科学家们早就知道，由于气候变化，海洋正在酸化。海洋吸收人类活动产生的大气中二氧化碳已被充分记录，以及它对贝类等海洋生物造成的危害。
但是淡水呢？它也在吸收大气中的碳吗？一篇新的论文今天发表在《当代生物学》上，首次提出了一些证据，表明答案可能是肯定的，但也许方式与海洋中发生的方式不同。
在这项新的研究中，研究人员报告说，在德国的四个水库中，二氧化碳显着增加，并且在35年内，相应的pH值下降了约0.3。他们分析了当地鲁尔区机构从1981年至2015年收集的数据，该机构监测饮用水，并且能够通过考虑温度、水密度、pH值、离子种类分布和总无机含量的变化，来记录二氧化碳水平随时间的变化。
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淡水酸化研究至今滞后的一个关键原因是，确定大气中的碳如何影响这些生态系统需要复杂的建模，并且远不如海洋中发生的情况那么明确，据研究作者、德国波鸿鲁尔大学的水生生态学家琳达·魏斯称。在海洋中，来自大气中的二氧化碳溶解到海水表面，形成碳酸。然而，湖泊等淡水会接收来自分解的有机和无机物质的各种二氧化碳来源，这使得科学家很难区分大气中二氧化碳升高与这些其他元素的直接影响。
湖泊中的二氧化碳水平通常很高，并且因湖泊而异，这取决于附近生态系统的类型、农业等土地利用、湖泊和流域的大小、降水量，以及某些类型的土壤和岩石比其他土壤和岩石吸收更多的二氧化碳。二氧化碳水平也会随季节变化而变化，随着秋季树叶掉落和冬季结冰或动物经历生命周期而变化，甚至每天都在变化，由于夜间温度变化和藻类在夜间无法进行光合作用而升高。所有这些都使得辨别长期趋势变得更加困难。魏斯使用的数据集非常不寻常，因为它在35年的时间里监测了这些无数因素，使研究人员能够得出结论，他们在水库中看到的二氧化碳增加确实是由于大气中二氧化碳增加造成的。
淡水生态系统吸收人类燃烧化石燃料产生的二氧化碳的主要方式可能与海洋中发生的方式不同。在湖泊和水库中，额外的大气二氧化碳滋养周围的植被，全球气温升高延长了生长期。随着湖泊内外植物的生长变大和/或繁殖，当它们死亡时可用的有机碳量以及它们在土壤中分解的速度都会增加。然后，降水将其冲刷到湖泊和其他淡水系统中。
国际可持续发展研究所实验湖区（安大略省58个小湖泊的天然实验室）的研究科学家斯科特·希金斯说，尽管一些湖泊也可以像海洋一样在其表面吸收二氧化碳，但这些其他来源的有机和无机碳的增加可能是主要因素。事实上，一些湖泊的二氧化碳含量高于大气，因此它们会将二氧化碳从水中释放到空气中，他说。
为了他们的研究，魏斯和她的团队还记录了较高二氧化碳水平对食物网底部的淡水甲壳类动物的影响——特别是两种水蚤，也称为水蚤。多项研究表明，二氧化碳的增加使得海洋动物更难形成贝壳，并会削弱它们的感官，使它们更容易受到捕食者的攻击。一些研究表明，实验室中的淡水物种也受到类似的影响。但是水蚤，魏斯感兴趣的生物，尚未被研究。
当水蚤感知到捕食者时，它们会竖起头盔并部署称为“颈齿”的尖刺来保护自己。为了测试二氧化碳升高可能如何影响它们的防御机制，魏斯在实验室中将库存水蚤暴露于二氧化碳水平，范围从略高于全球淡水中观察到的最高水平到比最高水平高约60%，以模拟最坏的情况。研究人员发现，当暴露于较高二氧化碳水平时，这些生物更难感知捕食者并部署它们的防御措施。
魏斯说她使用实验室动物是因为它们已被充分研究：“我们知道它们做什么或者应该做什么。” 但希金斯指出，这可能会产生误导性的结果：魏斯测试的动物以前从未接触过如此高的二氧化碳浓度。这可能与野生动物的经历不同，野生动物必须适应湖泊和水库中随季节和全天定期变化的二氧化碳水平。“随着时间的推移，湖泊正在经历相当多变的二氧化碳浓度，所有生活在其中的生物也是如此，”他说。尽管仍然未知，但生活在如此复杂的水化学环境中最终可能会帮助淡水植物和动物适应地球不断上升的二氧化碳水平。