本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
“更多的是，” 洛拉克斯厲聲說道。（他怒火中燒。）
“請允許我說幾句關於格魯皮蒂-格魯普的話。
你的機器日夜不停地運轉
製造格魯皮蒂-格魯普。還有施洛皮蒂-施洛普。
你如何處理這些剩餘的粘液呢？...
我來告訴你。你這個骯髒的老萬事樂先生，你！
“你正在汙染蜂鳴魚嗡嗡作響的池塘！
它們再也無法嗡嗡作響了，因為它們的鰓都糊住了。
所以我把它們送走了。哦，它們的未來一片慘淡。
它們將用鰭行走，並且會非常疲憊
為了尋找一些不那麼汙濁的水。”
政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第四次評估報告 總結道：“生物體對海洋酸化的反應知之甚少，可能會導致海洋 碳迴圈 發生進一步變化，其後果難以估量”（Bindoff et al., 2007）。 自該報告發布以來的三年裡，海洋酸化已成為海洋科學的主要研究領域。 儘管海洋緩衝地球以應對不斷上升的二氧化碳濃度，但這樣做是以自身化學為代價的。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。 透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
如果您還沒有注意到，海洋真的很大，實際上有 13 億立方千米（3.12 億立方英里）大。 海洋的 pH 值徘徊在 8.1 左右。 由於海洋非常巨大，因此需要很大的力量才能使 pH 值升高或降低。 在 pH 值 8.1 時，碳酸鹽系統由 90% 的碳酸氫鹽、9% 的碳酸鹽和僅 1% 的溶解二氧化碳組成。 當我們將格魯皮蒂-格魯普和施洛皮蒂-施洛普排放到大氣中時，海洋會盡最大努力透過平衡其與空氣的化學成分來緩衝地球。 因此，酸平衡被降低，因為雖然碳酸鹽系統中每種成分的濃度都在增加，但氫離子的增加是以碳酸根離子為代價的，而碳酸根離子是海洋鈣化生物創造外殼所需要的（Doney et al., 2009）。
二氧化碳在海洋中的命運。
鈣化生物存在於海洋的所有區域，從深海海底到遠洋開放水域，從近岸到遠海，以及各種深度。 碳酸鹽在較淺的深度溶解得更快，而大多數分泌碳酸鹽的動物，如珊瑚和雙殼類軟體動物，都生活在較淺的深度。 碳酸鹽在寒冷的極地水域中也以更快的速度溶解，那裡是翼足類軟體動物和有孔蟲等浮游鈣化生物的大量種群的家園。 當生物體利用碳酸鈣時，它以兩種形式存在——方解石和文石。 化學差異可能很細微，但結果卻截然不同。 文石在淺得多的深度溶解，具體取決於您在海洋中的位置，深度為 0.5 至 3 公里，而方解石在 4.2 至 5 公里深度溶解。 許多動物，如軟體動物和珊瑚，都使用文石形式。 IPCC 的“一切照舊”二氧化碳排放模型預測，到本世紀末，高緯度水域將相對於文石處於不飽和狀態 (Orr et al., 2005)。 該模型假設我們不會改變排放行為，也不會降低當前二氧化碳輸入大氣的速度。
為了理解我們輸入的二氧化碳如何反饋到極地食物網，我們可以使用不起眼的翼足類軟體動物，俗稱海天使，因為它具有類似翅膀的（ptero-）足（-pod），作為一個案例研究。 翼足類軟體動物特別容易受到海洋酸化的影響，因為它們的碳酸鹽外殼非常薄，由文石組成，文石在海水中比另一種碳酸鈣形式方解石溶解度高 50%。 因此，它們被認為是氣候變化煤礦中的“金絲雀”。 Orr 及其同事 (2005) 研究了在“一切照舊”二氧化碳排放情景下，翼足類動物脆弱外殼的命運。 48 小時後，外殼邊緣已經出現酸蝕 (Orr et al., 2005)。 鈣化是一個生理過程，生物體對其酶成分有一定的控制，但這是一個能量消耗巨大的過程（Fabry et al., 2008 年綜述）。 當外殼受損時，動物必須消耗更多寶貴的能量來修復損傷。
翼足類軟體動物——海樽螺圖片經阿拉斯加大學費爾班克斯分校 Russ Hopcroft 許可使用。更多資訊請訪問 北極海洋生物多樣性
