人類向空氣中排放的二氧化碳正逐漸滲入海洋，導(dǎo)致其酸化。百年之后，牡蠣、貽貝和珊瑚礁是否還能存活？
意大利那不勒斯海岸線外的火山島阿拉貢堡附近，處于健康狀態(tài)的海底應(yīng)如此景：棉被似的紅色海綿、白色藤壺、淡紫色珊瑚藻、海膽，還有一條偽裝到位的魚（照片中央），是條淺紅副鳚。
距離上頁圖景象幾百米的地方，二氧化碳從海底火山口冒出，導(dǎo)致海水酸化。有朝一日，全世界海洋可能都將達到這里的酸化程度。色彩艷麗的各種生物被一片黯然的海藻取代�！熬娨亚庙��！鄙飳W(xué)家賈森· 霍爾-斯潘塞說。
撰文：伊麗莎白 · 科爾伯特 ELIZABETH KOLBERT
戴維 · 利施瓦格爾 DAVID LIITTSCHWAGER
翻譯：陳昊
阿拉貢堡是一座小島，如寶塔般赫然聳立于第勒尼安海中。島嶼位于意大利那不勒斯以西27公里處，可從另一座稍大的島嶼——伊斯基亞經(jīng)由狹長的石橋到達。游人來到阿拉貢堡，為的是一睹古代的生活場景。他們徒手或乘電梯爬上宏偉的城堡，觀賞其中陳列的中世紀刑具。與他們相反，造訪此島的科學(xué)家們?yōu)榈膮s是展望未來景象。
阿拉貢堡周邊海域地質(zhì)情況特殊，透過這扇窗戶，人們可以窺見2050年以后地球各大洋的情景。二氧化碳氣泡從海底火山口升起，溶解后形成碳酸。碳酸的酸性相對較弱，人們常喝的碳酸飲料中便含有這種成分。但如果碳酸含量太大，則會使海水具有腐蝕性�！叭绻趸妓綐O高，幾乎沒有哪種生物受得了�！庇绽┧勾髮W(xué)海洋生物學(xué)家賈森· 霍爾-斯潘塞說。阿拉貢堡為這一違反自然規(guī)律的現(xiàn)象提供了一個天然參照：隨著汽車排氣管和煙囪排出的二氧化碳越來越多地被海洋吸收，阿拉貢堡周邊海域中發(fā)生的酸化現(xiàn)象，正加速在世界各大洋展開。
霍爾-斯潘塞在該島周邊海域從事研究已經(jīng)八年，他對海水屬性進行仔細測量，并跟蹤記錄魚類、珊瑚及各種軟體動物的情況，這些生物在這里生活，有些也在這里分解。一個寒冷的冬日，我與霍爾-斯潘塞，以及來自意大利安東· 多恩動物研究所的科學(xué)家瑪利亞· 克里斯蒂娜· 布亞一起下海，以便近距離觀察海水酸化帶來的影響。我們把船停在距阿拉貢堡南岸大約45米的地方，一簇簇藤壺在島嶼驚濤拍岸的懸崖底部形成白色的長條�！疤賶厣︻B強�！� 霍爾-斯潘塞評論道。然而，在酸度最大的水域里，就連藤壺都蹤跡難尋。
我們?nèi)硕紳撊胨�。布亞帶著把小刀，她從一塊巖石上撬下幾只帽貝，這些倒霉蛋在覓食的過程中不慎進入腐蝕性過強的水域，它們的外殼極薄，幾乎透明。二氧化碳氣泡如水銀珠般從海底升騰。我們繼續(xù)往前游，一片片海草在我們身下?lián)u曳。水草呈鮮綠色，因為通常覆蓋在草葉上使其顏色變暗的微生物已消失不見。遠離火山口的地方常見的海膽在這里也不見蹤跡，因為它們連輕度酸化的海水都難以忍受。一群群幾近透明的水母從我們身旁漂過�！靶⌒�，”霍爾-斯潘塞發(fā)出警告，“水母扎人�！�
