在亚热带太平洋的深处，一种世界上寿命最长的动物一直在记录着海洋的历史。
这种生物被称为夏威夷金珊瑚，生活在海面以下约 1300 英尺的树状珊瑚群中。科学家已经将它的骨骼碎片追溯到 3000 年前。
现在，科学家们正在利用这些通过一系列深海潜水采集到的碎片来证明，海洋化学成分的变化与气候变化有关。
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“结果发现，我们的记录中出现了非常明显的变化，它大约在 150 年前开始，”欧文·舍伍德 (Owen Sherwood) 说，他是一名地质学家，曾在加州大学圣克鲁兹分校做博士后研究这些珊瑚，现在在科罗拉多大学博尔德分校工作。
舍伍德继续说道，这种变化“恰逢两件大事。一是小冰河时期的结束，二是工业革命的开始。”
舍伍德和他的研究伙伴在《自然》杂志上发表了一篇关于这项研究的文章，他们谨慎地指出，他们的研究无法区分这些变化是由于地球退出小冰河时期等自然气候变化，还是人为造成的变暖所致。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学研究员，该论文的合著者汤姆·吉尔德森 (Tom Guilderson) 说：“我们无法回答这个问题。”
就像树木随着生长会增加生长年轮一样，珊瑚也会随着时间的推移在它们基于蛋白质的骨骼上增加层数。这些层中有什么取决于它们食物中的成分。
舍伍德说：“这些珊瑚以从[海洋]表层降下来的颗粒为食，并将这些物质结合到它们的骨骼中。”
探索深海之谜
为了收集珊瑚样本，吉尔德森乘坐由夏威夷海底研究实验室操作的名为“双鱼座 4 号”和“双鱼座 5 号”的载人潜水器深入海底。像著名的潜水器阿尔文一样，这些潜水器可以将乘客带到深海。
吉尔德森说：“我们会沿着等高线追踪以观察特定深度水平的动物群，或者我们可以爬上峡谷、墙壁和悬崖，寻找已知有深海珊瑚存在的特定特征。”
一旦发现有希望的样本，飞行员就会用机械臂抓住它。科学家们会小心地收集大部分死珊瑚，尽管他们也会采集一些活体样本。
然后，回到实验室，研究人员会分析珊瑚骨骼的化学组成层。
在这种情况下，科学家们正在寻找的是两种氮同位素比例的变化。
一种类型的同位素特征表明氮主要来自海洋深处的上升流。科学家们推测，随着海洋变暖，它变得更加分层，这可能会限制上升流的发生量。
这就是蓝藻的用武之地。这些微生物生活在海洋表面，可以从大气中吸收氮并将其转化为硝酸盐，这是一种浮游生物可以利用的形式。但是这种形式的氮的同位素特征与来自海洋深处的氮的同位素特征不同。
这就是舍伍德和吉尔德森在分析过去 1000 年夏威夷金珊瑚骨骼的化学组成时看到的明显变化。大约在 150 年前，氮的来源，即浮游生物等主要生产者用作食物的氮，从海洋深处转移到了大气中。
食物链底层的变化
舍伍德说：“我们研究的突破性在于，食物链的底层发生了巨大的变化，这与这些气候驱动因素相对应。”
舍伍德和吉尔德森看到这些变化的区域被称为北太平洋亚热带环流，这是一个环形洋流区域，通常被称为地球上最大的连续生态系统。
卫星观测表明，这个环流和其他环流（旋转洋流区域）一直在扩大，吉尔德森说，这项研究也支持这一发现。
他说：“环流[大小]的增加可能比人们之前认为的持续时间更长一些。”
尽管珊瑚骨骼成分的变化与小冰河时期的退出和工业革命的开始相关，但吉尔德森谨慎地指出，相关性并不等于因果关系。
研究人员还提出了氮同位素变化背后的另一种机制，即从亚洲吹来的灰尘为海洋中的蓝藻施肥，导致它们增殖。
吉尔德森说，他预计，尽管这可能起到了一部分作用，但如果它更重要，那么他们在珊瑚中看到的同位素趋势就会有所不同。
吉尔德森说，为了确定人为引起的气候变化是否是氮来源转移的幕后黑手，科学家们将不得不运行包含温室气体升高水平的海洋环流模型，并将这些模型与没有这些人为相关气候变化的模型进行比较。
吉尔德森说，现在这项研究已经发表，他可以与一些同事讨论进行这种类型的实验。
舍伍德说，研究人员还计划利用他们的样本回溯到 1000 年前，看看他们是否能看到珊瑚骨骼化学成分的其他变化。
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