长期以来,科学家一直怀疑海洋酸化会影响珊瑚建立骨骼的能力,但要将其影响与同时变暖的海洋温度(也影响珊瑚生长)的影响区分开来一直是一个挑战。伍兹霍尔海洋学研究所(WHOI)的最新研究表明,海洋酸化对世界某些标志性珊瑚礁的珊瑚生长具有明显的影响。
在2020年8月27日发表的《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)杂志上,研究人员显示,大堡礁(世界上最大的珊瑚礁系统)大部分区域以及其中两个珊瑚礁的珊瑚骨架密度显着降低。自1950年以来,南中国海在很大程度上归因于这些珊瑚礁周围水域的酸性增加。
第一作者,WHOI科学家郭为夫说:“这是首次明确检测和归因于海洋 酸化对珊瑚生长的影响。” “我们的研究提供了有力的证据,礁石生物地球化学过程加剧了20世纪的海洋酸化,对整个大堡礁和南中国海的礁石造礁珊瑚物种的生长产生了可观的影响。随着在接下来的几十年中,海洋酸化将取得进展。”
自工业化前时代以来,全球吸收的二氧化碳排放量约有三分之一被海洋吸收,导致海水pH值平均下降0.1个单位。这种现象被称为海洋酸化,导致海水中碳酸根离子浓度降低了20%。随着海洋pH值持续下降,依赖碳酸钙制造骨骼的动物(例如珊瑚)正处于危险之中。海洋酸化的目标是骨骼的密度,无声地消散着珊瑚的力量,就像骨质疏松症削弱了人类的骨骼一样。
这项研究的共同作者,WHOI科学家安妮·科恩说:“珊瑚无法告诉我们他们的感觉,但是我们可以在它们的骨骼中看到它。” “问题在于珊瑚真正需要它们从密度中获得的强度,因为那是阻止礁石破裂的原因。温度,局部压力源以及现在海洋酸化的复合作用将破坏许多礁石。”
在研究中,Guo和他的合著者检查了从Porites珊瑚的骨骼中收集的公开数据,Porites珊瑚的骨骼是在印度洋太平洋发现的一种长寿的圆顶状物种,并结合了来自珊瑚礁的Porites的新三维CT扫描图像在太平洋中部。研究人员利用这些骨骼档案分别追溯到1871年,1901年和1978年,确定了珊瑚的年生长和密度。他们将这些信息以及每个珊瑚礁的历史温度和海水化学数据插入模型中,以预测珊瑚对不断变化的环境条件的反应。
作者发现,从1950年开始,海洋酸化导致大堡礁(13%)和南中国海(7%)的孔隙骨骼骨架密度显着下降。相反,他们发现海洋酸化对相同类型的岩石没有影响凤凰岛和太平洋中部的珊瑚数量很少,受保护的珊瑚没有受到污染,过度捕捞和陆地径流的影响。
尽管二氧化碳排放是全球范围内海洋酸化的最大驱动力,但作者指出,土地的污水和径流会加剧这种影响,甚至进一步降低附近珊瑚礁的海水pH值。作者将大堡礁和南海珊瑚的骨骼密度下降归因于海洋酸化和径流的综合作用。相反,迄今为止,中太平洋海洋保护区的珊瑚礁未受到这些影响。
郭说:“这种方法确实为确定海洋酸化对全世界珊瑚礁的影响开辟了一条新途径。” “然后,我们可以专注于礁石系统,从而有可能减轻当地影响并保护礁石。”