科学家们正在通过深入研究全球海洋过去经历的升温情况，寻找气候变化如何影响海洋生物的线索。
通过对海洋沉积物数据的分析，加州大学戴维斯分校的研究人员发现，上次地球在上次冰河时代末期经历重大温度变化时，东太平洋大陆边缘的海洋氧气含量急剧下降。这些发现引发了人们的担忧，即变暖条件是否会导致海洋某些区域变得不适合需要氧气才能生存的各种海洋生物居住。
研究人员特别关注被称为缺氧区（OMZ）的区域，这些区域是天然存在的，位于富氧表面之下中间水域中的低氧区域。
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在大约2万年前的冰川期，这些区域并不存在。但在现代海洋中，它们存在于世界各地的中间水域中。冰河时代结束后数千年，低氧水域开始扩张，直到大约1.4万年前的冰消期中期达到顶峰。在某些地方，扩张发生得更快，不到一百年就完成了。
研究人员分析了存档的沉积物岩心样本数据，以绘制东太平洋四个区域的海洋氧气浓度图——从亚北极地区到赤道太平洋。
最大的缺氧区出现在中美洲和南美洲西海岸的洪堡洋流沿岸。极低氧区域的垂直范围巨大，从海平面以下110米到3000米以上（360到10170英尺）。今天，同一地区的缺氧区范围要小得多，从海平面以下约100米到500米（128到1640英尺）不等。
根据这项研究，这些区域的扩张与冰消期的峰值非常吻合。
死螃蟹是升温的早期迹象吗？
加州大学戴维斯分校博德加海洋实验室的博士后研究员、该研究的主要作者莎拉·莫菲特（Sarah Moffitt）说，这项研究可能预示着现代缺氧区附近地区未来将面临环境和经济问题。
她说：“我们希望以一种对关注现代世界海洋系统的人们有意义的方式呈现[研究]，”她补充说，研究人员已经记录了海洋内部氧气浓度的变化。“我们想了解这些系统——它们是稳定的还是有反应的？我们需要关于这些类型的环境对全球规模变化有多敏感的信息。”
该研究的作者惊讶于海洋对过去全球气候变化的敏感程度，这表明当前海洋系统可能不像它们看起来那么稳定，她说。
2008年之前的研究估计，到2100年，缺氧（氧气非常少）水的数量可能会增加50%，氧气总下降幅度为1%到7%。
俄勒冈州立大学综合生物学系助理教授弗朗西斯·陈（Francis Chan）说：“人们普遍认为气候变化会改变海洋中的氧气浓度。”他研究俄勒冈海岸附近、更靠近内陆的海洋氧气浓度水平。他研究的缺氧区与莫菲特的研究中的缺氧区有些不同——它们的上缘深度为600米，而不是100米。
根据陈的说法，目前海洋氧气浓度的变化是否是气候变化影响的早期迹象，目前尚无定论，尽管可能已经对海洋生物产生了一些影响。他听说螃蟹渔民的捕获量较低，而且他们捕捞上来的死螃蟹更多。还有一些传闻证据表明，鱼类比过去向上移动到水柱中的位置更远，这可能是因为缺氧区扩大了。
他说：“这是我们正在密切关注的事情。”
解读海洋“分层蛋糕”背后的奥秘
导致海洋氧气水平下降的复杂因素组合使得对这种现象的研究更具挑战性。
莫菲特说：“这种科学的问题在于它真的很混乱，因为有一整套物理过程会影响海洋内部，”她补充说，这项研究没有详细分析导致现代氧气损失的机制。
陈说，思考氧气在海洋中如何分布的简单方法是将其比作分层蛋糕。在最表面，海洋与大气密切接触，水域富含氧气，但深入海洋，氧气水平会越来越低。
不时地，缺氧水会与表面的水混合。这可以通过俯冲发生，即特别冷和咸的表面水变得足够密集而沉入缺氧水中。这个过程通常是由海冰和海洋表面洋流的形成驱动的。
莫菲特说，其他时候，缺氧的水会通过一种称为上升流的过程上升到地表水中，这种上升流更多的是由大气过程驱动的。
蒙特利湾水族馆研究所的资深科学家弗朗西斯科·查韦斯（Francisco Chavez）也研究缺氧区，他说，氧气水平还受到海洋植物、藻类和浮游植物光合作用的影响。像太平洋年代际涛动这样的长期气候周期也被认为会产生影响。
随着温度升高，海洋的水混合系统开始出现问题。由于温度较高，表层海洋就像一个盖子，阻止氧气进入更深层。根据陈的说法，随着温度升高，这个盖子会变得越来越强。
任何在盛夏跳进湖里的人都熟悉这种分层现象。即使水面相对温暖，靠近底部的水温也会明显下降。
加州海岸面临的多重威胁
像莫菲特的研究这样的古海洋学研究只是研究人员试图了解当今海洋的方法之一。
莫菲特指出，重要的是要认识到上一个冰河时代末期的差异，这是由于地球绕太阳轨道的变化而发生的，而当前的变暖是由人为造成的温室气体排放驱动的。
陈说，这项研究很有趣，因为它侧重于地质学上的近期历史。
他说：“这项研究没有告诉我们很多关于近岸的情况。它更侧重于大陆边缘；那是离岸65到75海里。”
研究人员假设，加州沿海地区的上升流基本上是将深海缺氧水输送到沿海地区，使该地区尤其缺氧。
陈说：“由于我们已经从一个很低的数字开始，因此任何低于该值的变化都可能产生非常严重的后果。”
太平洋海岸线不仅面临着低氧水平的风险，还面临着溶解的二氧化碳浓度较高，这正在增加水的酸度。
他说：“我认为很长一段时间以来，我们都在谈论珊瑚礁的脆弱性。实际上，事实证明，像美国西海岸这样的地方由于洋流和低氧而很脆弱。”
其他研究人员，如查韦斯，对低海洋氧水平的短期风险持更为怀疑的态度。
他说：“由于这些动态过程，随着大气高低气压在更温暖的世界中加剧，你可以超越一些分层。”
虽然加州海岸线的氧气水平可能已经下降了十多年，但查韦斯表示，在未来10年、20年甚至50年内，这种下降不太可能产生直接的结果。
他说：“如果我们现在继续走这条路，几百年后，我们将面临严重的问题。”
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