故事，要从变“懒惰”的滨蟹说起……

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滨蟹，即普通滨蟹，又名美娜斯滨蟹或三叶真蟹，是滨海带很普遍的蟹，也是一种入侵物种。它们原产于东北大西洋及波罗的海，欧洲及北非海岸，进占到相似环境的澳洲、南非、南美洲及北美洲的大西洋和太平洋海岸。它们阔9厘米，吃多种软体动物、蠕虫及细小的甲壳类，对多种渔业潜藏影响。

正常情况下，它们一次产大约10万枚卵，它们把卵放在腹部下面一个橘黄色的团块上，用腿状附体把水泵到卵上，确保在卵内发育的过程中有稳定的氧气流动。

然而，由于海洋逐渐酸化，酸性变强的海水会改变卵释放的分子的形状和电荷，从而刺激雌蟹泵水。她不能再识别分子信号，因此忽略了她的卵。滨蟹就不会照看它们的卵了。

海洋酸化直接原因是二氧化碳浓度的升高

一提到二氧化碳

我们可能很自然就想到「温室效应」

全球气候变暖的杀手。

它产生的另一个「邪恶双子星」就是海洋酸化

Vol.1

什么是海洋酸化

#海洋酸化的定义

伴随着大气人为二氧化碳的剧增，更多的二氧化碳进入到海洋中。大约由30%的大气二氧化碳被海洋吸收，造成海水pH值的降低，海水酸性增强的过程，称为海洋酸化。

#海洋酸化的发生机制

自从工业革命以来，人为活动导致大气二氧化碳浓度从×10-6上升至目前×10-6，超过了过去80万年的地球大气二氧化碳的最高浓度。二氧化碳在表层海水与大气间的交换相当快，随着大气二氧化碳浓度的升高，海洋表层(混合层)二氧化碳也会逐渐增加，从而破坏了海水碳酸盐的化学平衡，使海水pH降低、同时使碳酸根浓度以及碳酸盐的饱和度降低。

海水碳酸盐体系存在以下反应平衡:

Vol.2

海洋酸化带来的的影响

01

生物本身生存及栖息环境

在海洋食物链当中，广泛地存在着一些依赖于碳酸钙的海洋生物。比如带壳的软体动物和珊瑚礁，它们在发育过程总会产生碳酸钙，作为外骨骼或贝壳。毫无疑问，这些碳酸钙的制造者会深受海洋酸化影响。

从化学反应来讲，海洋酸化意味着海洋自身碳酸盐的化学平衡被破坏。海洋中氢离子与碳酸钙的离子反应会造成碳酸离子的减少，使海水中碳酸盐的溶解平衡遭到破坏。

海洋当中上万种海洋物种的存活需要外壳，包括一些甲壳类等海洋生物依赖在海洋中为自己创造钙化壳来躲避风险。而酸化的海水会使得它们生物钙化总量和钙化速率降低，阻碍它们壳的形成和生长和发育。

除此之外，一些科学家通过在实验室中模拟海水的酸化还发现一部分甲壳类等海洋生物的甲壳会受到酸化的影响而溶解。

除了实验室中的对照假设实验，一些科学家还在真正的海洋环境中发现了海水酸化对生物的影响。美国国家海洋与大气管理局（NOAA）海洋生物学家Nina和同事，在年的一次由华盛顿州至南加州的研究性航行中，收集了沿途13个地点的翼足类动物。回到实验室后，他们利用扫描电子显微镜检查了这些动物的脆弱外壳——通常大小只有1厘米甚至更小。正常情况下，健康的翼足类动物有光滑的外壳。但超过一半的壳都有溶解的迹象。

珊瑚钙化和白化是研究海洋酸化对海洋生物本身生存及栖息环境的影响时必须面对的另一个重大议题。海水碳酸钙饱和度下降，会影响造礁珊瑚的钙化情况。除了导致珊瑚钙化速率下降之外，与温度升高一起形成协同效应还会导致更加严重的导致珊瑚礁白化。除了珊瑚的钙化和白化，海洋酸化还可能抑制珊瑚幼虫的定殖、引发珊瑚礁的溶解、会改变珊瑚礁系统的群落结构。

