科學家首次提供了實驗證據，證明二氧化碳排放量的增加正在損害野外的珊瑚礁。
由加利福尼亞州斯坦福市卡內基科學研究所的氣候科學家肯·卡爾代拉領導的團隊，使用一種鹼性物質來改變澳大利亞東海岸大堡礁一處小型環礁的 海水化學成分。由此導致的海水酸度下降模擬了工業化前的海洋條件。
結果，環礁中珊瑚礁的生長速度提高了近 7%——這表明目前的二氧化碳排放透過使海水酸性更強而減緩了珊瑚的生長。“我們首次在自然生態系統中提供了證據，證明海洋酸化已經影響了珊瑚礁，”卡爾代拉說。
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發表在《自然》雜誌上的這些發現與實驗室研究的結果一致，表明當海水變得更酸時，珊瑚和其他用白堊狀碳酸鈣建造外殼的生物會受到損害。這種化學變化會減緩碳酸鈣外殼和骨骼的生長，甚至會溶解它們。今天的海洋已經比工業革命前酸性高出 30%。卡爾代拉說，如果目前的趨勢繼續下去，到本世紀中葉，海洋酸化可能會使珊瑚陷入永久衰退的狀態。
海的變遷
華盛頓州西雅圖國家海洋和大氣管理局的化學海洋學家理查德·費利說：“這項研究的意義在於它不是在實驗室裡完成的，因此您實際上看到了野外的反應。”
費利是一個團隊的成員，該團隊從 2008 年開始在美國太平洋西北海岸的牡蠣孵化場進行了一系列類似的實驗。透過控制管道輸送到室內孵化場的海水化學成分，科學家們能夠抵消酸化並提高牡蠣產量。
卡爾代拉及其同事的實驗是首次在自然珊瑚礁環境中分離出酸化的影響，儘管之前的一項研究在部分封閉大堡礁小區域的“水槽”中改變了 pH 值。
研究人員之前已經在野外記錄了珊瑚礁的損害，但確定起作用的因素可能很棘手。在許多情況下，珊瑚面臨著來自海水變暖、沿海汙染和過度捕撈的多種危害。
這促使大多數研究海洋酸化的研究人員在實驗室工作，在那裡他們可以控制和分離各種混雜因素——但這些研究必然側重於個別珊瑚物種，而不是整個珊瑚礁生態系統。
對於卡爾代拉的團隊來說，在天然珊瑚礁上設計和進行實驗被證明非常困難。但他們的研究地點，大堡礁南端的淺環礁一樹礁的地理位置對他們有所幫助。島上的兩個瀉湖在高潮時被淹沒，但在低潮時暴露出來——並與海洋隔離。每天一個小時，海水從一個瀉湖透過珊瑚礁流到另一個瀉湖。
時光倒流
在 15 天的時間裡，卡爾代拉的團隊透過釋放氫氧化鈉或鹼液以及一種非反應性染料來提高上層瀉湖的鹼度。在另一個為期七天的時間裡，他們只釋放了染料。透過測量上游和下游兩種新增劑的濃度，科學家們能夠計算出當海水化學成分改變時，整個珊瑚礁的鈣化總體增加量。
卡爾代拉說，他的團隊前兩次到環礁的考察未能提供清晰的資料，因為該團隊正在測量鹼液濃度的微小差異——相當於在 30-40 米的珊瑚礁上撒上幾湯匙鹼液。在其第三次也是最後一次考察中，該團隊增加了取樣站，並使用更精確的儀器來分析水化學。“我們在這些時間尺度上正在逼近可檢測性的極限，”他說。
原則上，該實驗支援這樣一種觀點，即人類可能有一天能夠人為地抵消海洋酸化，並保護一些珊瑚礁免受海洋酸化的影響。但卡爾代拉表示，在任何重要的規模上追求這一策略都是不可能的——而減少二氧化碳排放要明智得多。
加利福尼亞州拉霍亞斯克裡普斯海洋研究所的海洋生態學家大衛·克萊恩說，研究結果為減少排放將有助於珊瑚礁帶來了希望。“這是一線曙光，表明如果我們真的在政治上對氣候變化採取行動，珊瑚礁就可以做出反應，”他說。
目前，卡爾代拉的團隊正在計劃一項定於 9 月進行的第二次實驗，這將有助於他們瞭解未來可能出現的海洋狀況。研究人員不會在海水中新增抗酸劑，而是會新增二氧化碳來提高酸度，達到如果排放量繼續上升到 2100 年的預期水平。
本文經許可轉載，並於 2016 年 2 月 24 日首次發表。