本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
“更多的是，” 洛拉克斯厉声说道。（他怒火中烧。）
“请允许我说几句关于格鲁皮蒂-格鲁普的话。
你的机器日夜不停地运转
制造格鲁皮蒂-格鲁普。还有施洛皮蒂-施洛普。
你如何处理这些剩余的粘液呢？...
我来告诉你。你这个肮脏的老万事乐先生，你！
“你正在污染蜂鸣鱼嗡嗡作响的池塘！
它们再也无法嗡嗡作响了，因为它们的鳃都糊住了。
所以我把它们送走了。哦，它们的未来一片惨淡。
它们将用鳍行走，并且会非常疲惫
为了寻找一些不那么污浊的水。”
政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告 总结道：“生物体对海洋酸化的反应知之甚少，可能会导致海洋 碳循环 发生进一步变化，其后果难以估量”（Bindoff et al., 2007）。 自该报告发布以来的三年里，海洋酸化已成为海洋科学的主要研究领域。 尽管海洋缓冲地球以应对不断上升的二氧化碳浓度，但这样做是以自身化学为代价的。
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如果您还没有注意到，海洋真的很大，实际上有 13 亿立方千米（3.12 亿立方英里）大。 海洋的 pH 值徘徊在 8.1 左右。 由于海洋非常巨大，因此需要很大的力量才能使 pH 值升高或降低。 在 pH 值 8.1 时，碳酸盐系统由 90% 的碳酸氢盐、9% 的碳酸盐和仅 1% 的溶解二氧化碳组成。 当我们将格鲁皮蒂-格鲁普和施洛皮蒂-施洛普排放到大气中时，海洋会尽最大努力通过平衡其与空气的化学成分来缓冲地球。 因此，酸平衡被降低，因为虽然碳酸盐系统中每种成分的浓度都在增加，但氢离子的增加是以碳酸根离子为代价的，而碳酸根离子是海洋钙化生物创造外壳所需要的（Doney et al., 2009）。
二氧化碳在海洋中的命运。
钙化生物存在于海洋的所有区域，从深海海底到远洋开放水域，从近岸到远海，以及各种深度。 碳酸盐在较浅的深度溶解得更快，而大多数分泌碳酸盐的动物，如珊瑚和双壳类软体动物，都生活在较浅的深度。 碳酸盐在寒冷的极地水域中也以更快的速度溶解，那里是翼足类软体动物和有孔虫等浮游钙化生物的大量种群的家园。 当生物体利用碳酸钙时，它以两种形式存在——方解石和文石。 化学差异可能很细微，但结果却截然不同。 文石在浅得多的深度溶解，具体取决于您在海洋中的位置，深度为 0.5 至 3 公里，而方解石在 4.2 至 5 公里深度溶解。 许多动物，如软体动物和珊瑚，都使用文石形式。 IPCC 的“一切照旧”二氧化碳排放模型预测，到本世纪末，高纬度水域将相对于文石处于不饱和状态 (Orr et al., 2005)。 该模型假设我们不会改变排放行为，也不会降低当前二氧化碳输入大气的速度。
为了理解我们输入的二氧化碳如何反馈到极地食物网，我们可以使用不起眼的翼足类软体动物，俗称海天使，因为它具有类似翅膀的（ptero-）足（-pod），作为一个案例研究。 翼足类软体动物特别容易受到海洋酸化的影响，因为它们的碳酸盐外壳非常薄，由文石组成，文石在海水中比另一种碳酸钙形式方解石溶解度高 50%。 因此，它们被认为是气候变化煤矿中的“金丝雀”。 Orr 及其同事 (2005) 研究了在“一切照旧”二氧化碳排放情景下，翼足类动物脆弱外壳的命运。 48 小时后，外壳边缘已经出现酸蚀 (Orr et al., 2005)。 钙化是一个生理过程，生物体对其酶成分有一定的控制，但这是一个能量消耗巨大的过程（Fabry et al., 2008 年综述）。 当外壳受损时，动物必须消耗更多宝贵的能量来修复损伤。
翼足类软体动物——海樽螺图片经阿拉斯加大学费尔班克斯分校 Russ Hopcroft 许可使用。更多信息请访问 北极海洋生物多样性
不幸的是，翼足类物种的基线数据匮乏，很难在野外追踪海洋酸化对种群水平的影响。 极地翼足类动物适应了寒冷水域中的代谢活动，但通过牺牲运动能力来换取更高的有氧能力，它们更容易受到环境变化的影响 (Rosenthal et al., 2009)。 由于翼足类动物在外壳生产中仅限于溶解度更高的文石，因此预计它们的分布范围将在短时间内（少至 50-100 代）受到严重限制——在水柱中垂直方向，然后随着它们被迫向较低纬度移动而在纬度方向上受到限制 (Fabry et al., 2008)。 即使它们能够适应文石饱和度较低的温暖水域，它们也必然会暴露于新的浮游生物群落，进入新的竞争互动，并被排挤出它们偏爱的猎物。
微小的翼足类动物的消失并非没有对极地食物网产生重大影响。 作为极地开放水域的主要食物来源（Pakhomov et al., 1997），翼足类动物数量的减少将对食物网的结构产生不利影响（Seibel & Dierssen 2003）。 翼足类动物的一些更著名的捕食者是鲸鱼、鱼类和海鸟。 在西北太平洋鲑鱼渔场中的翼足类动物可能占幼鲑饮食的 60% 以上（Armstrong et al., 2005, Turley et al., 2010）。 翼足类动物的专食性捕食者很少。 在日本水域，一种深水灯笼鱼，短吻真灯笼鱼，专门吃翼足类动物 (Watanabe et al., 2002)。 具有讽刺意味的是，薄壳翼足类动物必须警惕的最凶猛的捕食者是其他更大的、无壳的翼足类动物 (Seibel et al., 2007)。 虽然很少有动物专门捕食翼足类动物，但它们是整个广食性捕食者群落的重要、丰富且高蛋白的食物来源。 翼足类动物的消失可能会导致这些广食性捕食者更频繁地捕食具有重要经济价值的渔业种群的幼虫，例如幼鲑。
