海洋酸化对海洋生态系统的影响.doc

海洋酸化对海洋生态系统的影响 工业革命以来，人类活动产生的巨量 CO2进入大气层，不仅产生严重的温室效应，也使得全球海洋出现酸化现象。海水pH值下降了0.1。海水酸性的增加，将改变海水化学的种种平衡，使依赖于化学环境稳定性的多种海洋生物乃至生态系统面临巨大威胁。[1]，随即，“海洋酸化”问题引起了世界各国学者的广泛关注。海洋酸化，由在大气中摄取CO2引起，是对海洋生物多样性的一种威胁，在一些海洋生态系统中可以比的上气温上升引起的威胁。在2.5亿多年前，地球经历了一次最引人注目的灭绝危机，大约90％的海洋生物和70％的陆地生物绝迹了。现在，一项新的研究提供了重要线索。科学家认为，空气中二氧化碳含量的上升引起的海洋酸化，可能在古代生物灭绝事件中起到了至关重要的作用。尤其是长有碳酸钙外壳的海洋生物，更是首当其冲，难以在酸性条件下生存。距今6500万年前，海洋里出现过的一次生物灭绝事件的罪魁祸首就是溶解到海水中的二氧化碳，估计总量达到45000亿吨，此后海洋至少花了10万年时间才恢复正常[2]。空气中的CO2浓度从工业革命前的 280 μg·L-1上升到现在的 380 μg·L-1，并且其浓度将在 22 世纪甚至更长的时间里继续升高。目前海洋每年吸收的二氧化碳都在80亿吨左右，虽然对于减缓气候变暖起到了重要的作用，但海洋也为此付出了高昂的代价。随着未来几十年里大气中二氧化碳浓度的上升，吸收这种气体的海水最终酸性更强，地球有可能走向另一轮严重的灭绝事件，使得2.5亿多年前的历史重演[2]。 研究显示，海水pH值下降对海洋生物产生很大的影响，尤其是那些石灰化的生物。新的调查显示，意大利那不勒斯附近海域的有孔虫类由于受到海水酸化影响已由 24 种降低到 4 种[3]。2011 年《中国海洋环境质量公报》中也指出，我国海域海水（除某些 pH 值极高或极低的局部近岸海域）最低 pH 值为 7.8[4]，比正常海水 pH 值（8.1左右）低了约 0.3 个单位。由此可见，海洋酸化正以我们无法估计的速度加剧，这一日益加剧的海洋环境 问题正对海洋生物的生存及海洋生态系统的平衡构成严重威胁。因此我们要在这一方面投入更多的研究并采取相应措施来制止这一现象的加剧。 1 海洋酸化产生的原因 18世纪工业革命以来，化石燃料的使用等人类活动导致大气中 CO2浓度不断升高， 可能已经导致了全球变暖和气候异常等。同时人类无节制的砍伐森林导致植物吸收二氧化碳减少，有三分之一的二氧化碳都被海洋吸收，导致海水严重酸化。因此人类的活动是导致海洋酸化的主要原因。 2 海洋酸化对生物的影响 海洋酸化对海洋生物存在很大的威胁，一方面，海洋酸化作为一种环境胁迫因子，可以破坏海洋生物体内的酸碱平衡，进而改变海洋生物组织细胞渗透压，导致海洋生物组织细胞损伤甚至死亡；另一方面，海洋酸化引起的海水 pH 值降低及海水碳酸盐饱和度改变可破坏海洋生态系统中 CO2—碳酸盐体系的动态平衡，这将造成那些具有碳酸盐外壳(或骨骼)的海洋生物其碳酸盐外壳(或骨骼)的溶蚀或导致这些海洋生物的幼体无法正常形成所需的碳酸盐外壳(或骨骼)，同时，也会不同程度的影响一些海洋生物的生物矿化作用，从而影响具有碳酸盐外壳(或骨骼)以及生物矿化作用的海洋生物的正常生长、发育和繁殖。随着海洋酸化不断加剧，海洋生物呼吸代谢酶活性下降，呼吸代谢方式改变，严重影响海洋生物的正常生长发育和生存。海洋酸化改变了海水 pH 值，导致海水碳酸盐系统发生变化，pCO2、HCO3-和 H+浓度增加，而 CO32-浓度下降，并导致 CaCO3的饱和度下降，这些变化直接影响海洋生物的生理功能，如光合作用、呼吸、代谢、钙化速率、再生长及生物恢复速率等[5]。此外，从能量代谢角度来讲，海洋生物为了适应这种长期的由海洋酸化引起的水体pH值降低的环境胁迫，必然会转移部分用于其它生理过程的能量进行反馈补偿性代谢，以尽量平衡体内外环境的酸碱度，如果生物体长期处于这种体内酸碱度反馈补偿性调节状态，则势必会影响该生物的其它生理过程[6]。 2.1 海洋酸化对浮游植物的影响 浮游植物不仅是水域生态系统中最重要的初级生产者，而且是水中溶解氧的主要供应 者，它启动了水域生态系统中的食物网，在水域生态系统的能量流动、物质循环和信息传递中起着至关重要的作用。作为海洋中进行光合作用的主力，浮游植物的门类众多、生理结构多样，对海水中不同形式碳的利用能力也不同，海洋酸化会改变种间竞争的条件。海水中溶解CO2(CO2(aq))和碳酸氢盐离子(HCO3-)的质量分数升高，会使海洋浮游植物种群结构发生变化，打破海洋生态系统中种群群落的平衡，海洋食物链受到影响，导致海洋生物群落结构、生物多样性发生重大变化，致使整个海洋生态系统受到重大影响。最终致使那些不受海