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节能减碳,海绵有责(Sponge)

2020-08-01 点赞:249 浏览量:375


Ocean acidification is the latest in a slew of threats to coral reefs. A team of scientists is now getting right up close to Florida’s reefs to better understand how their inhabitants may be affected. Mark Schrope reports from the Aquarius Underwater Laboratory.

近十年来,科学家已经发现海水酸化衍生的问题相当严重,譬如海水酸化将导致珊瑚死亡。然而目前的科学家对于海洋酸化相关机制与影响还是相当有限。目前多数研究者都认同,工业革命之后人为排放的二氧化碳增加,这些二氧化碳可能导致海水酸化。因为海水的酸硷值将受到海底地形、生物、海流等因素影响,所以并不是每个地方的海水酸硷值都保持一致。科学家若希望评估海水酸化对礁岩附近生态的影响,就必须取得海底礁岩附近海水酸硷数据,否则将不容易正确评估特定 区域海水酸化的影响。宝瓶座探测舱是目前全世界唯一的固定在海底工作的研究室,宝瓶座探测舱相关的研究计画是由美国航太总署NASA赞助,经费高达数十亿台币,研究人员可以生活在这一个13公尺长,约一台露营车大小的空间中进行长期研究与观察,并获得更精确的海底资料。

海洋提供储存二氧化碳的重要功能,每年可以吸收20亿吨的温室气体。当二氧化碳溶解于海水中时,会与海水作用形成弱酸性的碳酸。碳酸的增加会降低海洋中珊瑚或其他生物吸收碳酸钙以製造他们的骨骼或外壳的可用率。科学家发现测量大气中的二氧化碳浓度可以有效推测海水的酸硷性。从1700年代至今,海水的酸性呈现线性的增加,pH 大约从平均值 (8.2) 降低了 0.1。由于酸硷性以浓度的对数值来计算,因此虽然这一段时间海水的酸性仅增加了0.1,事实上海水的酸性却是增加了10%。酸性增加的环境很可能会影响 珊瑚生长,澳洲海洋科学研究所的库柏(TIMOTHY F. COOPER)教授即指出了目前珊瑚生长的速度有显着减慢的趋势。然而,环绕珊瑚礁的周围海水酸硷性,会因为藻类的光合作用和生物的呼吸作用而呈现自然的波动。也就是说,珊瑚礁周围的海水酸性的改变可能受多种因素影响,因而不同于其他水域。因此,如何过滤不同的因子(自然界因子或人为因素)来评估特定因子造成的影响,确实是相当大的挑战。

如同全球的环境变迁,人为因素以及自然因素介入所导致的环境改变各有多大,一直困扰着科学家。马汀博士指出,许多科学家已经体认到自然环境中的複 的变因与科学家设计的实验室环境是迥然不同的。因此他的研究团队运用非常多的仪器来获得各种不同的客观资讯。举例来说,在实验室中无法複製出类似实际海洋环境中,各种生物间同时存在时的複杂交互作用关係。白天时,藻类吸收动物呼吸作用产生的二氧化碳来进行光合作用;在晚间,这样的平衡消失了,理论上晚间因缺乏光合作用,导致二氧化碳浓度上升,使海水酸性增加。但是,影响海水的二氧化碳浓度与酸硷性不只是呼吸作用与光合作用,海流以及其他因素也是重要因子。迈阿密大学罗森斯岱海洋暨大气科学学院兰登博士(Chris Langdon)指出“目前还没有人能够釐清这些因子”。

目前这个试验性研究确实观察到海水的酸性在晚间有增加的现象,而白天则减少。然而,最引人注目的成果是发现无论在沙地或珊瑚礁附近,海水酸硷值的改变(酸化)相当明显(相当于五分之一的海水受大气中的二氧化碳影响变化)。马汀博士指出,“我们很讶异于这个影响是如此广泛”。一个可能的解释是,居住在沙地的生物活动产生二氧化碳的量与珊瑚礁相当。另一个可能的原因是,海绵或其他生物是放出二氧化碳的能力很强。过去这个团队在宝瓶座探测舱也曾发现到海绵每天会主动过滤出相当于他们体积10万倍的海水。这个主动运输的过程,海绵或其他微生物将会需要大量的食物,并且排放出惊人的二氧化碳。

另一个重要的发现指出了海绵与珊瑚的消长关係。海绵或其他生物产生的二氧化碳,将酸化礁岩表面几公分厚的海水,若海绵或其他生物的造成海水酸化的改变很明显,酸化的环境将会影响珊瑚的生长。目前已经有充份的研究证据指出,生长在礁岩附近的珊瑚分布确实已经渐渐减少,而海绵群聚的数量则持续增加中。海绵的增加将使二氧化碳排放量更加恶化。

宝瓶座探测舱这一系列较深层海水的长期研究十分重要,如果自然界的生物作用导致较深层的海水酸化更加严重,将意味着礁岩上的生物(如珊瑚幼体)所处环境的酸硷值,将会比科学家过去的预测值更低。宝瓶座探测舱目前已提供了相当多的成果发表在顶尖的学术期刊上,但这些研究人员相信,这些试验性研究只是一个启动未来这一系列研究的开端,将有更多先进的仪器与研究人员将持续投入这一系列的研究中。

参考资料:
Sleeping with the fishes
Nature Reports Climate Change
Published online: 27 November 2008 | doi:10.1038/climate.2008.127

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