬(wàn)年前的古新世末期，都曾出現(xiàn)過(guò)二氧化碳濃度升高、海洋變酸的情況。當(dāng)時(shí)雖然有許多海洋生物滅絕了，但也有很多繼續(xù)生存下來(lái)，甚至活得很好。由此我們可以推斷，海洋酸化不會(huì)導(dǎo)致海洋生物的滅絕，卻會(huì)讓海洋生物的種類發(fā)生“優(yōu)勝劣汰”：能承受高酸度環(huán)境的海洋生物得以生存，無(wú)法承受高酸度環(huán)境的海洋生物則滅絕。最終結(jié)果是物種的數(shù)量減少，區(qū)域內(nèi)物種的構(gòu)成也會(huì)發(fā)生變化。以美國(guó)華盛頓州附近的海岸為例，由于海洋酸化，貝類的產(chǎn)量急劇下降。原先以貽貝和鈣化藻為主的海洋生物群開(kāi)始被非鈣化藻類和不需要構(gòu)建外殼的無(wú)脊椎動(dòng)物所取代。

當(dāng)海水變酸的大勢(shì)無(wú)法改變時(shí)，作為海洋動(dòng)物能做的就只有“進(jìn)化”一途。物競(jìng)天擇，適者生存，在任何時(shí)候都適用。