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两个冷水珊瑚礁的故事

人类的工农业活动释放了大量的二氧化碳(CO2)进入大气层,对我们的气候和海洋产生重大影响。大约三分之一的大气CO2被海洋吸收了吗1在那里,它与海水发生化学反应,以降低海水的pH值。pH值是衡量水的酸性(pH值较低)或碱性(pH值较高)的尺度。自工业革命以来,二氧化碳含量的增加已经使海洋的平均pH值降低了0.1个单位,相当于下降了约30%。到2100年,预计pH值将进一步下降0.3-0.5个单位,降幅约为150%2.这个过程,简称为海洋酸化,会大大降低钙化生物分泌外壳、骨骼和其他碳酸钙结构的速度。

冷水珊瑚预计是最容易受到海洋酸化影响的群体之一。这些珊瑚在海面下数百英尺深的寒冷水域中茁壮成长;它们通过钙化骨骼作为数千个相关物种的栖息地来维持高度的生雷竞技网站物多样性3..尽管地处偏远,冷水珊瑚也无法免受海洋酸化的影响。与热带珊瑚礁相比,这些珊瑚已经在非常低的pH值条件下生长4.随着深海日益酸化,这些脆弱的冷水珊瑚群落可能在未来几十年消失,在许多情况下,它们甚至还没有被发现。

目前,冷水珊瑚如何应对海洋酸化还没有明确的科学共识。一些研究发现,冷水珊瑚与热带珊瑚有类似的反应——它们表现出钙化骨骼材料的能力下降,它们现有的骨骼甚至可能在足够低的pH值条件下开始溶解5.相比之下,其他研究记录了对pH值降低的惊人恢复力,冷水珊瑚即使在低pH值条件下也能保持其钙化新骨骼的能力6.对这些不同结果的解释可能是,不同的种群表现出不同的反应,这在许多其他生物中是一种有据可查的现象。然而,这种效应此前从未在冷水珊瑚种群中得到过测试。

在一个最近的刊物,我评估了两个生物地理上分离的冷水珊瑚种群的反应Lophelia pertusa(如图)导致海洋酸化。珊瑚群落是从墨西哥湾和挪威的提斯勒珊瑚礁收集的,并在一系列pH值条件下生长。结果截然相反。从墨西哥湾收集的珊瑚在低pH值条件下经历了典型的应激反应——它们表现出明显较低的钙化率、较低的呼吸速率和较低的摄食速率。相比之下,来自提斯勒礁的珊瑚在低pH值条件下能够在很大程度上保持钙化速率,并且具有较高的呼吸和摄食速率。这些发现表明,一些冷水珊瑚种群可能比其他珊瑚种群更能适应海洋酸化,为这些重要物种在日益酸化的海洋中继续取得成功提供了潜在的途径。

实验水族馆中冷水珊瑚Lophelia pertusa的特写照片,用于测试其对海洋酸化的反应。图片:Samuel Georgian博士

实验水族馆中冷水珊瑚Lophelia pertusa的特写照片,用于测试其对海洋酸化的反应。图片:Samuel Georgian博士

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参考文献

1-Le Quéré C, Raupach MR, Canadell JG, Marland G, Bopp L, Ciais P, Conway TJ, Doney SC, Feely RA, Foster P, Friedlingstein P. 2009。二氧化碳的来源和汇的趋势。自然科学2(12):831-836。

2-Caldeira K, Wickett ME。2005.海洋模型预测从二氧化碳排放到大气和海洋的化学变化。地球物理研究学报:海洋110:C09S04

3-亨利L,罗伯茨JM。2007.雷竞技网站东北大西洋豪猪海区冷水珊瑚丘和邻近离丘栖息地大型底栖动物的生物多样性和生态组成。深海研究第一部分:海洋研究论文54:654-672。

4-格鲁吉亚SE, DeLeo D, Durkin A, Gomez CE, Kurman M, Lunden JJ, Cordes EE。2015.墨西哥湾冷水珊瑚礁附近的海洋学模式和碳酸盐化学:对不断变化的海洋恢复力的影响。湖沼海洋61:648-665。

5-Lunden JJ, McNicholl CG, Sears CR, Morrison CL, Cordes EE。2014.深海珊瑚的急性存活率Lophelia pertusa在酸化、变暖和脱氧的作用下从墨西哥湾流出。海洋科学前沿1:8 8。

6-表格AU, Riebesell, 2012。冷水珊瑚在长期暴露于二氧化碳环境中对海洋酸化的适应Lophelia pertusa.全球变化生物学18(3):843-853。

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