不幸的是，翼足類物種的基線資料匱乏，很難在野外追蹤海洋酸化對種群水平的影響。 極地翼足類動物適應了寒冷水域中的代謝活動，但透過犧牲運動能力來換取更高的有氧能力，它們更容易受到環境變化的影響 (Rosenthal et al., 2009)。 由於翼足類動物在外殼生產中僅限於溶解度更高的文石，因此預計它們的分佈範圍將在短時間內（少至 50-100 代）受到嚴重限制——在水柱中垂直方向，然後隨著它們被迫向較低緯度移動而在緯度方向上受到限制 (Fabry et al., 2008)。 即使它們能夠適應文石飽和度較低的溫暖水域，它們也必然會暴露於新的浮游生物群落，進入新的競爭互動，並被排擠出它們偏愛的獵物。
微小的翼足類動物的消失並非沒有對極地食物網產生重大影響。 作為極地開放水域的主要食物來源（Pakhomov et al., 1997），翼足類動物數量的減少將對食物網的結構產生不利影響（Seibel & Dierssen 2003）。 翼足類動物的一些更著名的捕食者是鯨魚、魚類和海鳥。 在西北太平洋鮭魚漁場中的翼足類動物可能佔幼鮭飲食的 60% 以上（Armstrong et al., 2005, Turley et al., 2010）。 翼足類動物的專食性捕食者很少。 在日本水域，一種深水燈籠魚，短吻真燈籠魚，專門吃翼足類動物 (Watanabe et al., 2002)。 具有諷刺意味的是，薄殼翼足類動物必須警惕的最兇猛的捕食者是其他更大的、無殼的翼足類動物 (Seibel et al., 2007)。 雖然很少有動物專門捕食翼足類動物，但它們是整個廣食性捕食者群落的重要、豐富且高蛋白的食物來源。 翼足類動物的消失可能會導致這些廣食性捕食者更頻繁地捕食具有重要經濟價值的漁業種群的幼蟲，例如幼鮭。
翼足類動物也是極地浮游植物的主要食草動物，其消耗量比橈足類動物高出 33%（Bernard & Froneman 2009），其攝食率處於浮游動物總攝食率的上限（Hunt et al., 2008）。 然而，翼足類動物的減少可能會減輕浮游植物的壓力，並透過吸收和固存更多極地緯度地區的二氧化碳來推動小的負氣候反饋。 雖然翼足類動物數量的減少會減少透過屍體、糞便顆粒和碳酸鹽向深海的碳輸出，但由於浮游植物生物量的增加，海洋雪仍將在一定程度上積累。
這個翼足類動物的案例研究只是人類向大氣中輸入二氧化碳導致海洋酸化的影響的一個小視窗。 雖然在實驗室的高二氧化碳排放情景下，翼足類動物仍然能夠沉澱碳酸鈣來製造外殼，但外殼的生產高度依賴於 pH 值 (Comeau et al., 2010)。 新外殼的產生速度是否等於或大於舊外殼在較低 pH 值或高二氧化碳排放下作為淨過程溶解的速度，目前尚不清楚 (Comeau et al., 2010)。 其他鈣化生物，如有孔蟲、球石藻、其他軟體動物、淺水和深水珊瑚、棘皮動物、魚類、甲殼類動物、珊瑚藻和海草，都容易受到酸化的生理影響 (Doney et al., 2009)。 翼足類動物似乎是最容易受到海洋酸化影響的物種，但對具有重要經濟價值的雙殼類動物和珊瑚的影響，這些動物通常為商業漁業提供棲息地，可能會是最嚴重的社會經濟和環境後果。
我們能從毀滅的邊緣抓住一隻墜落的海天使嗎？ 這將取決於我們自己來決定。 如果老萬事樂先生能夠意識到自己道路上的錯誤，即使幾乎為時已晚，也許我們也能從《洛拉克斯》中吸取教訓。
“但是現在，” 萬事樂先生說道，
“既然你在這裡，”
洛拉克斯的話語似乎非常清楚。
除非 像你這樣的人非常在意，
否則一切都不會好轉，事實就是如此。” – 蘇斯博士，《洛拉克斯》
參考文獻
Armstrong JL, Boldt JL, Cross AD, Moss JH, Davis ND, Myers KW, Walker RV, Beauchamp DA, Haldorson LJ (2005) 阿拉斯加北部灣幼年粉紅鮭魚（Oncorhynchus gorbuscha）的分佈、大小以及年際、季節性和晝夜食物習慣。《深海研究第二部分》52:247-265。
Bernard K, Froneman P (2009) 亞南極真囊翼足類動物，後彎海樽螺：分佈模式和營養作用。《深海研究第一部分》56:582-598。
Bindoff NL, Willebrand J, Artale, V, Cazenave A, Gregory J, Gulev S, Hanawa K, Le Quéré C, Levitus S, Nojiri Y, Shum CK, TalleyLD, Unnikrishnan A (2007) 觀測：海洋氣候變化和海平面。 載於： 《2007 年氣候變化：物理科學基礎》。 政府間氣候變化專門委員會第四次評估報告第一工作組的貢獻 [Solomon S, Qin D, Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt KB, Tignor M, Miller HL (編輯)]。 劍橋大學出版社，英國劍橋和美國紐約州紐約。