除了水母、海草和藻類，阿拉貢堡周邊火山口分布最密集的區(qū)域內(nèi)，就幾乎沒有什么別的生物了。即便是在幾百米以外，許多本地物種也無法存活，那里的海水酸度相當于全球各大洋將于2100年達到的水平�！巴ǔ碚f，受污染的海港里只有少數(shù)幾個類似雜草的物種能夠應(yīng)對急劇變遷的環(huán)境，”我們回到船上后，霍爾-斯潘塞說，“與二氧化碳劇增時的情況一樣。”
工業(yè)革命開始至今，礦物燃料(煤、石油、天然氣)燃燒和森林砍伐已經(jīng)導(dǎo)致超過5000億噸的二氧化碳排放量。眾所周知，如今大氣中的二氧化碳含量是80萬年甚至更長時間以來的最高水平。
而不為眾人所知的是，二氧化碳排放也在對海洋造成改變�？諝馀c水頻繁進行氣體交換，因此，排入大氣的任何物質(zhì)，都會有一部分最終進入海洋。在風(fēng)力作用下，這些物質(zhì)迅速溶入深度大約幾百米的水域內(nèi)，之后經(jīng)過數(shù)百年的時間，洋流再將其運送到大海深處。20世紀90年代，由各國科學(xué)家組成的國際研究小組執(zhí)行了一項規(guī)模龐大的任務(wù)，其中包括從世界各地區(qū)不同深度的水域中收集7.7萬多份海水樣本，并對這些樣本進行分析。這項工作花費了15年的時間，其結(jié)果向人們展示出，過去二百年里，人類排放的二氧化碳中有30%被海洋吸收。如今，海水仍在以每小時百萬噸左右的速度吸收二氧化碳。
對于生活在陸地上的居民來說，這一過程有其益處：海洋從大氣中吸走1噸二氧化碳，造成全球氣候變暖的禍源也就少了1噸。但對海底生靈來說，就是另一番情形了。美國國家海洋和大氣管理局負責(zé)人、海洋生態(tài)學(xué)家簡· 盧布琴科把海洋酸化稱作與氣候變暖破壞力相當?shù)摹巴墑e殺手”。
根據(jù)氫離子濃度測量酸性得出的pH值范圍為0~14。pH值低的是強酸，比如鹽酸，可充分釋放氫離子(比碳酸要更加充分)；而pH值高的則是強堿，比如堿液。純凈蒸餾水的pH值是7，屬于中性。海水應(yīng)該呈弱堿性，海面附近pH值為8.2左右。目前，二氧化碳排放導(dǎo)致這一水域的pH值降低了0.1，由于pH值與里氏震級一樣按對數(shù)計算，所以即便是數(shù)值上的細微改變，也會引起巨大變化。pH值下降0.1，意味著酸度提高了30%。如果保持現(xiàn)在的勢頭，2100年海面pH值將下降至7.8左右。到那時，海水的酸度將比1800年高出150%。
迄今為止發(fā)生的酸化現(xiàn)象可以說是不可逆轉(zhuǎn)的。盡管從理論上來說，可通過往海水中添加化學(xué)藥劑來抵消過剩二氧化碳的作用，但在實際操作中，所需要的藥劑量卻大得驚人：例如，要想抵消1噸二氧化碳，至少需要2噸石灰，而當今世界每年排放的二氧化碳就有300多億噸。
同時，能夠抑制酸化的自然進程(比如陸地上巖石的侵蝕)發(fā)生速度又太慢，在短暫的人類歷史上發(fā)揮不了什么作用。即便可以從今天起停止二氧化碳排放，要想讓海洋恢復(fù)至工業(yè)革命之前的化學(xué)狀態(tài)，也需要數(shù)萬年時間。
