編譯 希區(qū)客

幾十年前，公海的捕魚者首先注意到了這個(gè)奇怪的現(xiàn)象。它發(fā)生在陰影區(qū)域，也就是大洋流之間海水不循環(huán)的地方，靠近秘魯、西非和加利福尼亞的海岸。漁民們?cè)谌?nèi)分享自己的發(fā)現(xiàn)，一個(gè)能降低成本提高創(chuàng)收的發(fā)現(xiàn)：陰影區(qū)的魚群在某些情況下會(huì)游到更靠近海面的地方，這使它們更容易被捕捉。

鱗光閃閃的魚群向上行進(jìn)，因?yàn)殡x海面近的地方氧氣豐富。漁船之福音實(shí)為魚群之災(zāi)禍，低氧量的陰影區(qū)正在擴(kuò)大，動(dòng)物們的棲息地正在縮小，它們不得不向上游動(dòng)，試圖喘上氣。

科學(xué)界直到21世紀(jì)頭十年的后期才認(rèn)識(shí)到正在發(fā)生的問題。研究人員觀察夏威夷、百慕大和北太平洋的幾個(gè)研究站的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，注意到全球海洋在過去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)——可能已經(jīng)有半個(gè)世紀(jì)——持續(xù)丟失氧氣。陰影區(qū)的海洋環(huán)流不夠強(qiáng)勁，海洋生物稀少，被稱為最小含氧區(qū)（OMZs）?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)這些區(qū)域正在擴(kuò)大，海洋也正在系統(tǒng)性地脫氧。

除了保障海洋野生動(dòng)物的生存，氧氣水平也反映地球健康情況，而與海洋酸化等生態(tài)危機(jī)不同的是，脫氧是一種不可能被生物適應(yīng)的變化。

研究人員表示，全球海洋于20世紀(jì)60年代至21世紀(jì)10年代損失了2%的氧氣，這一脫氧速度將令海洋在幾千年內(nèi)完全缺氧，成為大多數(shù)生命無法居住的空間。

脫氧原因是多方面的，不過主要在于大氣二氧化碳含量增加引起的全球氣候變暖。需要指出的是，即便我們眼下立刻停止這些糟糕的化石燃料燃燒，切斷碳排放的主要途徑，海洋仍將在未來幾十年內(nèi)繼續(xù)受到影響。因?yàn)樯詈９┭醯闹饕獧C(jī)制之一是海洋環(huán)流，但海洋環(huán)流已經(jīng)由于變暖而變緩（密度更大的冷水才更容易下沉），如果碳排放停止，地表水內(nèi)的含氧水平可能會(huì)迅速恢復(fù)，然而深海地帶的脫氧趨勢(shì)無法快速扭轉(zhuǎn)。鑒于已經(jīng)排放的物質(zhì)及其對(duì)地球的二次影響，全球深海有可能失去至少10%的氧氣，這對(duì)遠(yuǎn)洋鯊魚和金槍魚等物種來說簡(jiǎn)直是災(zāi)難，因?yàn)樗鼈兊母叽x水平使它們無法耐受哪怕是輕微程度的氧氣減少。

德國(guó)基爾亥姆霍茲海洋研究中心（GEOMAR）的研究員安德烈亞斯·奧施利斯（Andreas Oschlies）開展了30年的海洋研究。在他看來，未來海洋的真實(shí)變化如何還遠(yuǎn)未可知，因?yàn)轭A(yù)測(cè)生物地球化學(xué)變化的海洋脫氧科學(xué)模型過于樂觀：現(xiàn)場(chǎng)觀察到的變化量是模型預(yù)測(cè)的2倍。換言之，海洋窒息的速度可能是科學(xué)家預(yù)期的2倍。

在大約3.6億年前的泥盆紀(jì)晚期滅絕事件中，地球上75%的物種，比如圖里的這些鄧氏魚（Dunk leosteus），永遠(yuǎn)消失了

19世紀(jì)后期，尚處早期階段的海洋研究就開始測(cè)量氧氣含量。一些身兼科研任務(wù)的船只，例如由倫敦皇家學(xué)會(huì)贊助的英國(guó)海軍研究艦艇挑戰(zhàn)者號(hào)，在公海拖網(wǎng)時(shí)，船上的研究人員會(huì)盛幾桶水并測(cè)量其含氧水平。他們對(duì)氧氣本身并不感興趣，只是以此作為標(biāo)記來確定海洋如何循環(huán)：氧氣含量會(huì)告訴他們海水最后一次接觸大氣的時(shí)間，因?yàn)樗峭ㄟ^其表面吸收氧氣的。海洋從大氣處吸收的氧氣較少，原因在于氧氣在較溫?zé)岬乃腥芙舛容^低；此外，隨著海洋溫度升高，動(dòng)物和微生物的呼吸速率增加，含氧量也將減少。

海洋中的部分生物也能通過光合作用產(chǎn)生氧氣，這類過程主要在能接收到陽光的上層區(qū)域展開——陽光透射到這里，被植物和動(dòng)物吸收。海洋流通將這種氧氣輸送到深處。全球海洋其實(shí)是重要的氧氣生產(chǎn)者，不過海洋生物消耗了其中大部分。