翼足类动物也是极地浮游植物的主要食草动物，其消耗量比桡足类动物高出 33%（Bernard & Froneman 2009），其摄食率处于浮游动物总摄食率的上限（Hunt et al., 2008）。 然而，翼足类动物的减少可能会减轻浮游植物的压力，并通过吸收和固存更多极地纬度地区的二氧化碳来推动小的负气候反馈。 虽然翼足类动物数量的减少会减少通过尸体、粪便颗粒和碳酸盐向深海的碳输出，但由于浮游植物生物量的增加，海洋雪仍将在一定程度上积累。
这个翼足类动物的案例研究只是人类向大气中输入二氧化碳导致海洋酸化的影响的一个小窗口。 虽然在实验室的高二氧化碳排放情景下，翼足类动物仍然能够沉淀碳酸钙来制造外壳，但外壳的生产高度依赖于 pH 值 (Comeau et al., 2010)。 新外壳的产生速度是否等于或大于旧外壳在较低 pH 值或高二氧化碳排放下作为净过程溶解的速度，目前尚不清楚 (Comeau et al., 2010)。 其他钙化生物，如有孔虫、球石藻、其他软体动物、浅水和深水珊瑚、棘皮动物、鱼类、甲壳类动物、珊瑚藻和海草，都容易受到酸化的生理影响 (Doney et al., 2009)。 翼足类动物似乎是最容易受到海洋酸化影响的物种，但对具有重要经济价值的双壳类动物和珊瑚的影响，这些动物通常为商业渔业提供栖息地，可能会是最严重的社会经济和环境后果。
我们能从毁灭的边缘抓住一只坠落的海天使吗？ 这将取决于我们自己来决定。 如果老万事乐先生能够意识到自己道路上的错误，即使几乎为时已晚，也许我们也能从《洛拉克斯》中吸取教训。
“但是现在，” 万事乐先生说道，
“既然你在这里，”
洛拉克斯的话语似乎非常清楚。
除非 像你这样的人非常在意，
否则一切都不会好转，事实就是如此。” – 苏斯博士，《洛拉克斯》
参考文献
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Bindoff NL, Willebrand J, Artale, V, Cazenave A, Gregory J, Gulev S, Hanawa K, Le Quéré C, Levitus S, Nojiri Y, Shum CK, TalleyLD, Unnikrishnan A (2007) 观测：海洋气候变化和海平面。 载于： 《2007 年气候变化：物理科学基础》。 政府间气候变化专门委员会第四次评估报告第一工作组的贡献 [Solomon S, Qin D, Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt KB, Tignor M, Miller HL (编辑)]。 剑桥大学出版社，英国剑桥和美国纽约州纽约。
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Hunt B, Pakhomov E, Hosie G, Siegel V, Ward P, Bernard K (2008) 南大洋生态系统中的翼足类动物。《海洋学进展》78:193-221。
Orr JC, Fabry VJ, Aumont O, Bopp L, Doney SC, Feely RA, Gnanadesikan A, Gruber N, Ishida A, Joos F, Key RM, Lindsay K, Maier-Reimer E, Matear R, Monfray P, Mouchet A, Najjar RG, Plattner G, Rodgers KB, Sabine CL, Sarmiento JL, Schlitzer R, Slater RD, Totterdell IJ, Weirig M, Yamanaka Y, Yool A (2005) 二十一世纪人为海洋酸化及其对钙化生物的影响。《自然》437:681-686。
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关于作者：凯文·泽尔尼奥是北卡罗来纳大学威尔明顿分校的博士生，在宾夕法尼亚州立大学获得理学硕士学位，研究热液喷口群落，并在加州大学戴维斯分校获得进化与生态学理学学士学位。 他研究混合种群的地理范围、海洋无脊椎动物的分子生态学，并且是已发表的热液喷口无脊椎动物分类学家。 他已经描述了一种新的虾种和 4 种新的海葵种。 凯文是 深海新闻 的助理编辑和网站管理员，他在那里撰写了大量关于海洋科学的文章。 要了解更多关于他的信息，请访问 他的主页，他在那里偶尔撰写关于非海洋进化生态学的文章，并在 Twitter 上关注他：@kzelnio。 [图片经 安娜·琳达摄影 许可使用]
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