海洋酸化可能會侵蝕鯊魚的牙齒和鱗片

鯊魚是世界上最強大的掠食者之一，但它們在海洋食物鏈頂端的位置可能受到海洋變暖和酸化的威脅。隨著海洋中二氧化碳水平的升高，水體的酸度增加，鯊魚的牙齒和鱗片可能會開始腐蝕，從而損害它們的游泳、捕獵和進食能力，這是今天發表在Scientific Reports上的研究結果。

該研究的資深作者，南非斯泰倫博斯大學和國家農業、林業和漁業部的漁業生物學家盧茨·奧爾斯瓦爾德說，最終，鯊魚可能會被取代頂級掠食者的地位，從而擾亂整個海洋食物網。“一些較大的物種，如大白鯊，也已經高度瀕危，因此這可能會將它們消滅。”

奧爾斯瓦爾德和南非環境事務部的海洋研究員薩里卡·辛格在喝啤酒時偶然想到了他們研究的想法。辛格意識到啤酒和許多其他碳酸飲料的高酸度會導致人類牙齒腐蝕，因此她想知道酸性更高的海水可能對鯊魚牙齒產生什麼影響。

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大多數關於海洋酸化的研究都關注於構建貝殼或其他鈣基結構的物種，包括珊瑚和貝類。可能是因為鯊魚體型較大且難以處理，而且由於其中許多物種瀕臨滅絕，迄今為止只有少數研究關注酸化可能對這些動物產生的影響。只有一篇論文研究了pH值（衡量物質酸鹼度的尺度）對鯊魚皮膚齒狀鱗或鱗片的影響。這項針對北大西洋的小斑點貓鯊的研究未發現顯著影響。但其結果可能受到研究人員使用的二氧化碳濃度相對較低的限制，而世界海洋許多地方已經存在高水平的酸度。

奧爾斯瓦爾德、辛格及其同事專注於膨脹毒牙鯊，這是一種小型、底棲的南非貓鯊，易於處理且未瀕臨滅絕。鯊魚的牙齒非常小，因此該團隊決定研究酸化對動物相對較大的鱗片的影響。（由於鯊魚的牙齒和鱗片都是由一種叫做牙本質的磷酸鈣材料製成的，研究人員預計對牙齒的影響與對鱗片的任何影響相似。）

研究人員在南非開普敦的一個港口捕獲了膨脹毒牙鯊，並將它們運送到一個政府研究水族館，魚在那裡適應了四個月。他們將13條鯊魚分為對照組和實驗組。對照組動物留在pH值為8.1的微鹼性水族館中，與海洋的pH值相匹配，而研究人員逐漸將實驗組動物的水的pH值降至7.3，這是如果二氧化碳排放繼續下去，預計到2300年海水將達到的水平。（在包括南非和加利福尼亞州附近海域在內的一些地區，pH值可能已經降至7.3或更低，具體取決於盛行的海流和風。）

兩個月後，電子顯微鏡分析顯示，鯊魚齒狀鱗中的鈣和磷酸鹽濃度顯著降低。實驗組約25%的鱗片受損，而對照組僅為9%。“如果[僅僅兩個月後]溶解已經可見，人們只能推測一年或更長時間後鯊魚會變成什麼樣，”挪威科技大學的生物學家弗雷德里克·朱特費爾特說，他沒有參與最新的研究，但與人合著了唯一另一項關於酸性條件下鯊魚鱗片的研究。“齒狀鱗溶解增加可能會對鯊魚產生嚴重後果，原因有很多。”

然而，奧爾斯瓦爾德說，影響可能因物種而異。膨脹毒牙鯊是伏擊獵物的久坐不動型掠食者，因此腐蝕的鱗片可能不會影響它們的捕獵能力。但對於在開闊水域游泳的較大物種，如大白鯊，鱗片在流體動力學中起著重要作用。一項研究發現，鯊魚齒狀鱗可使游泳速度提高高達12%。因此，受損的齒狀鱗可能會減慢鯊魚的速度，使其更難捕獲獵物。鱗片還可以保護雌性免受雄性在求偶期間的咬傷，並幫助一些鯊魚物種防禦其他掠食者。同樣，牙齒腐蝕對某些物種的打擊可能比其他物種更大。

其他鈣化生物群體（酸化對其的影響已得到更充分的研究）也顯示出這些廣泛的差異。奧爾斯瓦爾德和他的同事觀察到，龍蝦在面對酸化時相當有彈性，而鮑魚的生長速度明顯較慢，“它們的殼看起來很糟糕，”他說。“許多動物在遠古時代甚至在更酸性的條件下倖存下來，但我們也知道許多物種被消滅了，”奧爾斯瓦爾德說。“一個教訓是，你必須逐個物種進行測試。”