研究：不加控制的溫室氣體排放將引發海洋生物的大規模滅絕

研究人員對不同預測氣候情況下的未來海洋生物多樣性進行了建模。他們發現，如果不減少排放，那么等到2100年左右，僅因氣候變暖和氧氣耗盡造成的物種損失就可能反映出人類對海洋生物多樣性已經產生的巨大影響。研究人員報告稱，熱帶水域將遭受最大的生物多樣性損失，而極地物種將面臨最高的滅絕風險。

這項研究的高級作者、普林斯頓大學地球科學和高草甸環境研究所教授Curtis Deutsc說道：“積極和迅速減少溫室氣體排放對避免海洋物種的大規模滅絕至關重要。”

然而該研究發現，扭轉溫室氣體排放可以將滅絕的風險降低70%以上。這項研究的論文第一作者、地球科學系的博士后研究助理Justin Penn說道：“一線希望是，未來并不是寫在石頭上。我們發現的滅絕幅度在很大程度上取決于我們今后排放多少二氧化碳。現在仍有足夠的時間來改變二氧化碳排放的軌跡并防止會導致這種大規模滅絕的變暖幅度。”

Deutsch和Penn在華盛頓大學時發起了這項研究，他們將現有的海洋物種生理數據跟氣候變化模型相結合并預測棲息地條件的變化在未來幾個世紀內將如何影響全球海洋動物的生存。研究人員將他們的模型跟化石記錄中記錄的過去大規模滅絕的規模進行了比較，在他們早期的工作基礎上，他們將2.5億多年前二疊紀末期滅絕的地理模式--地球上最致命的滅絕事件--跟潛在的驅動因素即氣候變暖和海洋中的氧氣流失聯系起來。

研究人員發現，他們預測未來海洋生物多樣性的模型、二疊紀末期大滅絕的化石記錄以及我們現在看到的物種分布確實遵循類似的模式--隨著海洋溫度的上升和氧氣供應的下降，海洋生物的數量明顯減少。

水溫和氧氣供應是兩個關鍵因素，隨著人類活動導致的氣候變暖，它們會發生變化。對于適應較冷氣候的物種來說，水溫升高本身就是一個風險因素。并且溫水的含氧量也比冷水少，這使得海洋循環更加遲緩并減少了深度的氧氣供應。矛盾的是，物種的新陳代謝率隨著水溫的升高而增加，因此對氧氣的需求隨著供應的減少而上升。Penn表示：“一旦氧氣供應低于物種的需要，我們預計會看到大量的物種損失。”

雖然海洋動物有生理機制從而使它們能夠應對環境變化，但也只是到了一定程度。研究人員發現，如果氣候變暖，極地物種更有可能在全球范圍內滅絕，因為它們將沒有合適的棲息地可以遷移。熱帶海洋物種的情況則可能會好一些，因為它們的特性使它們能應對熱帶地區溫暖、低氧的水域。隨著熱帶地區北部和南部的水域變暖，這些物種可能會遷移到新的合適的棲息地。然而赤道海洋已經非常溫暖且含氧量低，溫度的進一步上升--以及伴隨的氧氣減少--可能會使許多物種無法在當地居住。

研究人員報告稱，他們的模型預測的滅絕模式--跟熱帶地區相比，兩極地區的物種的全球滅絕程度更大--反映了過去大規模滅絕的模式。Deutsch和Penn在2018年發表在《科學》上的一項研究表明，代謝需氧量的溫度依賴性增加--跟火山噴發造成的氧氣供應減少相搭配--可以解釋二疊紀末滅絕前物種損失的地理模式，該滅絕滅絕了81%的海洋物種。

Penn稱，這篇新論文使用了一個類似的模型來表明，如果變暖變得足夠大，人類活動的變暖可以在類似的規模上從相同的生理機制中推動物種滅絕。他說道：“化石記錄中的緯度模式揭示了由溫度和氧氣變化驅動的預測的滅絕的指紋。”

該模型還有助于解決海洋生物多樣性的地理模式中的一個持續存在的難題。海洋生物多樣性從兩極向熱帶穩定地增加，但在赤道上卻下降了。長期以來，這種赤道下降一直是個謎--研究人員一直不確定是什么原因造成的，有些人甚至懷疑它是否真實存在。Deutsch和Penn的模型為赤道海洋生物多樣性的下降提供了一個合理的解釋--在這些溫暖的水域，氧氣供應太少，一些物種無法忍受。

Penn表示，最大的擔憂是，氣候變化將使大片的海洋同樣不適合居住。為了量化氣候在推動物種滅絕方面的相對重要性，他和Deutsch將氣候變暖帶來的未來滅絕風險跟國際自然保護聯盟(IUCN)關于當前對各種海洋動物威脅的數據進行了比較。他們發現，氣候變化目前影響了45%的面臨滅絕風險的海洋物種，但只是繼過度捕撈、交通、城市發展和污染之后的第五大壓力源。

然而，Penn表示，氣候變化可能很快就會使所有這些壓力因素的重要性消失。“極端的變暖將導致氣候驅動的滅絕，并且在本世紀末，這種滅絕將跟目前所有的人類壓力因素的總和相媲美。”