海洋脫氧的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)因素乃是科學(xué)家所謂的富營(yíng)養(yǎng)化，主要由含農(nóng)業(yè)用氮和磷的徑流進(jìn)入海洋引起。過剩的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)導(dǎo)致藻類大量繁殖，進(jìn)而阻止陽光透過海洋頂層，使得需要陽光用于細(xì)胞呼吸和制造氧氣的生命死亡。這些藻類死亡后，會(huì)沉入海底并被細(xì)菌分解，分解過程也將消耗氧氣，令脫氧程度加劇。

為了解這些過程如何改變?nèi)蚝Ｑ螅茖W(xué)家正研究含氧量低或已經(jīng)存在缺氧情況的區(qū)域。比利時(shí)列日大學(xué)水生系統(tǒng)建模研究組成員、應(yīng)用科學(xué)博士瑪麗勞爾 ·格雷戈瓦（Marilaure Grégoire）調(diào)查了黑海的含氧水平。

黑海海平面以下超過100米的區(qū)域幾乎缺氧。由于黑海接收來自愛琴海含鹽量較高且密度較大的海水，故其下層與上層難以混合，這導(dǎo)致缺乏可將氧氣送至更深區(qū)域的流通條件。阿拉伯海和印度洋等地也存在類似黑海的缺氧問題，因此那些試圖利用有機(jī)物的細(xì)菌必須找到另一種氧化方式（被氧化的有機(jī)物失去電子），它們選擇求助于硝酸鹽，而硝酸鹽將在幫助細(xì)菌的同時(shí)轉(zhuǎn)化為一氧化二氮（另一種溫室氣體）。硝酸鹽類總量就那么多，在被細(xì)菌大量消耗后，就不足以供給浮游生物等潛在的初級(jí)生產(chǎn)者了。缺氧區(qū)的細(xì)菌用完硝酸鹽后，可能會(huì)轉(zhuǎn)向氧化鐵和氧化錳，甚至是硫酸鹽——將轉(zhuǎn)化為有毒氣體硫化氫。此種毒性于黑海深處發(fā)作，不直接對(duì)人類構(gòu)成威脅。但近年來，法國(guó)布列塔尼海岸附近仰賴氮源的藻類大量繁殖，已導(dǎo)致多達(dá)6人因吸入硫化氫氣體而喪生。

海洋脫氧情況一旦惡化到突破某個(gè)臨界，可能會(huì)引發(fā)科學(xué)家所謂的“反饋”，也就是惡性循環(huán)。例如，在富營(yíng)養(yǎng)化區(qū)，低含氧量會(huì)導(dǎo)致海洋底部的沉積物釋放磷元素，增強(qiáng)富營(yíng)養(yǎng)化過程。又例如，波羅的海下沉積的來自“古老”洗衣粉（在至少20年前就被淘汰）的磷酸鹽也可能使富營(yíng)養(yǎng)化加劇，導(dǎo)致更大程度缺氧。奧施利斯表示：“不斷加劇的缺氧導(dǎo)致更多的海底區(qū)域與缺氧水域接觸，更多的磷酸鹽從沉積物內(nèi)釋放，令海洋更‘肥沃’，產(chǎn)生更多有機(jī)物，消耗更多氧氣，甚至進(jìn)一步降低氧氣濃度。”

目前沒有明確的解決方案來幫海洋“還氧”。但與氣候變化問題類似，減緩海洋脫氧的唯一方法似乎就是消除其驅(qū)動(dòng)因素，即化石燃料燃燒。其他解決方案包括引入某些能進(jìn)行光合作用的微藻，在地表水中產(chǎn)出氧氣，以及建造巨大的海洋泵以便人為補(bǔ)充海水自然攪動(dòng)抵御溫度變化引起的不良作用。奧施利斯指出，這些方法都還沒得到證實(shí)，甚至不大切合實(shí)際。

在大約3.6億年前的泥盆紀(jì)晚期，地球海洋的氧氣含量也曾急劇下降。格雷戈瓦說道：“泥盆紀(jì)的海洋普遍出現(xiàn)缺氧問題——上下分層、循環(huán)減慢、有機(jī)物質(zhì)富集?！蹦壳吧胁磺宄鞘裁丛?qū)е铝四嗯杓o(jì)晚期普遍存在的海洋缺氧?？茖W(xué)家們懷疑全球降溫和火山活動(dòng)或?yàn)樽锟準(zhǔn)祝浣Y(jié)果是顛覆生命世界的大規(guī)模滅絕事件：地球上大約75%的物種此期間永遠(yuǎn)消失，生物多樣性被迅速摧毀。

有跡象表明，另一場(chǎng)大規(guī)模滅絕事件已經(jīng)發(fā)生，動(dòng)物（尤其是大型陸地動(dòng)物）系統(tǒng)性地消失就是明證，而人類社會(huì)則在動(dòng)物滅絕的同時(shí)繁榮昌盛。海洋脫氧與后工業(yè)時(shí)代的復(fù)雜化學(xué)足跡相互糾纏，令這場(chǎng)新災(zāi)難更為錯(cuò)綜復(fù)雜。碳排放不僅改變了季節(jié)循環(huán)和全球溫度，還令海洋生物窒息，人類以外的物種不斷失去棲息地，幸存者們茍延殘喘，掙扎呼吸。

資料來源 Nautilus