海洋酸化对海洋生物带来的影响远不于此。除了上述提到的钙化生物，非钙化生物也难逃海洋酸化的影响。

海洋酸化会阻碍一些鱼类正常的生命活动。这是因为鱼类的摄食、繁殖、洄游等行为均与生物电场有关，而一旦海水中氢离子浓度增高，鱼的生理与行为便会随之受到影响。酸化的海水会对鱼的嗅觉、听觉等感觉产生不同程度损伤。比如说酸化会影响小丑鱼耳石的形成，从而降低其对周围环境的感知能力，小丑鱼幼鱼将失去听力、视力、嗅觉，无法发现敌害，从而丧失了相应的逃逸和生存能力。海洋酸化除了影响小丑鱼耳石的形成，还会抑制巨型鱿鱼的代谢速率；抑制蓝贻贝的免疫反应。

02

海洋生态平衡的破坏

海洋酸化不仅仅是对海洋个体群种的影响，更是对整体海洋生态的破坏。海洋酸化，不只是一个个无机化学反应过程的叠加，同时也是生命与环境之间响应和反馈的演化。

海洋酸化会通过食物链，影响物种间的相互作用及生态系统的稳定性。例如，海洋酸化和温度上升促使诸如水母、海葵、海星一类的生物大量繁殖。海水中二氧化碳浓度上升促进了某些藻类的光合作用从而加速它们生长。某些浮游动物在喂食酸化海水中生长的浮游植物后，繁殖率显著下降。并且期的海洋酸化可能会引起一些海水中鱼类种群的性别失调，严重时可导致该鱼种的单一性别缺失甚至灭绝。另外，中国工程院院士唐启升还认为，酸化还可能造成原本不同种间的配子受精成功并形成杂交种，造成种质混乱，从而破坏生物群落结构的稳定性。

而最终，海水酸化的过程，不仅影响了绝大多数海洋生物的生命活动过程，也将影响人类赖以生存的海洋生态系统的服务功能。

03

海洋酸化问题的启示

我们不能仅仅是把海洋酸化问题拿出来单独讨论，必须把海洋酸化问题当成一个关乎地球未来的重要议题去观察。

我们可以试着从地球进化演变的视角去看待海洋酸化问题。

德国的海洋研究所（AWI）的波特纳教授分析了到目前为止几乎所有与海洋酸化对物种影响有关的研究，他们将2.5亿到万年以前物种普遍死亡的情况进行了比较。尽管论据相对还比较粗糙，只能从过去的沉积物样品中寻求证据，但波特纳教授在相同的动物类群中发现了类似的海洋生物面对二氧化碳浓度升高时的敏感性。”

放在相对短的时期内看待海洋酸化，一项研究表明，海表吸收二氧化碳的速率及其导致的海洋酸化速率比两万年前的一次被认为是最近一次的二氧化碳急剧上升期的末次冰期快了近倍；放在更大尺度的时间范围内去看，美国和欧洲科学家证明海洋正经历3亿年来最快速的酸化，这一酸化速度甚至超过了万年前那场生物灭绝时的酸化速度。

最后，我相信随着我们海洋科学的进步，以及越来越多的证据被发现，人类社会一定会对海洋酸化问题有更深刻的认识，在加深认识的过程中，人类社会也必然会更深层次的达成我们必须重视海洋保护的这个共识。

Vol.3

对海洋酸化的思考

通过上面对海洋酸化的介绍

想必大家对海洋酸化也有了一个大概的认识

海洋酸化存在很大的威胁

比如

■海洋酸化是一个破坏生态平衡的过程，会对海洋生物产生重大的影响。

■这些影响或多或少都与人类活动有关，最终也会影响到人类的生产、生活活动。

■……

然而

但当我们用宏观的思维来思考

相比于关心海洋酸化对地球环境的影响

我们人类更应该关心自己

地球总的历史已有46亿年，但人类产生才万年左右，人类文明史却只有年左右，只是历史长河中短暂的一瞬。

在地球漫长的演化历程中，也曾发生过海洋酸化，最典型的例子是万年前的古新世-始新世气候最暖期，由于未知的一些原因，大量的二氧化碳进入大气和海洋，导致许多生物死亡，海盆的碳酸钙沉积物发生溶解。

其实

相比于人类本身

地球不在乎什么影响

四十几亿年

她都演化过来了

是我们人类要好好关心这些影响

保护环境

就是保护我们自己

参考文献：

SeaChange,SARAHDEWEERDT.Nature,,pagesS54–S58().

HeSC,ZhangYH,ChenLQ.Advancesinthestudiesofoceanacidification..

小组成员：

卢赫软件工程级

霍淼鹏思想政治教育级

文案

霍淼鹏卢赫

排版

卢赫

指导老师

姜晓东

本文来源于年7月16日课堂讨论