海洋酸化可能会侵蚀鲨鱼的牙齿和鳞片

鲨鱼是世界上最强大的掠食者之一，但它们在海洋食物链顶端的位置可能受到海洋变暖和酸化的威胁。随着海洋中二氧化碳水平的升高，水体的酸度增加，鲨鱼的牙齿和鳞片可能会开始腐蚀，从而损害它们的游泳、捕猎和进食能力，这是今天发表在Scientific Reports上的研究结果。

该研究的资深作者，南非斯泰伦博斯大学和国家农业、林业和渔业部的渔业生物学家卢茨·奥尔斯瓦尔德说，最终，鲨鱼可能会被取代顶级掠食者的地位，从而扰乱整个海洋食物网。“一些较大的物种，如大白鲨，也已经高度濒危，因此这可能会将它们消灭。”

奥尔斯瓦尔德和南非环境事务部的海洋研究员萨里卡·辛格在喝啤酒时偶然想到了他们研究的想法。辛格意识到啤酒和许多其他碳酸饮料的高酸度会导致人类牙齿腐蚀，因此她想知道酸性更高的海水可能对鲨鱼牙齿产生什么影响。

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大多数关于海洋酸化的研究都关注于构建贝壳或其他钙基结构的物种，包括珊瑚和贝类。可能是因为鲨鱼体型较大且难以处理，而且由于其中许多物种濒临灭绝，迄今为止只有少数研究关注酸化可能对这些动物产生的影响。只有一篇论文研究了pH值（衡量物质酸碱度的尺度）对鲨鱼皮肤齿状鳞或鳞片的影响。这项针对北大西洋的小斑点猫鲨的研究未发现显著影响。但其结果可能受到研究人员使用的二氧化碳浓度相对较低的限制，而世界海洋许多地方已经存在高水平的酸度。

奥尔斯瓦尔德、辛格及其同事专注于膨胀毒牙鲨，这是一种小型、底栖的南非猫鲨，易于处理且未濒临灭绝。鲨鱼的牙齿非常小，因此该团队决定研究酸化对动物相对较大的鳞片的影响。（由于鲨鱼的牙齿和鳞片都是由一种叫做牙本质的磷酸钙材料制成的，研究人员预计对牙齿的影响与对鳞片的任何影响相似。）

研究人员在南非开普敦的一个港口捕获了膨胀毒牙鲨，并将它们运送到一个政府研究水族馆，鱼在那里适应了四个月。他们将13条鲨鱼分为对照组和实验组。对照组动物留在pH值为8.1的微碱性水族馆中，与海洋的pH值相匹配，而研究人员逐渐将实验组动物的水的pH值降至7.3，这是如果二氧化碳排放继续下去，预计到2300年海水将达到的水平。（在包括南非和加利福尼亚州附近海域在内的一些地区，pH值可能已经降至7.3或更低，具体取决于盛行的海流和风。）

两个月后，电子显微镜分析显示，鲨鱼齿状鳞中的钙和磷酸盐浓度显著降低。实验组约25%的鳞片受损，而对照组仅为9%。“如果[仅仅两个月后]溶解已经可见，人们只能推测一年或更长时间后鲨鱼会变成什么样，”挪威科技大学的生物学家弗雷德里克·朱特费尔特说，他没有参与最新的研究，但与人合著了唯一另一项关于酸性条件下鲨鱼鳞片的研究。“齿状鳞溶解增加可能会对鲨鱼产生严重后果，原因有很多。”

然而，奥尔斯瓦尔德说，影响可能因物种而异。膨胀毒牙鲨是伏击猎物的久坐不动型掠食者，因此腐蚀的鳞片可能不会影响它们的捕猎能力。但对于在开阔水域游泳的较大物种，如大白鲨，鳞片在流体动力学中起着重要作用。一项研究发现，鲨鱼齿状鳞可使游泳速度提高高达12%。因此，受损的齿状鳞可能会减慢鲨鱼的速度，使其更难捕获猎物。鳞片还可以保护雌性免受雄性在求偶期间的咬伤，并帮助一些鲨鱼物种防御其他掠食者。同样，牙齿腐蚀对某些物种的打击可能比其他物种更大。

其他钙化生物群体（酸化对其的影响已得到更充分的研究）也显示出这些广泛的差异。奥尔斯瓦尔德和他的同事观察到，龙虾在面对酸化时相当有弹性，而鲍鱼的生长速度明显较慢，“它们的壳看起来很糟糕，”他说。“许多动物在远古时代甚至在更酸性的条件下幸存下来，但我们也知道许多物种被消灭了，”奥尔斯瓦尔德说。“一个教训是，你必须逐个物种进行测试。”