海水酸化是世界末日?

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(文/Brandon Keim)一项模拟海洋化学成分变化的实验表明,在不远的将来,海洋的水氮循环可能发生严重紊乱,彻底改变地球食物网的基本结构。

氮是生命最关键的元素之一,所有生物都用它来生成蛋白质。在海洋中,细菌群落承担着氮循环的作用,它们对吸收二氧化碳所产生的酸化水非常敏感。

“从太平洋、大西洋多个地点取样的海水实验中,每当海水pH值降低,微生物硝化作用的速率便会下降。”由加州大学默塞德分校生物化学家J. Michael Beman牵头的课题小组于12月 21日在《美国国家科学院院刊》发表的文章如此写道,“我们的研究结果表明,未来几十年,海洋酸化会使硝化作用速率降低3%到44%,从根本改变海洋中的氮循环。”

之前,已经进行过一系列的研究了,但此次实验加入了海洋酸化影响,这种现象将成为地球的生态终结者。

海洋汇集了大量的二氧化碳,过去两百年中,它吸收了人类二氧化碳排放总量中的三分之一。 由于氢离子浓度增加,海水的酸性变得更高。 上个世纪,海洋的pH值下降了0.1,预计未来几十年内会再下降0.1。 还记得高中化学的石蕊实验么?地球正在褪去它蓝色的外衣。

珊瑚,软体动物,甲壳动物和其他有碳酸钙外壳的动物显然会受到海水酸化的直接威胁,他们的壳将被慢慢腐蚀。但只有少数研究者会去研究海洋酸化给微生物带来的影响。微生物王国占去了大部分水生生物物种,它们是地球化学循环的主要驱动者,刚开始褪去神迷的面纱。

生态系统中,微生物的关键作用是硝化作用,他们把铵盐变为亚硝酸盐,然后再转化成生物体必须的硝酸盐。研究人员们进行了实验室环境的短期海水试管试验和长期湖水试管试验,他们发现,水的酸化会降低微生物的硝化速度。 Beman和他的同事进行了迄今为止最全面的海洋试验,从夏威夷和洛杉矶附近的海域到百慕大和马尾藻海取样,然后再加入二氧化碳测量硝化作用如何改变。

由于海水的PH从8.1下降到8.0(预测中未来20到30年还会下降0.1),铵酸盐-亚硝酸盐转换速率下降了百分之二十。 “这样的变化会对全球海洋氮循环产生重大影响,”研究人员写道,他们指出,在阳光的照射下,硝化作用占海洋中所有生物作用总量的三分之一。

除了改变现有的硝酸盐总量之外,一些藻类也会受到严重威胁。 硅藻就是其中之一,它们是藻类中常见的类型,专门代谢某些类型的硝酸盐。

预测未来的结果超出了这项研究的范围,但它有可能“对海洋食物网,渔业和深海碳输送有潜在的重要意义,”研究人员写道 “由于人类制造的二氧化碳侵入海洋,海水的pH值发生变化,氨氧化速率降低,可能会从根本改变海洋氮循环和生物氮作用。”

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博主介绍:
Brandon Keim出生在Maine,现住布鲁克林,这是个让他感到大自然蓬勃生机的地方,它们会在任何想象不到的地方生长。作为文化和科学的自由作家,他感兴趣的领域十分广泛,如科学,文化,历史和人性。他的作品遍布各个角落,如Wired.com, the Christian Science Monitor, USA Today, ABC News, Seed, Psychology Today 和 Nature Medicine。

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