科学家首次提供了实验证据，证明二氧化碳排放量的增加正在损害野外的珊瑚礁。
由加利福尼亚州斯坦福市卡内基科学研究所的气候科学家肯·卡尔代拉领导的团队，使用一种碱性物质来改变澳大利亚东海岸大堡礁一处小型环礁的 海水化学成分。由此导致的海水酸度下降模拟了工业化前的海洋条件。
结果，环礁中珊瑚礁的生长速度提高了近 7%——这表明目前的二氧化碳排放通过使海水酸性更强而减缓了珊瑚的生长。“我们首次在自然生态系统中提供了证据，证明海洋酸化已经影响了珊瑚礁，”卡尔代拉说。
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发表在《自然》杂志上的这些发现与实验室研究的结果一致，表明当海水变得更酸时，珊瑚和其他用白垩状碳酸钙建造外壳的生物会受到损害。这种化学变化会减缓碳酸钙外壳和骨骼的生长，甚至会溶解它们。今天的海洋已经比工业革命前酸性高出 30%。卡尔代拉说，如果目前的趋势继续下去，到本世纪中叶，海洋酸化可能会使珊瑚陷入永久衰退的状态。
海的变迁
华盛顿州西雅图国家海洋和大气管理局的化学海洋学家理查德·费利说：“这项研究的意义在于它不是在实验室里完成的，因此您实际上看到了野外的反应。”
费利是一个团队的成员，该团队从 2008 年开始在美国太平洋西北海岸的牡蛎孵化场进行了一系列类似的实验。通过控制管道输送到室内孵化场的海水化学成分，科学家们能够抵消酸化并提高牡蛎产量。
卡尔代拉及其同事的实验是首次在自然珊瑚礁环境中分离出酸化的影响，尽管之前的一项研究在部分封闭大堡礁小区域的“水槽”中改变了 pH 值。
研究人员之前已经在野外记录了珊瑚礁的损害，但确定起作用的因素可能很棘手。在许多情况下，珊瑚面临着来自海水变暖、沿海污染和过度捕捞的多种危害。
这促使大多数研究海洋酸化的研究人员在实验室工作，在那里他们可以控制和分离各种混杂因素——但这些研究必然侧重于个别珊瑚物种，而不是整个珊瑚礁生态系统。
对于卡尔代拉的团队来说，在天然珊瑚礁上设计和进行实验被证明非常困难。但他们的研究地点，大堡礁南端的浅环礁一树礁的地理位置对他们有所帮助。岛上的两个泻湖在高潮时被淹没，但在低潮时暴露出来——并与海洋隔离。每天一个小时，海水从一个泻湖通过珊瑚礁流到另一个泻湖。
时光倒流
在 15 天的时间里，卡尔代拉的团队通过释放氢氧化钠或碱液以及一种非反应性染料来提高上层泻湖的碱度。在另一个为期七天的时间里，他们只释放了染料。通过测量上游和下游两种添加剂的浓度，科学家们能够计算出当海水化学成分改变时，整个珊瑚礁的钙化总体增加量。
卡尔代拉说，他的团队前两次到环礁的考察未能提供清晰的数据，因为该团队正在测量碱液浓度的微小差异——相当于在 30-40 米的珊瑚礁上撒上几汤匙碱液。在其第三次也是最后一次考察中，该团队增加了采样站，并使用更精确的仪器来分析水化学。“我们在这些时间尺度上正在逼近可检测性的极限，”他说。
原则上，该实验支持这样一种观点，即人类可能有一天能够人为地抵消海洋酸化，并保护一些珊瑚礁免受海洋酸化的影响。但卡尔代拉表示，在任何重要的规模上追求这一策略都是不可能的——而减少二氧化碳排放要明智得多。
加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯海洋研究所的海洋生态学家大卫·克莱恩说，研究结果为减少排放将有助于珊瑚礁带来了希望。“这是一线曙光，表明如果我们真的在政治上对气候变化采取行动，珊瑚礁就可以做出反应，”他说。
目前，卡尔代拉的团队正在计划一项定于 9 月进行的第二次实验，这将有助于他们了解未来可能出现的海洋状况。研究人员不会在海水中添加抗酸剂，而是会添加二氧化碳来提高酸度，达到如果排放量继续上升到 2100 年的预期水平。
本文经许可转载，并于 2016 年 2 月 24 日首次发表。