海洋酸化對于生物的影響

1、海洋酸化對于生物的影響摘要自工業(yè)革命以來，人類活動在不斷向大氣中排放大量的二氧化碳氣體。大氣中二氧化碳含量的上升產生溫室效應，造成了全球性的氣候異常。與此同時，這些人為排放出的二氧化碳至少有三分之一進入了海洋之中，進入海洋的二氧化碳會導致海洋酸化。海洋酸化將會導致海水環(huán)境發(fā)生變化，進而對海洋生物生存和發(fā)育產生影響，還會威脅到人類海洋經濟的可持續(xù)發(fā)展。本文通過介紹海洋酸化與二氧化碳排放的數據，以及模擬酸化后的海洋環(huán)境進行動物幼體發(fā)育實驗的內容，使大家了解海洋酸化的危害。關鍵詞：海洋酸化個體發(fā)育海洋生物環(huán)境保護1海洋酸化介紹海洋酸化是指由于海洋吸收、釋放大氣中過量二氧化碳(CO2)，使海水正在逐漸

2、變酸。工業(yè)革命以來，海水pH值下降了0.1。海水酸性的增加，將改變海水化學的種種平衡，使依賴于化學環(huán)境穩(wěn)定性的多種海洋生物乃至生態(tài)系統面臨巨大威脅(圖1)。年議洋表面的pH(S圖12008年的海水表面pH值相較于1750年的海水pH值已經下降了0.1；這表示海洋中的酸性增加了百分之三十。如果當期排放量的趨勢繼續(xù)下去，到本世紀末期，海洋的pH值可能會再下降0.3，相較于1750年增加一倍的酸度。目前，人類每年釋放到大氣中的二氧化碳量大約為71億噸，其中25%30%被海洋吸收。如果按照這樣的速度持續(xù)下去，到21世紀末，表層海水pH平均值將下降約0.30.4。到那時，海水酸度將比工業(yè)革命前大約100

3、%150%1。2.海洋酸化的危害海洋酸化的影響主要體現在對海洋生態(tài)，海洋生物的影響。海水pH值降低，改變了海洋的化學環(huán)境，進而影響到海洋生物的生物功能，如光合作用、呼吸作用、鈣化作用等。某些海洋生物可能因其獨特的生理特征會對海洋酸化的環(huán)境嚴重不適應，造成種群退化甚至滅絕。海水中CaCO3的溶解度主要由CO32-離子的質量分數所決定。海洋吸收大量的CO2后導致pH值降低，使溶解的CO2,HCO3-和H+質量分數增加，同時CO32-質量分數會因為H+的增加而下降，導致CO32-飽和度下降，其化學反應式如下：Ca2+2HCO3-CaCO3+H2O+CO2HCO3-YO32-+H+對于造礁生物來說，這

4、樣的變化往往是災難性的；其破壞在地質歷史中也有證據證明。晚泥盆世的Fr/F事件中，泥盆紀大量繁盛的造礁生物大量死亡。橫版珊瑚和層孔蟲之后幾乎很少出現，皺紋珊瑚只有少數種生存；腕足類、棱菊石類、三葉蟲、牙形石和盾皮魚類的分異度和豐度都大大減少。之后的P/T事件中，超過90%的海洋生物絕滅。蜓類絕滅，皺紋珊瑚、許多海百合、長身貝類和許多種類的菊石絕滅。三葉蟲絕滅。在二疊紀末期有一次大的火山噴發(fā)，這必然會將大量的CO2注入到晚二疊的大氣海洋系統中，并可能導致了海洋酸化。在許多地方產出的晚二疊（二疊紀最末期的）灰?guī)r均具有不規(guī)則的頂面特征，這一現象被一些學者解釋為當時高CO2水平條件下導致的海底溶解（洋

