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氣候變化不僅對陸地生物構(gòu)成威脅，也對尚未充分開發(fā)的深海生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。深海動物已經(jīng)適應(yīng)了穩(wěn)定和極端的環(huán)境，因此它們特別容易受到溫度和食物供應(yīng)變化的影響。這就提出了一個至關(guān)重要的問題：到底哪些環(huán)境因素對深海生態(tài)系統(tǒng)最重要，以及它們可能遭受怎樣的破壞？

深海是地球上最神秘的生態(tài)系統(tǒng)之一。持續(xù)不斷的人類活動引起的氣候變化和地球工程技術(shù)可能會在未來幾十年內(nèi)顯著改變海洋棲息地。這些技術(shù)旨在減輕氣候變化的影響，但同時也可能對深海環(huán)境造成未知的長期影響。

△ 圖源：綠會融媒

面對這些挑戰(zhàn)，了解深海生態(tài)系統(tǒng)如何響應(yīng)氣候變化變得尤為重要。然而，由于生物監(jiān)測通常只關(guān)注短期變化，捕捉深海生態(tài)系統(tǒng)長期環(huán)境驅(qū)動因素的能力有限，這使得預(yù)測和理解這些生態(tài)系統(tǒng)的長期變化變得復(fù)雜。

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，科學(xué)家們轉(zhuǎn)向研究深?；涗?。這些記錄提供了一個獨特的視角，幫助我們理解深海生態(tài)系統(tǒng)及其動物群在過去數(shù)十萬年中是如何適應(yīng)環(huán)境變化的。通過這些研究，我們可以更好地預(yù)測未來氣候變化對深海生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響，并為保護這些脆弱的生態(tài)系統(tǒng)制定策略。

香港大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院、太古海洋科學(xué)研究所和氣候與碳中和研究所，以及普林斯頓大學(xué)地球科學(xué)系的研究人員共同領(lǐng)導(dǎo)的一項研究，揭示了過去50萬年來南大洋深海生態(tài)系統(tǒng)的演變過程。研究表明溫度變化和食物輸入在塑造深海生態(tài)系統(tǒng)方面發(fā)揮了不同的作用。該研究發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology）。

深海溫度穩(wěn)定，即使在長時間尺度上也只發(fā)生微小的變化。深海生物對這種穩(wěn)定的環(huán)境有很高的適應(yīng)性，這使它們對即使是輕微的溫度波動也特別敏感。

與地表水不同，深海由于缺乏陽光而缺乏初級生產(chǎn)力，這阻礙了浮游植物的生長和光合作用。相反，深海生物依賴于從海洋表面下降的食物，被稱為顆粒有機物質(zhì)或海洋雪，其中包括死亡的浮游生物，這是生活在深海海底的生物的主要食物來源。

△ 圖源：綠會融媒

研究團隊利用從50萬年前的沉積物巖心中提取的深海化石的數(shù)據(jù)開展研究，數(shù)據(jù)清楚地表明，溫度和食物輸入在長期尺度上顯著改變了深海群落和物種種群。

研究人員表示：“重要的是，不僅要通過了解地球上的生態(tài)系統(tǒng)如何運作來推進基礎(chǔ)科學(xué)，還要應(yīng)對人類引起的氣候變化帶來的日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)?！?/p>

隨著全球?qū)Τ掷m(xù)的人類活動引起的氣候變暖及其未來的升級，科學(xué)家和工程師正在努力開發(fā)緩解技術(shù)來應(yīng)對氣候變化。這些地球工程技術(shù)統(tǒng)稱為海洋氣候干預(yù)措施（OBCI），包括海洋二氧化碳去除（mCDR）等方法，其目的是將碳或二氧化碳放入并儲存在深海沉積物中來減少未來的變暖，由于低溫和高壓環(huán)境，它們在深海沉積物中保持穩(wěn)定。

海洋二氧化碳去除的一個突出例子是鐵施肥，即在海洋表面添加鐵以增強初級生產(chǎn)力，從而增加有機碳沉入深海海底的過程。雖然海洋二氧化碳去除等海洋氣候干預(yù)措施的技術(shù)先進，幾乎可以實施，但它們尚未大規(guī)模部署。其中一個主要的擔(dān)憂是這些技術(shù)將如何影響深海生態(tài)系統(tǒng)。

研究人員之一的Yasuhara教授說：“深海覆蓋了地球表面的40%以上，其生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱。深海還蘊藏著無數(shù)尚未被發(fā)現(xiàn)的物種。絕大多數(shù)物種對我們來說仍然未知。我們的研究使用了過去50萬年深海沉積物核心的化石記錄，表明由塵埃輸入引起的天然鐵肥變化以及由此產(chǎn)生的表面生產(chǎn)力增強所驅(qū)動的溫度和食物輸入，已經(jīng)以不同的方式實質(zhì)性地改變了深海生態(tài)系統(tǒng)?！?/p>

“這意味著我們在對這個重要而脆弱的生態(tài)系統(tǒng)做出決定時必須謹(jǐn)慎。需要進行仔細(xì)的生態(tài)系統(tǒng)影響評估，逐案評估人類引起的變暖或涉及地表生產(chǎn)力變化的 海洋二氧化碳去除是否更具危害性。只有這樣，我們才能就是否繼續(xù)進行海洋二氧化碳去除做出謹(jǐn)慎而明智的決定?！?/p>

Yasuhara教授還表示，南大洋可以被視為“煤礦里的金絲雀”，因為它是全球海洋環(huán)流和氣候系統(tǒng)的關(guān)鍵敏感區(qū)域?！拔覀兊难芯繌娬{(diào)了深海生態(tài)系統(tǒng)的敏感性。在這一地區(qū)需要加強深海生物監(jiān)測工作，因為它可以提供氣候變化的早期預(yù)警信號。研究還表明，南大洋深海生態(tài)系統(tǒng)的當(dāng)前形態(tài)是在43萬年前形成的。

研究結(jié)果預(yù)測，如果未來人類活動引起的氣候變暖削弱了從大西洋到南大洋再到太平洋的全球深水環(huán)流，南大洋的深海生物多樣性熱點可能會減少甚至消失。

【參考資料】

Yasuhara, M., Huang, H. H. M., Chong, R. W. K., Hong, Y., Iwatani, H., Zhang, J., ... & Ikehara, M. (2024). Climatic forcing of the Southern Ocean deep-sea ecosystem.Current Biology.

https://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(24)01567-7?_returnURL=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0960982224015677?showall=true

https://phys.org/news/2024-12-years-fossil-reveal-climate-impacts.html

https://www.hku.hk/press/press-releases/detail/28013.html

來源：海洋與濕地、化石網(wǎng)