Comeau S, Jeffree R, Teyssié J, Gattuso J (2010) 北極翼足類動物海樽螺對預測未來環境條件的響應。《公共科學圖書館·綜合》5: e11362。
Doney SC, Fabry VJ, Feely RA, Kleypas JA (2009) 海洋酸化：另一個二氧化碳問題。《海洋科學年度評論》1:169-192。
Fabry V, Seibel B, Feely R, Orr J (2008) 海洋酸化對海洋動物群和生態系統過程的影響。《國際海洋科學理事會海洋科學雜誌》65:414-432。
Hunt B, Pakhomov E, Hosie G, Siegel V, Ward P, Bernard K (2008) 南大洋生態系統中的翼足類動物。《海洋學進展》78:193-221。
Orr JC, Fabry VJ, Aumont O, Bopp L, Doney SC, Feely RA, Gnanadesikan A, Gruber N, Ishida A, Joos F, Key RM, Lindsay K, Maier-Reimer E, Matear R, Monfray P, Mouchet A, Najjar RG, Plattner G, Rodgers KB, Sabine CL, Sarmiento JL, Schlitzer R, Slater RD, Totterdell IJ, Weirig M, Yamanaka Y, Yool A (2005) 二十一世紀人為海洋酸化及其對鈣化生物的影響。《自然》437:681-686。
Pakhomov EA, Verheye HM, Atkinson A, Laubscher RK, Taunton-Clark J (1997) 1994 年夏季後期南喬治亞島附近中型浮游動物群落的結構和放牧影響。《極地生物學》18:180-192。
Rosenthal JJC, Seibel BA, Dymowska A, Bezanilla F (2009) 南極翼足類動物的有氧能力和運動能力之間的權衡。《美國國家科學院院刊》106:6192-6196。
Seibel BA, Dierssen HM (2003) 南極羅斯海生物量減少的級聯營養影響：冰山一角？《生物學公報》205:93-97。
Seibel BA, Dymowska A, Rosenthal J (2007) 翼足類軟體動物的代謝溫度補償和運動效能的共同進化。《綜合與比較生物學》47:880-891。
Turley C, Eby M, Ridgwell A, Schmidt D, Findlay H, Brownlee C, Riebesell U, Fabry V, Feely R, Gattuso J (2010) 海洋酸化的社會挑戰。《海洋汙染公報》60:787-792。
Watanabe H, Kawaguchi K, Hayashi A (2002) 北太平洋西部黑潮地區幼年表層洄游燈籠魚（燈籠魚科）的攝食習性。《海洋生態進展系列》236:263-272。
關於作者：凱文·澤爾尼奧是北卡羅來納大學威爾明頓分校的博士生，在賓夕法尼亞州立大學獲得理學碩士學位，研究熱液噴口群落，並在加州大學戴維斯分校獲得進化與生態學理學學士學位。 他研究混合種群的地理範圍、海洋無脊椎動物的分子生態學，並且是已發表的熱液噴口無脊椎動物分類學家。 他已經描述了一種新的蝦種和 4 種新的海葵種。 凱文是 深海新聞 的助理編輯和網站管理員，他在那裡撰寫了大量關於海洋科學的文章。 要了解更多關於他的資訊，請訪問 他的主頁，他在那裡偶爾撰寫關於非海洋進化生態學的文章，並在 Twitter 上關注他：@kzelnio。 [圖片經 安娜·琳達攝影 許可使用]
所表達的觀點是作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點。