有争议的海洋铁施肥能拯救鲑鱼吗?

这项被描述为“流氓”地球工程实验的行动,实际上是为恢复鲑鱼数量而做出的努力,尽管存在缺陷。

为了恢复减少的鱼类数量,海达鲑鱼恢复公司(HSRC)着手通过用铁施肥海洋来模仿火山爆发的影响。其目的是为浮游生物爆发提供缺失的养分,然后将其传递到食物网,从而恢复鲑鱼数量,同时收集海洋食物网的数据,并可能从大气中去除二氧化碳。

“如果这是一种可以管理和恢复海洋牧场健康的方法呢?”此次考察的首席科学家兼有争议的商人拉斯·乔治问道,他曾试图启动从重新造林到海洋施肥等各种二氧化碳去除计划。“这是一个小村庄的人们试图照顾他们的后院。”

不列颠哥伦比亚省海岸附近的夏伊达瓜伊群岛上的老马塞特村通过与乔治和其他人签订合同,启动了迄今为止规模最大的有意的海洋施肥工作。它授权释放了大约 110 公吨的铁粉、91 公吨常用作草坪处理剂并在其他科学实验中使用的硫酸铁肥料,以及近 20 公吨在世界各地土壤中发现的氧化铁。“这是微量营养素的富集,”HSRC 的运营主管兼公司董事贾森·麦克纳米在10 月 19 日的新闻发布会上说。“我们拿了一袋铁,把它扔到一平方公里[的海洋]上。”


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为了做到这一点,今年 7 月,HSRC 团队从夏伊达瓜伊群岛向西行驶 300 多公里,到达渔船海洋珍珠号上的海洋涡流。该区域自 1 月以来一直通过收集水样进行侦察,并且位于加拿大领海之外。该团队还使用了 20 多个自主远洋机器人,包括两个亮黄色的滑翔机和 20 个来自美国国家海洋和大气管理局的漂流机器人,来勘测现场——这项工作正在进行中。在几天的时间里,研究人员随后将 110 公吨的铁释放到渔船的航迹中,试图将水中铁的含量从万亿分之一或二份提高到 5 至 10 份,尽管两种浓度都是估计值。

卫星图像以及叶绿素丰度的地图似乎表明,铁确实在 8 月份促进了浮游生物的爆发。但问题仍然存在:这种爆发是否能够埋藏碳?它会对鲑鱼产生任何影响吗?

海洋恢复
HSRC 的基本想法源于海洋生物学以及对该地区火山爆发后果的观察。例如,在南极洲周围的南大洋和其他地方,缺乏铁限制了微型植物的生长,这一事实促使海洋生物学家约翰·马丁著名地思考:“给我半艘油轮的铁,我就给你下一个冰河时代。”

2008 年夏天,阿拉斯加阿留申群岛的卡萨托奇山爆发,将包括铁粉在内的火山矿物质远播到海上,并在阿拉斯加湾引发了浮游生物的爆发。与此同时,多年来鲑鱼回游数量的下降使研究人员预计 2008 年的幼鱼在晚年很少会回游,结果却在 2010 年在加拿大的弗雷泽河发现了创纪录的鲑鱼洄游。

乔治说:“在过去 100 年里,发生了三次火山事件,在这三次火山尘埃事件中,我们都出现了创纪录的红鲑鱼洄游。”“这是相当好的数据。”事实上,加拿大渔业和海洋部的政府科学家在今年发表在《渔业海洋学》上的一篇论文中推测,卡萨托奇火山爆发可能与 2010 年回游鲑鱼的丰度有关

但其他科学家认为,鲑鱼生物学比这更复杂。“没有证据表明该地区缺铁,”不列颠哥伦比亚大学的浮游植物研究员梅特·马尔多纳多认为,她曾在 1999 年参加了南大洋的首次实验性铁施肥巡航。“我们现在有一个项目正在研究鲑鱼,我们看到的不是浮游植物生物量发生了变化。变化的是春季爆发发生的时间。”

正如迁徙的鸟类或产卵的昆虫依赖于春季的时间,以便当它们到达特定区域时有足够的食物可用一样,鲑鱼也依赖于浮游植物爆发的时间,随后是浮游动物的爆发,然后它们会喂养小鲑鱼。正如加拿大政府科学家在《渔业海洋学》论文中指出的那样:“2010 年的惊人洄游……由于缺乏精确的生态和化学数据,可能永远是一个谜。”

然而,就 HSRC 而言,参与者只是指出他们在海上观察到的情况:从海鸟到金枪鱼,海洋生物的涌入。“观察到更多的海洋生物,”老马塞特村议会首席议员肯·雷在10 月 19 日的新闻发布会上说。

