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— 《进步者日报》编辑部 / La rédaction
全球海洋吸收了人类活动所排放二氧化碳的近三分之一。这一过程正在深刻改变海水的化学成分。自工业时代以来，表层海水的酸度已增加近30%，由此引发了一系列对海洋生物及其所依赖生态系统的连锁冲击。这一现象与全球变暖密切相关却又独立存在，正在悄然重塑地球的运行方式。
海洋化学正在改变
海洋是地球的天然缓冲器。它吸收大气中的二氧化碳，从而抑制温室效应。但这一功能有其代价：海洋化学成分随之改变。二氧化碳溶入海水后，与水反应生成碳酸（H₂CO₃）。碳酸不稳定，迅速释放氢离子（H⁺）。氢离子浓度越高，酸度越强。数十年的数据显示，海洋表层水的平均pH值已从前工业时代的约8.2降至今天的8.1。由于pH值采用对数刻度，这0.1个单位的下降，实际对应酸度上升了约26%至30%。
这种变化在空间上并不均匀。北极和南大洋等极地的冷水比温暖海域吸收更多二氧化碳，因此酸化更为迅速。沿各大洲西海岸——如加利福尼亚和秘鲁近海——深层海水上涌（upwelling）将天然高浓度二氧化碳的海水带至表层，形成局部酸度尤为突出的区域。
酸度上升最直接的后果，是碳酸根离子（CO₃²⁻）浓度的降低。碳酸根离子是众多海洋生物构建贝壳和骨骼的基础原料。当氢离子增多时，碳酸根离子倾向于与之结合，转化为碳酸氢根离子（HCO₃⁻），可用于生物矿化的比例因此减少。在酸度最高的条件下，海水甚至会对已有的钙质结构产生腐蚀，导致其溶解。
珊瑚与贝类首当其冲
钙化生物是这一化学变化的直接受害者。珊瑚礁庇护着约四分之一的海洋生物多样性。碳酸根离子减少会减缓珊瑚生长、削弱其骨骼，使其在风暴和侵蚀面前更加脆弱。海水升温带来的珊瑚白化——共生藻类（虫黄藻）被排出——进一步加剧了这一处境。2024年4月，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）正式确认了第四次全球珊瑚白化事件，波及三大洋盆。酸化削弱了珊瑚从白化中恢复的能力。珊瑚礁的退化直接威胁着依赖旅游业和渔业的数百万人的生计，也削弱了海岸线的天然防护屏障。
翼足类动物——一种被称为”海蝴蝶”的小型浮游蜗牛——是鲑鱼、鲭鱼和鲱鱼的重要食物来源。它们由霰石（一种易溶的碳酸钙）构成的薄壳，在酸化的海水中会溶解。实验室实验显示，在本世纪末预期的酸化条件下，仅需数天，壳体即出现可见腐蚀。它们种群的崩溃，将直接冲击以其为食的鱼类资源。
牡蛎、贻贝、蛤蜊等双壳类软体动物同样难以正常构建贝壳。美国西北海岸孵化场的研究表明，局部酸化事件导致牡蛎幼虫在形成第一层壳时大量死亡。华盛顿州牡蛎产业因此遭受重大经济损失，被迫投资水化学实时监测系统。螃蟹、龙虾等甲壳类动物，以及海胆、海星等棘皮动物，其发育、代谢和繁殖也均受到影响。
对生态系统的连锁冲击
酸化的影响远不止于钙化生物。海水pH值的改变干扰着多种生物学和生理学过程。研究发现，小丑鱼幼虫的嗅觉受到影响，探测天敌和定位适宜栖息地的能力下降，存活率随之降低。另有研究表明，酸化可通过作用于GABA-A受体干扰某些鱼类的神经功能，导致行为异常、风险意识降低。
这些扰动沿整个食物网向上传导。翼足类动物及其他食物链底层生物的减少，将压缩其捕食者的食物来源，影响具有商业价值的鱼类种群乃至鲸鱼等海洋大型动物。珊瑚礁退化意味着数千种物种失去栖息地，海岸线也将失去抵御侵蚀和风浪的天然屏障。据估算，珊瑚礁每年提供的商品和服务价值数千亿美元。
不确定的未来与临界点
科学家们尤为担忧酸化与海洋变暖、低氧化三重压力的叠加效应。这三种因素协同作用，综合影响往往超过各自单独危害之和。在更酸、更暖的海水中，生物维持内部平衡需要消耗更多氧气，而氧气恰恰也在减少。多重压力将海洋生态系统推向临界点，一旦越过，变化可能既迅速又难以逆转。
地球历史提供了前车之鉴。约5600万年前的古新世-始新世极热事件曾引发深海底栖生物大规模灭绝。而当前酸化的速度与人为排放直接相关，估计至少是地球过去数千万年间任何自然酸化速度的十倍。这种速度使物种几乎没有时间通过进化来适应，大规模灭绝的风险随之上升。
对沿海社区的经济冲击
海洋酸化的影响不局限于生态层面，它对依赖海洋的社区造成直接经济损失。全球贝类养殖业（牡蛎、贻贝、蛤蜊）每年市场规模逾70亿美元。软体动物幼虫在形成第一层壳的最初数小时内，对酸化最为敏感。早在2007年，美国太平洋西北海岸的牡蛎孵化场就因深层海水上涌酸化而出现大规模幼虫死亡。俄勒冈州Whiskey Creek贝类孵化场某些年份损失了高达80%的产量，此后才建立起实时pH监测系统。
珊瑚礁通过旅游、渔业和海岸防护每年创造约360亿美元的经济价值。仅澳大利亚大堡礁一处，每年就为国民经济贡献64亿澳元，并支撑6.4万个就业岗位。生态系统退化还威胁着热带地区数亿人的粮食安全。据联合国粮农组织（FAO）统计，全球约30亿人以海产品作为动物蛋白的主要来源；在太平洋某些岛屿社区，鱼类提供了90%的蛋白质摄入。珊瑚礁栖息地退化和海洋食物链紊乱导致的渔业资源减少，将进一步加剧这些脆弱地区的粮食不安全状况。
IPCC的预测与应对路径
政府间气候变化专门委员会（IPCC）的预测描绘了一个令人忧虑的前景。基于不同社会经济路径（SSP），气候模型预计酸化将贯穿整个21世纪。在极高排放情景（SSP5-8.5）下，表层海水的平均pH值到2100年可能降至7.7至7.8——这一酸度水平在地球上已有数百万年未曾出现，届时生态系统将发生深刻变化。低排放情景（SSP1-2.6）则假设各国采取符合《巴黎协定》目标的有力气候行动，可将pH值的下降幅度控制在较低范围，并在本世纪末前稳定酸化趋势，但在数百年的时间尺度内，海洋恢复至前工业时代的状态并不现实。
海洋系统的惯性决定了，即便今天立即停止所有二氧化碳排放，酸化仍将持续数十年才会开始缓慢逆转。减少全球二氧化碳排放是唯一的长期解决方案。局部适应措施也在探索之中：恢复海草床和红树林可以固碳，并为海洋生物创造局部碱度庇护区；辅助选育耐酸珊瑚和软体动物的研究也在推进。但科学界的共识是，这些局部措施虽有价值，无法替代针对根本原因——人为二氧化碳排放——的全球性行动。
参考文献
- NOAA. Ocean Acidification, noaa.gov
- NOAA. 4th Global Coral Bleaching Event, noaa.gov
- EPA. Effects of Ocean and Coastal Acidification on Marine Life, epa.gov
- IPCC AR6 WG1. Chapter 5 - Global Carbon and Biogeochemical Cycles, ipcc.ch