今年夏天，邁阿密以南的水域變得像按摩浴缸一樣熱，在馬納蒂灣達到 101.1 華氏度 的峰值，科學家們對 鸚嘴魚、石鱸、龍蝦 和珊瑚礁 的影響感到擔憂。但是，我們看不到的海洋微生物組的隱形世界——細菌、真菌、藻類和病毒的世界呢？
在你說“噁心”之前，你應該知道這些微小的生物
，它們在地球上的數量比宇宙中的星星還多，將我們星球上的所有生命聯絡起來。科學家們在海洋深淵、火山噴口、冰川、洞穴和礦井中都發現了它們。它們提供大氣中大部分氧氣，並幫助生物體消化食物和管理免疫系統。當生物——包括人類——死亡時，微生物會分解它們，釋放出碳、氮和磷酸鹽，從而創造新的生命。大約有 38 萬億個細菌 現在生活在你體內和體表。沒有細菌及其所做的一切，你將無法存活很久。
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人類也無法倖免 於一個我們肆意使用化石燃料和工業化學品持續改變微生物的微妙平衡的星球，這種平衡原本可以維持我們的生態系統，但現在卻不能了。數十億年的進化 將地球從富碳大氣轉變為富氧大氣。在那些漫長的年代裡，微生物主要透過以碳為食併產生我們呼吸的氧氣作為副產品來完成這項地球改造，而人類似乎一心想要逆轉這個過程，除非我們迅速採取行動，透過大幅減少碳排放和隨意使用其他化學品來保護這個微觀世界。
人類正在使地球的微生物組遭受相當於你 24/7 吃快餐漢堡和薯條時發生的情況。你會肚子疼，或者更糟，部分原因是加工食品和高果糖玉米糖漿 改變了我們腸道中細菌的組成，降低了“好”細菌的影響，增加了“壞”細菌。同樣，碳和其他汙染物改變了地球的微生物組，並破壞了地球範圍內的生態系統，而大多數人對此只有模糊的認識。
例如，被稱為浮游植物的微小海洋微生物不僅產生地球上大部分氧氣，而且每年還吸收人類產生的近 30% 的碳。支援浮游植物的系統被稱為海洋生物碳泵，或簡稱生物泵，隨著海水溫度升高和浮游植物溺死在碳中，該系統正日益受到威脅。“我們很幸運擁有海洋來吸收如此多的二氧化碳，”加利福尼亞州拉荷亞 J. 克雷格·文特爾研究所的海洋學家和微生物學家克里斯·杜邦說。“如果驅動這個泵的動力停止運轉，我們就麻煩大了。”
二氧化碳水平升高使海水更具酸性。這會傷害對 pH 值變化敏感的微生物。來自陸地肥料的磷酸鹽和氮汙染從河流流入海洋，並 導致死區，那裡的水缺氧，氧氣含量低於百萬分之二，在這種環境中，很少有（或沒有）魚類或其他 海洋生物 能夠生存。墨西哥灣密西西比河口以下的死區 已達到 新澤西州的大小，雖然它的大小會根據季節和年份而波動，但總體而言，它一直在變大。在全球範圍內，自 1960 年代以來，死區的數量每 十年翻一番，現在已達數百個，從波羅的海到拉丁美洲和非洲海岸以及五大湖都有分佈。世界上最大的死區是阿曼灣 63,700 平方英里的區域，幾乎相當於佛羅里達州的大小。
海洋變暖 和失控的化學品使用導致珊瑚礁排出細菌和 微小的藻類，稱為 蟲黃藻，它們生活在珊瑚礁組織中，併為它們提供重要的營養。蟲黃藻有助於清除廢物並抵禦病原體，並賦予珊瑚鮮豔的色彩。它們的喪失導致珊瑚礁死亡，變成漂白的白色。北大西洋更多的熱量也刺激了一種名為弧菌的有毒細菌物種水平的上升，根據 2016 年的一項研究，該細菌會導致包括霍亂在內的腸道疾病。 創傷弧菌，即所謂的食肉菌，以及 卡倫藻，一種有毒藻類，可以殺死魚類，並導致海牛、海龜和人類的呼吸道和其他問題，是北大西洋沿岸部分地區 正在上升 的其他有害病原體。這些微生物通常與“赤潮”有關，隨著藻類在溫暖的水域中茁壯成長，並在肥料徑流中大量吸收養分，赤潮正日益淹沒佛羅里達州和其他海岸。
科學家們只能猜測佛羅里達州附近熱水浴缸級別的溫度對生活在那裡的微生物有什麼影響。“華氏一百度的水顯然會改變微生物組，但事實上我們不知道其後果，”加州大學聖地亞哥分校的海洋生物學家傑克·吉爾伯特告訴我。“微生物具有高度適應性，但隨著這些變化變得越來越頻繁，我們將看到群落動態及其代謝活動的轉變，這可能會對整個食物鏈產生影響。”
隨著世界朝著限制人類活動以減緩氣候變化的方向發展，至關重要的是，在關注更上鏡的物種（如阿德利企鵝、野生鬱金香、鷸鳥——以及前面提到的鸚嘴魚和龍蝦）的同時，也要考慮到對 地球上最小的生物 的影響。這是我與遺傳學家 克雷格·文特爾 合著的新書《巫師二號的航程：探索海洋微生物組》中提出的觀點。這本書描述了他二十年來乘坐一艘 100 英尺的帆船在世界海洋中搜尋微生物的工作。
“很難讓政治家和其他人關注正在發生的事情，”杜邦說。但科學家們正在努力。例如，2019 年，一個由 34 位微生物學家組成的團隊發表了一篇題為“科學家對人類的警告：微生物和氣候變化”的論文。作者“提醒人類注意，氣候變化的影響將很大程度上取決於微生物的反應，而微生物對於實現環境可持續的未來至關重要。”
當我們從微觀角度思考氣候變化時，很明顯，大自然正在對持續的化學侵襲做出反應，“以意想不到的方式反擊”——這是海洋生物學家蕾切爾·卡森在 1962 年撰寫《寂靜的春天》時發出的警告。六十年後，我們看到了她所說的超高溫海洋、熱穹、肆虐的火災、洪水、作物歉收和超級風暴。現在我們可以補充說，大自然正在透過地球上最小的生物進行反擊，因為人類正在將維持我們的微觀生命轉變為一個越來越不適合我們生存的星球。
這是一篇觀點和分析文章，作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。