氣候變化對世界海洋的許多預測影響已經可見，例如極地冰蓋融化和海平面上升。但不可見的變化可能對人類食物來源構成最大威脅，首先是居住在海洋食物鏈底部的浮游生物等微小物種。
隨著人類活動排放導致大氣中二氧化碳增加，它們反過來正在改變全球水域的化學結構，使其酸性更強。
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許多研究人員推測，大多數水生物種將無法及時適應以在已經開始的酸化中生存，但也有一些人更為樂觀。其中一位是詹妮弗·桑迪，加拿大西蒙弗雷澤大學的博士後生態學家和進化生物學家。
“你聽到人們說物種不會及時適應，”她在一次採訪中解釋說，“但我只是知道我們真的不知道。這真的促使我開始思考一個研究來測試這一點。我們能夠並且確實將一些科學和資料應用到這個問題上。”
桑迪和她的團隊今年早些時候在《生態學與進化趨勢》雜誌上發表了一篇評論，旨在幫助研究人員提高找到潛在倖存者的機會。它表明，更多研究應側重於識別具有足夠遺傳多樣性的物種，以產生能夠適應的突變體。
桑迪認為，研究人員越擅長尋找適應者，就會發現更多。
造成這種風險的過程是迅速且遍佈全球的。海洋吸收了大氣中約四分之一的上升的二氧化碳排放，因此隨著濃度的增加，海洋會吸收更多的氣體。在過去的150年中，人為引起的氣候變化使海洋酸度從約pH值8.3變為pH值8。（在pH值尺度上，1是最酸性的，7是中性的，14是鹼性的，或最不酸性的）。
“這比我們在過去一百萬年中看到的任何情況都要快10到100倍，”美國國家海洋和大氣管理局的化學海洋學家和高階研究員理查德·菲利說。“這只是根據我們良好的記錄。”而且酸度預計只會上升。
菲利說：“到本世紀末，預計將再增加100％至130％。”
哪些微小的海洋生物可以贏得彩票？
pH值的變化會對海洋生物產生巨大影響，這一事實導致許多科學家認為大多數物種無法承受酸度的大幅增加。當二氧化碳與海水混合時，它會結合通常可供海洋生物構建外殼的鈣分子。酸性更強的水也會腐蝕現有的外殼。
桑迪並不是第一個嘗試分離倖存物種的人。全球的幾個團隊已經在探索海洋生物物種適應預測的氣候變化的可能性。
2009年，一個歐洲團隊發表了他們對由反射光線的礦化鈣橢圓形組成的微小圓形浮游生物Emiliania huxleyi的研究。這些微小的浮游生物有時會以如此龐大的人群漂浮，以至於從外太空就可以看到它們。
在不同二氧化碳水平下觀察浮游生物的菌株時，研究人員發現，雖然一些浮游生物在水酸性更強時難以形成外殼，但其他浮游生物卻沒有，這導致研究人員推測，浮游生物可能能夠使用另一種形式的鈣來代替外殼的形成。其他研究表明，某些被認為無法快速進化的物種實際上可以迅速適應。
進化就像一場彩票。物種繁殖的速度越快，在其後代的基因中產生的獨特彩票組合就越多。對於產生正確基因突變的物種，它們的號碼被抽出，獎品是生存。
“當你想研究一個物種應對變化的能力時，這一點尤為重要，”海洋生物協會的研究生詹妮弗·皮斯特沃斯說，她研究了Celleporella hyalina的克隆種群，這是一種微小的生物，她發現它在酸性和較溫暖的水條件下都具有驚人的繁殖能力。
“更快的繁殖速度讓我們有機會看到一個物種的脆弱程度，”皮斯特沃斯說。
2012年，桑迪和來自三大洲的同事回顧了過去的研究，並基於這項工作，提出了未來的研究，致力於透過將更多的實驗進化納入研究中來尋找適應者。
實驗進化識別出天生就帶有中獎基因彩票的物種成員，而不是那些在其一生中可以算出正確號碼的物種成員。天生就帶有中獎彩票意味著這些人可能能夠在所需的時間框架內（即刻）乘著酸化的浪潮。
實驗室中無法回答的問題
桑迪和她的團隊還建議，更多的工作應考慮物種對多種環境變化（例如溫度升高和氧化水平）以及多個生命階段的反應。目前，許多研究只在物種成員生命的特定時間點（例如嬰兒期）跟蹤物種。如果不跟蹤生物體在其生命週期以及複雜且變化的環境中，就很難說觀察到的變化是否會轉化為整體生存。
儘管桑迪認為她的工作為減少對海洋生物未來命運的悲觀預測奠定了基礎，但並非所有人都同意該方法是現實的。伍茲霍爾海洋研究所的生物學家阿蘭·穆尼研究海洋酸化對大西洋長鰭魷魚幼蟲的影響，他說桑迪建議的一些方法並不適用於研究所有物種。
“總的來說，這篇評論對我們非常有益，”他說。“作者指出了一些偉大的目標以及我們面臨的侷限性。”但對於魷魚等物種，穆尼說，桑迪的建議不太可能被使用。
“在實驗室中測量魷魚的進化在某種程度上可能是可行的，”穆尼說，“但要培育多代，甚至幼年到成年，都是不可能的——[它們]在圈養條件下表現不佳。”
儘管桑迪同意準確預測未來海洋的樣子仍然很難，但研究人員已經開始在正確的方向上尋找。“這個問題以前似乎太難了，”她說。“我們希望把我們的建議拿出來，以便人們可以看到物種並非不可能及時適應。”
“我確實預測某些物種會適應，”桑迪總結道，“但不是全部。最終，想到我們會失去物種，而且這將是因為我們，真是令人震驚。”
經環境與能源出版有限責任公司許可，轉載自氣候新聞專線。www.eenews.net，202-628-6500