海水酸化可導(dǎo)致無數(shù)后果。酸化的海水利于某些海洋微生物生長，卻導(dǎo)致另外一部分微生物衰亡，因此可能會改變海水中鐵和氮等關(guān)鍵營養(yǎng)元素的含量。基于類似的原因，能夠穿過海面的陽光也可能會增加。通過改變海水的基本化學(xué)成分，酸化作用還將把水體吸收和消滅低頻聲波的功能降低40%，導(dǎo)致海洋某些區(qū)域噪音變大。另外，海水酸化還會干擾某些物種的繁殖，阻礙另外一些物種利用碳酸鈣形成外殼和堅硬外骨骼的過程�？茖W(xué)界對最后這兩種作用的記錄最為詳實，至于歷史能否證明它們是影響力最大的作用，仍然屬于未知。
2008年，150多名頂尖研究員聯(lián)合發(fā)表了一份聲明，稱他們“對近期海洋化學(xué)狀態(tài)的急劇變化深感憂心”，這些變化可能在幾十年內(nèi)“對海洋生物群落、食物鏈、生物多樣性及漁業(yè)造成嚴重影響”。海洋暖水區(qū)中的珊瑚礁處境最危險，但由于二氧化碳在冷水中更易溶解，因此實際上海水酸化的影響力可能最早體現(xiàn)在兩極地區(qū)。科學(xué)家已經(jīng)觀測到南北兩極的翼足類動物(小型海螺，是魚類、鯨類和鳥類的重要食物)出現(xiàn)了明顯變化：實驗表明，翼足類動物的外殼在酸化海水中生長速度大幅減緩。
各種生物能夠適應(yīng)化學(xué)成分改變后的海水嗎？阿拉貢堡給出的答案不盡如人意。在我造訪該島時霍爾-斯潘塞告訴我，此地的火山口向水中傾倒二氧化碳已有至少一千年的時間，但是pH值為7.8(本世紀末全世界海洋都將達到這一水平)的水域與遠離火山口的水域相比，其中生活的物種少了將近三分之一。這些物種“在代代繁殖的過程中有大量時間可用來適應(yīng)環(huán)境”，霍爾-斯潘塞說，“但這里還是見不到它們的蹤跡�！�
“由于pH值對生物來說十分重要，因此人類花費大量精力來維持血液中pH值的穩(wěn)定。”他繼續(xù)說道，“但有些低等生物不具備這種生理功能，它們必須忍受外界的變化，因此最終不堪重負�！�
與阿拉貢堡相隔半個地球、位于澳大利亞海岸線外80公里處的獨樹島也是座袖珍島嶼。雖名為“獨樹”，但實際島上有數(shù)百棵樹木，島嶼呈新月狀，兩端伸入珊瑚海，月彎中坐落著一個小型研究站，由悉尼大學(xué)管理。碰巧的是，當我在一個宜人的夏日午后造訪該島的時候，正趕上一只體型龐大的母蠵龜爬到實驗室門前的海灘上來。島上的所有居民(不算我一共11人)都前來圍觀。
獨樹島是大堡礁的一部分，大堡礁是世界上最大的珊瑚礁群，長度超過2250公里。整個島嶼由一塊塊的珊瑚殘礫組成，這些碎塊小的似彈珠，大的像籃球，于大約4000年前的一場風(fēng)暴之后開始堆積。直至今日，整個島上也找不到可以真正稱之為泥土的東西，樹木如旗桿般從珊瑚碎塊中拔地而起。
20世紀60年代，科學(xué)家開始造訪此島，他們首先提出的問題是，珊瑚礁是怎么長成的？近年來，這類問題顯得更加迫切。“大約有25%的海洋物種，其一生中起碼有部分時間是在珊瑚礁群中度過的�！币惶彀沓霭l(fā)采集礁石附近的海水標本之前，卡內(nèi)基研究所海洋酸化問題專家肯· 卡爾代拉告訴我，“珊瑚搭建起生態(tài)系統(tǒng)的架構(gòu)，因此很顯然，如果珊瑚沒了，整個生態(tài)系統(tǒng)也就沒了。”
