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。
海洋酸化是全球约三分之一的二氧化碳排放溶解到海水中并降低其pH值的结果，对海洋生态系统造成了复杂且知之甚少的影响。科学家们已经知道，海洋pH值的下降会影响碳循环，减少碳酸根离子，而珊瑚、珊瑚、软体动物和甲壳类动物等生物利用碳酸根离子来构建贝壳和外骨骼。现在，一项新的研究表明，二氧化碳引起的酸度增加似乎也会扰乱海洋氮循环。这项发现将于12月21日发表在《美国国家科学院院刊》上，可能对整个海洋食物网产生影响。
该研究的作者们研究了海洋氮循环中的一个特定步骤，称为硝化作用，其中微生物将一种形式的氮，铵，转化为硝酸盐，植物和其他海洋微生物生存所需的另一种形式。先前关于实验性酸化淡水和实验室的研究表明，降低pH值会减缓硝化作用，一项在沿海海水中的研究表明，大幅降低pH值也会产生同样的效果。但主要作者，加州大学默塞德分校海洋学和生物地球化学教授J. Michael Beman说，没有人尝试通过实验模拟预测的未来20-30年内大气二氧化碳增加将在海洋中发生的更细微的pH值变化。
Beman和他的同事们从大西洋和太平洋四个不同的海洋研究地点采集了样本（总共六个），并在实验样本中诱导了0.05至0.14范围内的pH值下降——通过向瓶中鼓入二氧化碳或添加稀酸。然后将实验硝化速率与对照组进行比较。Beman解释说，在添加二氧化碳的瓶子中，“基本上，我们让他们暴露于未来大气中的二氧化碳成分。”该小组用酸处理了一些样本，“以确保我们观察到的效果不是由实验方法驱动的。”
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在所有实验案例中，与对照组相比，硝化作用均有所降低，效果范围从减少8%到减少38%。Beman说，“我们看到的情况在整个海洋中几乎是统一的，或者至少在我们进行的所有实验中都是如此，这似乎表明这是一个相当一致的效果。” 重要的是，在某些情况下，变化非常大。“因此，它可能对海洋中氮循环的方式产生相当大的影响，”他说。
一个潜在的积极影响是减少一氧化二氮——海洋硝化作用是这种温室气体的一个相对较大的来源。Beman说，“但是，更大、更难预测的事情是与其他生物和过程的联系。” 硝化作用减少将导致可供植物和其他利用硝酸盐制造重要蛋白质的生物使用的硝酸盐减少，从而使它们更难茁壮成长。这反过来意味着，以这些利用硝酸盐的生物为食的动物可获得的食物将减少，并以此类推，沿着食物网向上延伸。但他表示，食物网很复杂，这项研究结果的精确含义仍不清楚。
Beman说，这项实验是朝着更详细地了解硝化作用减少对海洋生态系统影响的第一步。“它为我们提供了不同可能情景的范围，”用于在计算机模型中进行测试，这些模型可以解释生物地球化学的其他全球变化，例如氧气浓度降低，这可能与pH值降低同时发生。他希望这些模型将帮助研究人员弄清楚，改变后的pH值和相应的硝化作用变化如何“渗透到系统中”。
更广泛地说，结果提醒人们，海洋酸化必然会影响除碳循环之外的其他养分循环，并可能产生深远的生态后果。Beman指出，“其中一些养分循环过程最终会影响整个食物网。” “因此我认为值得更详细地研究它们，以试图弄清楚我们可能期望看到什么样的影响。”
图片来源：Flickr/qf8