5、底解散）的成因2。在pH值較低的海水中，營養(yǎng)鹽的餌料價值會有所下降，浮游植物吸收各種營養(yǎng)鹽的能力也會發(fā)生變化。浮游植物是海洋中最主要的生產者，對于整個海洋生態(tài)環(huán)境有著至關重要的影響。以目前海洋酸化的發(fā)展趨勢，到2030年，南半球的海洋將對軟體動物殼產生腐蝕作用，這些軟體動物是太平洋中三文魚的重要食物來源，如果它們的數量減少或是在一些海域消失，那么對于捕撈三文魚的行業(yè)將造成影響。3.海洋酸化條件下牡蠣幼體的殼體發(fā)育基于牡蠣幼蟲發(fā)育殼體的過程，HarukoKurihara*,ShojiKato,AtsushiIshimatsu三人做了發(fā)育實驗。他們在過濾網上碾碎牡蠣的生殖腺，清洗后得到牡蠣的卵。使

6、用過濾海水培養(yǎng)，加入適量氨水處理使得牡蠣卵進入生發(fā)泡破裂期。之后將牡蠣卵受精，分別加入正常的PH值的過濾海水和利用CO2處理將PH值下降到7.4的過濾海水中。培養(yǎng)到2,3,8,24,48小時時取樣，立即用5%福爾馬林試劑處理。利用顯微鏡觀察殼體發(fā)育情況。如圖2所示：bd“Fig.2.Crassostreagigas.Lightmicrographsoflarvaeincubatedfor(a.b)24handchd)48hin(a.c)controlor(brd)CC>2seawater(aiC)Larvalshellscanbeseen；(bFd)nolarvalshellformed

7、.Scalebars=50mm圖2a, c;兩組照片為在正常海水化學環(huán)境下發(fā)育24H、48H的牡蠣幼蟲。可見其邊緣出現了明顯的雙反射現象一一這說明在這24/48H中牡蠣幼蟲正常產生了鈣質礦物殼體，形成了我們通常稱為的“D”型幼蟲，發(fā)育正常。b, d兩組照片為在pH7.4的海水酸化環(huán)境中處理的牡蠣幼蟲?？梢娫?4/48H的時間后，牡蠣幼蟲并沒有正常形成鈣質礦物殼體，發(fā)育畸形。這樣的牡蠣幼蟲極為容易死亡，即使發(fā)育成成體，牡蠣的產量也會大大下降。同時如圖3統計：F4|&?箭llaewoUQqJgQd:在正常海水環(huán)境中發(fā)育出的幼蟲基本為“D”型正常幼蟲，而在海洋酸化環(huán)境中發(fā)育出的幼蟲畸形比率非

8、常高，這足以證明海洋酸化對于牡蠣這樣的對于環(huán)境酸度敏感生物的重大影響。（附加實驗環(huán)境數據圖4）Parnm-nt&rContrcvl.CO2Temp.嚴口23±0.523=t0.pH(NBSscsle)S-21±0.D87.42±OAlkalinity£:rn口】kq1J19G4S»alLni!y胭.'*重0.7pfOj*|JtrnJ34fl2266COJCumoLkq)io7.8HCO：r|lymolkgr«i1SO&1325LCX1irnr.nlkq-'1Esl4Eh.4Crt3-'1'

9、;rninnd】_*ii12U-ii4.5413ii11IsllR3.00O.6S海洋酸化能顯著影響海洋生物的鈣化過程，包括：軟體動物、棘皮動物、珊瑚蟲和含鈣藻類等3。鈣化過程是這些海洋生物貝殼和骨架的形成過程。海洋酸化降低了珊瑚蟲的骨骼鈣化速率，使珊瑚蟲生長減緩，珊瑚礁的恢復率低于死亡率，致使珊瑚礁生態(tài)系統發(fā)生退化，最終毀滅。按照目前的趨勢，海洋酸化一定使得那些對環(huán)境酸度更加敏感的生物無法繼續(xù)生存而導致其種群數量較少，而對于那些對酸度不敏感的生物將不直接受到影響或者受到的影響不是很顯著。這樣勢必會影響到整個海洋食物鏈和食物網的組成以及整個海洋生態(tài)系統生物群落的組成結構。這對于海洋生物的物種多樣性將是一個極大的破壞，最后可能導致如同二疊紀末期一樣的一次海洋生物大滅絕。這是需要我們警醒的，如何保護我們的海洋，抑制海洋酸化的進程刻不容緩。參考文獻：1lnmaculadaRibaLopez,JuditKalman,CarlosVale,etal.InfluenceofsedimentacidificationonthebioaccumulationofmetalsinRuditapesphilippinarumJ.EnvironSciPollutRes,2010,17:1519-