愈发温暖的海洋是第六次物种大灭绝的温床

丁雨田

每一次物种大灭绝，背后都像是有一个程序员在给地球调参，对着地球生态系统左调右控，在漫长的地质尺度下雕刻着这个星球的温度与脾气。前五次物种大灭绝中，各物种相继涌现又渐次退场，三叶虫、奇虾、恐龙，以及现正当年的哺乳动物，你方唱罢我登场。

然而，化石能源带来的排放改变了一些至为关键的参数，地球的快速升温威胁着包括海洋生物在内的大量物种及其生态系统。《科学》杂志不久前刊登了美国普林斯顿大学和华盛顿大学 Justin Penn 和  Curtis Deutsch 的研究成果。该团队采用考虑了不同海洋物种的生理耐受限度、利用化石记录数据进行了验证、能够预测二叠纪末期（距今2.52亿年前）的物种灭绝风险与物种纬度分布的生理生态模型，量化计算了不同二氧化碳排放情景下的全球和局地海洋灭绝风险。量化评估发现，如果化石能源的使用继续快速增长，大约三分之一的海洋动物可能在300年内灭绝，物种减少的规模与地球过去的五次大灭绝相当。

这项新的研究建立在两位作者早期工作的基础上。他们创建了一个地球模拟系统模型，详细描述了二叠纪末期地球历史上最严重的海洋大灭绝。这次灭绝夺走了海洋中90%以上的物种，该模型发现，随着温度的上升和海洋动物新陈代谢的加快，逐渐变暖的海水无法容纳足够的氧气维系动物生存。而化石记录作为历史数据支撑，也直接而有力地佐证了这一模型的稳定性和准确性。

该研究表明，在二氧化碳低排放情景下，到本世纪末，若全球暖增幅度控制在约1.9摄氏度以内，物种损失将保持和当前相近的状态。换句话说，若巴黎协定的2摄氏度温控目标得以实现，物种灭绝的风险将减少70%以上，5000万年进化史积累的海洋物种多样性资源将得到有效保存。

而在二氧化碳高排放情景下，到2100年，增暖幅度达到约4.9摄氏度，并在未来三个世纪内进一步攀升至10～18摄氏度，物种损失数量显著提高。气候变化将以意想不到的方式对海洋生态系统重新洗牌，海洋升温和缺氧两者造成的物种损失在一个世纪内就能与目前人类活动（例如过度捕捞和污染）的直接影响强度相匹敌，并最终造成与此前五次大灭绝规模相当的物种大灭绝。

研究还证实，相较低纬度地区，极地物种面临着更高的灭绝风险。按照人类目前的温室气体排放，夏季海冰最早可能在2035年完全消失;而极地的气候放大效应，使得极地海洋升温更加显著，北极的变暖速率可能是世界上其他地区的四倍。根据2020年世界气象组织的报告，西伯利亚热浪席卷远东地区，俄罗斯有关北极圈以北地区温度创下新高，韦尔霍扬斯克镇甚至达到空前的38摄氏度。

低纬度地区物种灭绝率较低，但物种丰富度相较极地下降得更为显著。低纬度地区原本的生物量更高、生物多样性也更丰富，此外，物种可以向高纬度地区迁徙，有灭绝可能性的物种比例因而不如极地明显和剧烈。但因其本身基数大，且迁徙后本地消亡，净数量上仍然有较大影响。

如果人类不能迅速且有效地控制温室气体排放，海洋生物多样性的丧失速度還将加快，威胁程度甚至逼近历史上几次大灭绝事件。

愈发温暖的海洋迫使物种向更寒冷的高纬度海域迁移，而原本适应极地寒冷气候的海洋物种，没有更冷的地方可以迁徙，极地的部分生态位还会被从低纬度地区躲避变暖的迁徙物种占据。深层海水的温度更低，但压强也会随深度递增，食物丰度也愈发降低，因此，海洋更深处也难以找寻到合适的栖息地支撑庞大的种群。罗格斯大学的一项研究认为，全球变暖导致的海洋增温会导致未来可捕获的高产鱼种明显减少，例如200年后，北大西洋沿岸依赖鳕鱼的渔民捕获难度会显著增加。

令情况雪上加霜的是，物种代谢率会随水温升高而增加，因此需要更多的氧气来完成呼吸等身体功能。然而，海洋中的氧含量只有大气中的六十分之一，温暖的海水溶解氧含量更低，海水循环也更加缓慢，随着全球温升，这个浓度甚至可能进一步下降，增加海洋生物的生存困境。

作者之一的Deutsch形容这一现象为海面下的通货膨胀：“想象一下，通货膨胀、物价上涨的同时，你的薪水却下降了;海洋能提供的氧气更少了，尽管它们比以往更被需要。”

事实上，海水温度与含氧量之间的关系是广泛而深远的。表层海水（即水深50米以上的海水）直接接触空气，由于风浪的搅拌作用、垂直对流作用和生物的光合作用，含氧量达到最大值。自表层之下，由于有机体和生物残骸氧化分解消耗氧气，光线不足，光合作用减弱，含氧量随深度持续降低，通常在300～1000米处达到极小值（此深度随海区而有所不同，比如大陆架海区就受陆地影响较大）。

由于表面温暖的富氧水体更轻，难以与深层较冷、含氧量较低的水体上下混合，从而导致海洋水体分层，同时形成含氧量极低的水体区域。在过去的15年左右，海水温度持续升高，原本含氧量就不高的深海区进一步脱氧，海洋中的低氧区迅速扩大，一些海洋生物的生活区域也被迫随之改变。例如，原本在海面以下200米深处觅食的深海潜游者，金枪鱼和剑鱼，如今也经常被发现浮出海面。

麦吉尔大学人类和地球系统动力学的教授 Eric Galbraith 认为：“该研究基于一个成熟的模型，其结论建立了一些简单但是可靠的相关关系。人类当下的所作作为将决定我们是否会再次陷入大灭绝” 。罗格斯大学生物学家 Malin Pinsky 在接受媒体采访时也提及，“如果我们漫不经心，人类会走向一个相当可怕的未来，而这项研究则是警钟”。

◎ 来源| 知识分子