探测海水酸化与生态关系新试验初见成效

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全球变暖并不是碳排放增加的唯一令人担忧的后果。随着大气中二氧化碳含量的增加，更多的气体溶解到海洋中，增加了海水的酸度。

海洋科学家担心目前的情况会破坏生态系统。然而，对于这种影响仍然没有明确的结论:在小规模的实验室试验中，一些物种表现出惊人的适应性，一些甚至生长非常旺盛。

海洋科学家Ulf Riebesell说，这些结果只能解释部分问题，科学家需要将测试范围扩大到整个生态系统。在对一个物种的实验室研究中，一些变量，如竞争、捕食和疾病，被忽略了。即使海洋酸化对单个物种(特别是小型光合生物，如浮游植物)的生存影响很小，它也会打破原有的食物链，最终对更多物种产生负面影响。他说:“如果我们只关注实验室研究的结果，人们就会被误导。”

里贝赛尔在德国基尔的亥姆霍兹海洋研究中心工作。他和他的同事开发了一种创新的实验环境——悬浮在海洋中的20米高的液体胶囊，它是整个生态系统的缩影，可以探测到不断增加的二氧化碳的影响。

今年发表的第一份研究结果显示，一些浮游生物能够在酸性环境中“茁壮成长”，并对食物链造成严重破坏。另一项实验将于7月结束。初步结果表明，海螺和海胆容易受到海洋酸化的影响。

这个实验的想法是受陆地上类似现象的启发。在陆地上，大面积的森林被额外的二氧化碳所覆盖，以研究二氧化碳对植物的影响。对于海洋，里贝赛尔和他的同事们构建了海洋封闭生态系统实验——一个由薄塑料制成的悬浮圆柱体，其功能相当于一个巨大的试管。当第一次被放入水中时，胶囊的底部和顶部都是敞开的，可以让数百种物种进入。几天后，胶囊被关闭，研究人员将酸化海水注入胶囊。几周或几个月后，研究人员观察了内部生态系统的变化，并将其与未处理的胶囊进行了比较。

实现这个简单想法的过程非常曲折。自2006年以来，科学家们一直在波罗的海试验一种*漂浮的模型，但是水流的作用使它漂浮的速度比预期的要快，科学家们不得不用科学研究船追逐它。仅仅两天后，他们到达了瑞典水域——研究人员没有获得该地区的研究许可。他们试图恢复海洋封闭生态系统的实验装置，但最终失败了。

2010年，研究小组成功地进行了第一次实验。他们采用了更轻的设计，并选择斯瓦尔巴德作为他们的所在地。研究人员发现，酸性海洋封闭生态系统产生的二甲基硫比对照组少——二甲基硫是一种有助于形成云、反射阳光和中和气候变暖的气体。里贝赛尔不确定是什么导致了这种变化，但是他认为实验中的浮游生物产生的气体较少，或者酸化的海水影响了它的稳定性。

超微藻类是能够进行光合作用的最小生物。研究发现，它们可以在酸化的海水中生长得更好。但与此同时，硅藻的生长受到了严重影响。这种转变意味着微藻将获取更多的营养，而鱼类等大型生物将受到影响。事实上，初步研究结果表明，海胆和海螺的幼虫在酸化的海水中很难存活，但科学家认为，主要原因不是食物质量下降，而病原体和贝壳形成的增加也是一个不可忽视的负面因素。

加州大学圣克鲁斯分校的海洋学家阿迪娜·佩顿(Adina Paytan)指出，里贝赛尔的研究在实验室和实地研究之间找到了平衡，这极大地推动了这一领域的发展。她设计的海洋酸化研究采用了不同的系统方法，重点关注墨西哥湾底部富含二氧化碳的温泉区，也被称为“自然封闭生态系统”。

里贝赛尔说，这些地区是研究静态海藻的天然实验室，但它们不是研究可以*移动的生物的好地方。佩坦指出，然而，里贝赛尔的封闭生态系统有一些问题:例如，塑料墙过滤掉一些紫外线，从而消除了光合生物的自然压力。此外，这些管道是不透水的，水中的营养会慢慢变干，所以实验期只有几个月。然而，佩顿说，“我们从里贝赛尔的实验中学到了很多。”

根据今年的计划，新的实验将在瑞典的古尔马峡湾进行。实验装置包括作为对照组的五个海洋围隔生态系统实验装置和五个人工酸化海洋围隔生态系统实验装置。为期六个月的实验将于7月结束，这是迄今为止最长的实验周期。也正是通过这个实验，研究人员监测到了自然浮游生物的繁殖高潮。

里贝赛尔和他的团队似乎对自然和受控海洋围隔生态系统实验的混合使用非常满意。GEOMAR的海洋生物学家马蒂亚斯·舍伊宁用液体胶囊探索自然选择。通过追踪大量独立物种的硅藻(它们能在几个月内繁殖数百代)，舍伊宁希望能识别出那些即使在酸化的海洋环境中也能茁壮成长的物种。他将仔细检查这些菌株，找出使它们茁壮成长的基因，从而研究生物适应性的机制和速度。

长期以来，在几次气候变化中，海洋也经历了几次海洋酸化过程。舍伊宁希望通过人工手段加速物种的进化，以便一窥它们真正的未来。他说:“我希望海洋生物能够通过生物进化来对抗海水酸化。毕竟，历史上类似的情况发生过几次。”(段鑫)

中国科学新闻(2013-07-04第三版国际版)