海洋正在窒息，科學家警告

逃避捕食者、消化和其他動物活動（包括人類的活動）都需要氧氣。但幾項新的研究表明，這種基本成分對於海洋生物來說已不再那麼容易獲得。

過去十年，海洋氧氣水平急劇下降——亥姆霍茲海洋研究中心（德國基爾）的海洋學家安德烈亞斯·奧施利斯說，這種令人擔憂的趨勢與氣候變化有關，他的團隊追蹤全球海洋氧氣水平。“我們對我們看到的這些變化的強度感到驚訝，氧氣在海洋中下降的速度如此之快，以及對海洋生態系統的影響如此之大，”他說。

對於科學家來說，變暖的海洋正在失去氧氣並不奇怪，但奧施利斯說，下降的規模需要緊急關注。一些最近的研究表明，在過去的50年裡，一些熱帶地區的氧氣水平驚人地下降了40%。其他地方的水平下降得較為微妙，全球平均損失為2%。

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奧施利斯和該領域的其他研究人員發現，海洋動物，無論大小，都會對氧氣的輕微變化做出反應，方法是在較高氧氣區域尋求庇護或調整行為。這些調整可能會使動物暴露於新的捕食者之下，或迫使它們進入食物稀缺的地區。氣候變化已經給海洋生物帶來了嚴重的問題，例如海洋酸化，但奧施利斯說，脫氧是當今海洋動物面臨的最緊迫的問題。畢竟，他說，“它們都必須呼吸。”

一個食物網範圍的問題

變暖的海洋失去氧氣有兩個原因：首先，液體溫度越高，它能容納的氣體就越少。奧施利斯說，這就是為什麼碳酸飲料放在陽光下會更快變質的原因。其次，當極地海冰融化時，它會在較冷、更鹹的海水錶面形成一層漂浮的水層。這個過程形成了一種蓋子，可以阻止水流將地表水混合到更深處。由於所有氧氣都是在表面進入這個棲息地的——要麼直接來自大氣，要麼來自地表浮游植物在光合作用過程中產生氧氣——混合減少意味著深處的氧氣也減少。

赤道周圍的一些沿海地區自然是低氧熱點，因為它們含有富含營養的水域，那裡的細菌大量繁殖，在分解死亡的海洋生物時會消耗氧氣。但其他地方的生態系統變化——包括在公海和極地周圍——尤其讓奧施利斯和其他人感到驚訝和擔憂，因為這些地區以前不被認為是脆弱的。他和他的同事去年在《自然》雜誌上報告說，預測未來變化的氣候模型也經常低估全球海洋已經觀測到的氧氣損失——他說，這是這個趨勢需要更多關注的另一個原因。

2018年12月發表在《科學進展》雜誌上的一份報告記錄了即使是非常細微的氧氣下降對浮游動物（食物網底層的動物）在水柱中聚集位置的影響。“它們非常敏感，”羅德島大學的海洋學家、研究負責人凱倫·威什納說，甚至比她預期的還要敏感。一些物種會游到更深、更冷、氧氣更多的水中。“但在某種程度上，僅僅是遊得更深對它們來說是行不通的，”她說，因為在較低溫度的水域中可能更難找到食物或繁殖。許多捕食者——包括魚類、魷魚和鯨魚——要麼吃浮游動物，要麼吃以浮游動物為食的魚類，因此她指出，浮游動物的應對方式將對食物網產生連鎖反應。

除了食物網的 disruption，動物在身體適應較低的氧氣水平時，還面臨著各種其他的生理挑戰。一份上個月發表在《海洋與淡水行為與生理學》雜誌上的研究報告稱，中國對蝦在較低氧氣環境中會減少尾部擺動的力度以節省能量，從而降低了敏捷性。此外，研究人員在2016年發表在《自然通訊》雜誌上的報告中指出，當氧氣水平下降時，一些雄性魚類產生的精子數量和活力也會下降——而且當氧氣水平提高時，這種趨勢似乎在後代中不會反彈。

加利福尼亞大學聖地亞哥分校的博士生莉蓮·麥考密克說，基本的感官功能，如視覺和聽覺，也可能在缺氧的海洋中受到影響。她的初步結果表明，即使是少量氧氣下降也會損害一些浮游動物的視力。（人類也會發生這種情況，有證據表明，在高海拔地區旅行的人會出現夜視和色覺下降。）許多種類的浮游動物依靠視覺線索在每天早上向下遷移到水柱中以躲避捕食者，因此她說，視力喪失可能會阻礙它們接收這些光線線索的能力。

有些生物，如水母，比其他生物更能耐受低氧。但南佛羅里達大學的海洋學家布拉德·塞貝爾說，所有動物都會感受到脫氧的影響，因為它們進化出的氧氣容量都是有原因的，他與威什納一起進行了最近的浮游動物研究。“任何氧氣下降都會損害生存能力和表現，”他說。

棲息地萎縮

隨著富氧區域變得越來越稀少，當前的魚類棲息地也將萎縮，並將迫使經濟上重要的物種——如金槍魚，其全球年產值估計為420億美元——進入新的活動範圍。在東北熱帶大西洋，研究人員發現，由於氧氣流失，從1960年到2010年，金槍魚和旗魚漁業的棲息地萎縮了15%（pdf）。

沿海漁業也可能面臨農業徑流的額外壓力，農業徑流使藻類大量繁殖，並在腐爛時消耗大量氧氣——長期以來，密西西比河河口附近的墨西哥灣就一直是這種情況。這些“死亡區”迫使一些魚類在其典型活動範圍的邊緣尋找氧氣較高的區域。這可以幫助漁民找到它們，因為魚類會聚集在這些濃縮區域，但塞貝爾指出，這也會提供一種虛假的豐富感，並且從長遠來看是不可持續的。

為了解決整體脫氧問題，奧施利斯幫助於去年九月在基爾組織了一次關於該主題的國際會議。與會者起草了一份名為《基爾海洋脫氧宣言》的臨時宣言，以提高國際政府、聯合國和公眾的意識，並呼籲立即採取行動。他們希望各國政府和國際組織在減緩氣候變化和減少加劇氧氣下降的沿海徑流汙染方面取得更認真的進展。研究人員模仿了《摩納哥宣言》（pdf）起草了這份新宣言，《摩納哥宣言》在奧施利斯看來，成功地提高了國際社會對2008年海洋酸化的認識。

“它的真正目的是向公眾以及各個政府和國際機構發出警報，表明這是一個重大問題，”威什納說，她是來自30多個國家的300多名簽署該宣言的科學家之一。同樣是簽署者的塞貝爾對這個問題毫不含糊地說：“我認為這可能是非常可怕的。”