不是地球工程
该项目也不太可能埋藏大量的二氧化碳,原因很简单:新陈代谢。正如其他铁施肥实验所表明的那样,相对容易使浮游生物爆发,但很难让这种爆发沉到海底,在那里它会带走二氧化碳。相反,正如鲑鱼恢复的涓滴理论所暗示的那样,浮游生物往往会被小型动物吃掉,然后这些动物被较大的动物吃掉,直到最终,微型植物在其光合作用生命周期中吸收的所有或大部分二氧化碳在相对较短的时间内返回大气。

要在海中埋藏碳,需要促进爆发中特定物种的生长,例如硅藻——有壳藻类。当这些微小的硅壳光合作用生物死亡时,它们的尸体可能会压倒自然系统并沉到海底,正如 2004 年的科学研究巡航所证明的那样。但是,决定浮游生物爆发及其后果的物种组成仍然超出了海洋生物学的范畴,这导致参与 2004 年成功工作的研究人员之一、德国阿尔弗雷德·韦格纳极地和海洋研究所的海洋生物学家维克多·斯梅塔切克称,在现阶段,这超出了控制范围。目前尚不清楚哪些特定物种因 HSRC 释放铁而爆发,但该团队正在发送 10,000 多个水样进行分析,HSRC 团队表示,他们将分享这些数据,就像其他铁施肥实验所做的那样。预计在 11 月份对收集的数据进行初步审查,并在未来九个月内进行全面分析。

其他科学家对此持怀疑态度。2009 年,一群海洋科学家在《自然》杂志的社论中明确呼吁放弃铁施肥工作。(大众科学是自然出版集团的一部分。)“在自然变化背景下确定铁施肥的局部影响是困难的,而对渔业、海洋生物群和碳循环的影响则更加困难,”原位铁研究联盟(一个研究此类海洋施肥的国际科学家团体)的成员在给《卫报》的一封信中写道,《卫报首次报道了海达实验。“我感到不安和失望,因为这将使合法、透明的[海洋铁施肥]实验更加困难,”斯梅塔切克说。

HSRC 的乔治长期以来一直试图将此类铁施肥商业化,最臭名昭著的是通过一家名为 Planktos 的公司,该公司在 2008 年破产。商业案例是通过国际或国家排放减少市场出售此类浮游生物爆发产生的二氧化碳减少量。

国际社会在 1972 年关于防止海洋污染的伦敦公约和议定书以及《生物多样性公约》缔约方第九次会议的共识决定中都对这种海洋施肥提出了警告,尽管这些不具约束力的协议仅适用于国家政府。海洋珍珠号在海达原住民的一部分老马塞特村议会的旗帜下航行。

虽然这项实验可能会阐明铁施肥是否有可能降低大气中二氧化碳的含量,但这几乎不等于长期行星规模的变化——这是英国皇家学会对地球工程的定义。这既是乔治的希望和论点,他拒绝使用地球工程这个词,认为它是一种旨在诋毁这项海洋恢复实验的诽谤词。“我不认为我们应该用混凝土建造人工森林,并在叶片区域上滴下浓缩碱液溶液来吸收二氧化碳,”他争辩道。“我认为我们应该种植真正的树木。”

未知的未知数
然而,在海洋中培育微观“树木”并非没有意料之外的后果。浮游生物的繁殖会刺激分解海洋微小尸体的细菌大量繁殖。这些细菌会迅速消耗给定水域中的所有可用氧气,同时释放二氧化碳,从而形成一个临时的死亡区。但这样的区域并非完全死亡。相反,它们为其他细菌的生长提供了理想条件,而这些细菌反过来会产生更强效的温室气体,如一氧化二氮甲烷

虽然这次浮游生物的繁殖在9月份就消退了,但这种情况是否发生仍然未知。尽管如此,国际社会的关注似乎并没有减缓HSRC释放更多铁的兴趣。“这是我们商业计划的一部分,”麦克纳米在10月19日的新闻发布会上说。

这可能归结于资金问题。最初的实验由奥尔德马塞特村议会出资250万美元,这笔借款占这个拥有2500人的村庄年度预算的20%以上。根据环保组织“生活海洋协会”发布的文件,在2011年2月的贷款批准中,为这次考察提供资金的银行对该项目的合法性和合理性都提出了担忧,包括是否会出售任何碳信用额度来帮助抵消费用。

律师詹姆斯·斯特雷斯在新闻发布会上辩称:“最终,就奥尔德马塞特人民而言,只有一个陪审团会决定这项实验是否成功。这个陪审团现在就在北太平洋,它将由数百万条鲑鱼组成,它们将在2014年夏天做出裁决。”

正如首席议员瑞在同一次新闻发布会上所说:“近年来,我们的海洋发生了一些事情。鲑鱼不见了。” 向海洋倾倒铁是否能够影响这种损失,或者对大气中二氧化碳浓度的上升产生任何影响,仍有待证明。

安妮·卡塞尔曼提供了额外的报道。

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