科學家們正在透過深入研究全球海洋過去經歷的升溫情況，尋找氣候變化如何影響海洋生物的線索。
透過對海洋沉積物資料的分析，加州大學戴維斯分校的研究人員發現，上次地球在上次冰河時代末期經歷重大溫度變化時，東太平洋大陸邊緣的海洋氧氣含量急劇下降。這些發現引發了人們的擔憂，即變暖條件是否會導致海洋某些區域變得不適合需要氧氣才能生存的各種海洋生物居住。
研究人員特別關注被稱為缺氧區（OMZ）的區域，這些區域是天然存在的，位於富氧表面之下中間水域中的低氧區域。
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在大約2萬年前的冰川期，這些區域並不存在。但在現代海洋中，它們存在於世界各地的中間水域中。冰河時代結束後數千年，低氧水域開始擴張，直到大約1.4萬年前的冰消期中期達到頂峰。在某些地方，擴張發生得更快，不到一百年就完成了。
研究人員分析了存檔的沉積物岩心樣本資料，以繪製東太平洋四個區域的海洋氧氣濃度圖——從亞北極地區到赤道太平洋。
最大的缺氧區出現在中美洲和南美洲西海岸的洪堡洋流沿岸。極低氧區域的垂直範圍巨大，從海平面以下110米到3000米以上（360到10170英尺）。今天，同一地區的缺氧區範圍要小得多，從海平面以下約100米到500米（128到1640英尺）不等。
根據這項研究，這些區域的擴張與冰消期的峰值非常吻合。
死螃蟹是升溫的早期跡象嗎？
加州大學戴維斯分校博德加海洋實驗室的博士後研究員、該研究的主要作者莎拉·莫菲特（Sarah Moffitt）說，這項研究可能預示著現代缺氧區附近地區未來將面臨環境和經濟問題。
她說：“我們希望以一種對關注現代世界海洋系統的人們有意義的方式呈現[研究]，”她補充說，研究人員已經記錄了海洋內部氧氣濃度的變化。“我們想了解這些系統——它們是穩定的還是有反應的？我們需要關於這些型別的環境對全球規模變化有多敏感的資訊。”
該研究的作者驚訝于海洋對過去全球氣候變化的敏感程度，這表明當前海洋系統可能不像它們看起來那麼穩定，她說。
2008年之前的研究估計，到2100年，缺氧（氧氣非常少）水的數量可能會增加50%，氧氣總下降幅度為1%到7%。
俄勒岡州立大學綜合生物學系助理教授弗朗西斯·陳（Francis Chan）說：“人們普遍認為氣候變化會改變海洋中的氧氣濃度。”他研究俄勒岡海岸附近、更靠近內陸的海洋氧氣濃度水平。他研究的缺氧區與莫菲特的研究中的缺氧區有些不同——它們的上緣深度為600米，而不是100米。
根據陳的說法，目前海洋氧氣濃度的變化是否是氣候變化影響的早期跡象，目前尚無定論，儘管可能已經對海洋生物產生了一些影響。他聽說螃蟹漁民的捕獲量較低，而且他們捕撈上來的死螃蟹更多。還有一些傳聞證據表明，魚類比過去向上移動到水柱中的位置更遠，這可能是因為缺氧區擴大了。
他說：“這是我們正在密切關注的事情。”
解讀海洋“分層蛋糕”背後的奧秘
導致海洋氧氣水平下降的複雜因素組合使得對這種現象的研究更具挑戰性。
莫菲特說：“這種科學的問題在於它真的很混亂，因為有一整套物理過程會影響海洋內部，”她補充說，這項研究沒有詳細分析導致現代氧氣損失的機制。
陳說，思考氧氣在海洋中如何分佈的簡單方法是將其比作分層蛋糕。在最表面，海洋與大氣密切接觸，水域富含氧氣，但深入海洋，氧氣水平會越來越低。
不時地，缺氧水會與表面的水混合。這可以透過俯衝發生，即特別冷和鹹的表面水變得足夠密集而沉入缺氧水中。這個過程通常是由海冰和海洋表面洋流的形成驅動的。
莫菲特說，其他時候，缺氧的水會透過一種稱為上升流的過程上升到地表水中，這種上升流更多的是由大氣過程驅動的。
蒙特利灣水族館研究所的資深科學家弗朗西斯科·查韋斯（Francisco Chavez）也研究缺氧區，他說，氧氣水平還受到海洋植物、藻類和浮游植物光合作用的影響。像太平洋年代際濤動這樣的長期氣候週期也被認為會產生影響。
隨著溫度升高，海洋的水混合系統開始出現問題。由於溫度較高，表層海洋就像一個蓋子，阻止氧氣進入更深層。根據陳的說法，隨著溫度升高，這個蓋子會變得越來越強。
任何在盛夏跳進湖裡的人都熟悉這種分層現象。即使水面相對溫暖，靠近底部的水溫也會明顯下降。
加州海岸面臨的多重威脅
像莫菲特的研究這樣的古海洋學研究只是研究人員試圖瞭解當今海洋的方法之一。
莫菲特指出，重要的是要認識到上一個冰河時代末期的差異，這是由於地球繞太陽軌道的變化而發生的，而當前的變暖是由人為造成的溫室氣體排放驅動的。
陳說，這項研究很有趣，因為它側重於地質學上的近期歷史。
他說：“這項研究沒有告訴我們很多關於近岸的情況。它更側重於大陸邊緣；那是離岸65到75海里。”
研究人員假設，加州沿海地區的上升流基本上是將深海缺氧水輸送到沿海地區，使該地區尤其缺氧。
陳說：“由於我們已經從一個很低的數字開始，因此任何低於該值的變化都可能產生非常嚴重的後果。”
太平洋海岸線不僅面臨著低氧水平的風險，還面臨著溶解的二氧化碳濃度較高，這正在增加水的酸度。
他說：“我認為很長一段時間以來，我們都在談論珊瑚礁的脆弱性。實際上，事實證明，像美國西海岸這樣的地方由於洋流和低氧而很脆弱。”
其他研究人員，如查韋斯，對低海洋氧水平的短期風險持更為懷疑的態度。
他說：“由於這些動態過程，隨著大氣高低氣壓在更溫暖的世界中加劇，你可以超越一些分層。”
雖然加州海岸線的氧氣水平可能已經下降了十多年，但查韋斯表示，在未來10年、20年甚至50年內，這種下降不太可能產生直接的結果。
他說：“如果我們現在繼續走這條路，幾百年後，我們將面臨嚴重的問題。”
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