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海洋酸化对于生物的影响摘要 自工业革命以来，人类活动在不断向大气中排放大量的二氧化碳气体。大气中二氧化碳含量的上升产生温室效应，造成了全球性的气候异常。与此同时，这些人为排放出的二氧化碳至少有三分之一进入了海洋之中，进入海洋的二氧化碳会导致海洋酸化。海洋酸化将会导致海水环境发生变化，进而对海洋生物生存和发育产生影响，还会威胁到人类海洋经济的可持续发展。本文通过介绍海洋酸化与二氧化碳排放的数据，以及模拟酸化后的海洋环境进行动物幼体发育实验的内容，使大家了解海洋酸化的危害。关键词：海洋酸化 个体发育 海洋生物 环境保护1. 海洋酸化介绍海洋酸化是指由于海洋吸收、释放大气中过量二氧化碳(CO2)，使海水正在逐渐变酸。工业革命以来，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（图1）。图 12008年的海水表面pH值相较于1750年的海水pH值已经下降了0.1；这表示海洋中的酸性增加了百分之三十。如果当期排放量的趋势继续下去，到本世纪末期，海洋的pH值可能会再下降0.3，相较于1750年增加一倍的酸度。目前，人类每年释放到大气中的二氧化碳量大约为71亿吨，其中25%30%被海洋吸收。如果按照这样的速度持续下去，到21世纪末，表层海水pH平均值将下降约0.30.4。到那时，海水酸度将比工业革命前大约100%150%1。2. 海洋酸化的危害海洋酸化的影响主要体现在对海洋生态，海洋生物的影响。海水pH值降低，改变了海洋的化学环境，进而影响到海洋生物的生物功能，如光合作用、呼吸作用、钙化作用等。某些海洋生物可能因其独特的生理特征会对海洋酸化的环境严重不适应，造成种群退化甚至灭绝。海水中CaCO3的溶解度主要由CO32- 离子的质量分数所决定。海洋吸收大量的CO2后导致pH值降低，使溶解的CO2，HCO3-和H+质量分数增加，同时CO32-质量分数会因为H+的增加而下降，导致CO32-饱和度下降，其化学反应式如下：Ca2+2HCO3- CaCO3+H2O+CO2HCO3- CO32- +H+对于造礁生物来说，这样的变化往往是灾难性的；其破坏在地质历史中也有证据证明。晚泥盆世的Fr/F 事件中，泥盆纪大量繁盛的造礁生物大量死亡。横版珊瑚和层孔虫之后几乎很少出现，皱纹珊瑚只有少数种生存；腕足类、棱菊石类、三叶虫、牙形石和盾皮鱼类的分异度和丰度都大大减少。之后的P/T事件中，超过90%的海洋生物绝灭。蜓类绝灭，皱纹珊瑚、许多海百合、长身贝类和许多种类的菊石绝灭。三叶虫绝灭。在二叠纪末期有一次大的火山喷发，这必然会将大量的CO2注入到晚二叠的大气海洋系统中，并可能导致了海洋酸化。在许多地方产出的晚二叠(二叠纪最末期的)灰岩均具有不规则的顶面特征，这一现象被一些学者解释为当时高CO2水平条件下导致的海底溶解(洋底解散)的成因 2。在pH值较低的海水中，营养盐的饵料价值会有所下降，浮游植物吸收各种营养盐的能力也会发生变化。浮游植物是海洋中最主要的生产者，对于整个海洋生态环境有着至关重要的影响。以目前海洋酸化的发展趋势，到2030年，南半球的海洋将对软体动物壳产生腐蚀作用，这些软体动物是太平洋中三文鱼的重要食物来源，如果它们的数量减少或是在一些海域消失，那么对于捕捞三文鱼的行业将造成影响。3. 海洋酸化条件下牡蛎幼体的壳体发育基于牡蛎幼虫发育壳体的过程，Haruko Kurihara*, Shoji Kato, Atsushi Ishimatsu三人做了发育实验。他们在过滤网上碾碎牡蛎的生殖腺，清洗后得到牡蛎的卵。使用过滤海水培养，加入适量氨水处理使得牡蛎卵进入生发泡破裂期。之后将牡蛎卵受精，分别加入正常的PH值的过滤海水和利用CO2 处理将PH值下降到7.4的过滤海水中。培养到2,3,8,24,48小时时取样，立即用5%福尔马林试剂处理。利用显微镜观察壳体发育情况。如图 2 所示：图 2a,c;两组照片为在正常海水化学环境下发育24H、48H的牡蛎幼虫。可见其边缘出现了明显的双反射现象这说明在这24/48H中牡蛎幼虫正常产生了钙质矿物壳体，形成了我们通常称为的“D”型幼虫，发育正常。b,d两组照片为在pH 7.4 的海水酸化环境中处理的牡蛎幼虫。可见在24/48H 的时间后，牡蛎幼虫并没有正常形成钙质矿物壳体，发育畸形。这样的牡蛎幼虫极为容易死亡，即使发育成成体，牡蛎的产量也会大大下降。同时如图 3 统计：图 3在正常海水环境中发育出的幼虫基本为“D”型正常幼虫，而在海洋酸化环境中发育出的幼虫畸形比率非常高，这足以证明海洋酸化对于牡蛎这样的对于环境酸度敏感生物的重大影响。（附加实验环境数据 图 4）图 4海洋酸化能显著影响海洋生物的钙化过程，包括：软体动物、棘皮动物、珊瑚虫和含钙藻类等3。钙化过程是这些海洋生物贝壳和骨架的形成过程。海洋酸化降低了珊瑚虫的骨骼钙化速率，使珊瑚虫生长减缓，珊瑚礁的恢复率低于死亡率，致使珊瑚礁生态系统发生退化，最终毁灭。按照目前的趋势，海洋酸化一定使得那些对环境酸度更加敏感的生物无法继续生存而导致其种群数量较少，而对于那些对酸度不敏感的生物将不直接受到影响或者受到的影响不是很显著。这样势必会影响到整个海洋食物链和食物网的组成以及整个海洋生态系统生物群落的组成结构。这对于海洋生物的物种多样性将是一个极大的破坏，最后可能导致如同二叠纪末期一样的一次海洋生物大灭绝。这是需要我们警醒的，如何保护我们的海洋，抑制海洋酸化的进程刻不容缓。参考文献：1InmaculadaRibaLpez,JuditKalman,CarlosVale,etal.InfluenceofsedimentacidificationonthebioaccumulationofmetalsinRuditapesphilippinarumJ.EnvironSciPollutRes,2010,17:151915282Steve Kershaw.海洋酸化与二叠纪末期生物大绝灭实例研究C./1st International Palaeogeography Conference(第一届国际古地理学会议)论文集.2013:62-63.3陈清华，彭海君.海洋酸化的生态危害研究进展J.科技导报，2009，27(19)：108-111