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气候变化

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盘点史前海洋中的生态灾难

来源:海洋探秘 作者: 人气: 发布时间:2019-01-23 19:51:11

海洋是地球上最大的生态系统。比起陆地,海洋环境相对稳定,是孕育生命的摇篮。然而,在一些特殊时期,海洋环境也曾发生过剧变,其程度甚至远超生命所能承受的极限,从而引发了一系列灾难。

窒息的海洋

在早期的地球上,液态水汇集成了海洋。但是,大气中没有氧气,海洋中也没有溶解氧,最初存在的生命体大多是厌氧的单细胞生物。直到约24亿年前,随着蓝藻等光合作用生物的崛起,海洋中有了足够的溶解氧。这一方面使厌氧生物受到重创,另一方面也为好氧生物的出现开辟了道路。最终,包括人类在内的好氧生物成了这个星球表层的主流生物。氧成了今天的海洋生物维持生命必不可少的元素。

然而,海洋中的溶解氧含量并非一成不变。在某些时期,它曾降到非常低的水平,从而造成生物大量死亡。在距今3.76亿~3.6亿年前,也就是泥盆纪晚期,发生过一次重大灭绝事件,被视为地球历史上的五大灭绝事件之一。在这次大灭绝中,约75%的物种灭绝,其中,脊椎动物损失重大,约96%的物种灭绝。

由于这次灭绝持续了一两千万年,科学家估计,它可能是由一系列灭绝事件组成的。其中有个情况引起了科学家的注意:地层记录显示,在这一时期,海洋中的溶氧量急剧下降,这很可能是大灭绝事件的“元凶”之一。

在泥盆纪,陆地并非像今天一样彼此分离,虽然没有形成联合大陆,但也相距不远。当时,陆地上已经形成了森林,问题很可能就出在快速扩张的森林上。我们知道,植物的根系对岩石有很强的破坏力,会加速岩石风化,促使其释放大量氮、磷等元素,并随着河流、降水汇集到海洋中。

由于大陆非常集中,陆地之间的海洋面积小,氮、磷等元素的汇入量远远超过了先前的状态,导致海水富营养化,生态平衡被打破。

大量氮和磷使得藻类迅速生长,导致类似赤潮的现象大规模出现。死亡的藻类促使腐生的细菌繁殖,加剧溶氧的消耗,窒息死亡的动物又释放出更多营养物质,滋生更多细菌和藻类。海洋开始发黑、变臭,表层海水逐渐不适合动物生存,大灭绝发生了。

今天,虽然森林已经融入生态系统,并成为陆地生态系统非常重要的部分,但海洋仍面临“窒息”的危险。事实上,它正在发生——由于人类活动产生的大量废水中,既有氮、磷等无机元素,也富含有机质,它们最终都汇入了海洋。我们的海洋正逐渐富营养化,赤潮等海洋灾害事件时有发生。

流失的钙质

除了缺氧,大规模降温很可能是造成泥盆纪晚期大灭绝的另一个原因。除此以外,海水的pH值(酸碱度)也对生态系统至关重要。当pH值等于7时,液体为中性,小于7时为酸性,大于7时则为碱性。海水酸化是海洋生态面临的另一大威胁。

在5次大灭绝事件中,至少有两次(二叠纪末期和三叠纪末期的灭绝事件)主要由海水酸化引起,就连发生在白垩纪末期的大灭绝事件(对,就是恐龙灭绝那次),海水酸化也脱不了干系。你也许会问:为什么这些大灭绝事件总是恰好发生在一个时代的末期?这是巧合吗?不,正是因为这样,这些时代才终结了。

酸性物质(如二氧化硫、二氧化碳)融入海洋,能直接摧毁海洋中多种生物的聚集地—珊瑚礁。以二氧化碳为例,它在海洋中以分子态(1%)、碳酸根(8%)和碳酸氢根(91%)3种形式存在,彼此可以相互转化。二氧化碳浓度上升,会促使碳酸根向碳酸氢根转化,使构成珊瑚的碳酸钙溶解。

坚硬的碳酸钙是岩石的基本成分。珊瑚虫从环境中吸收钙离子,沉积碳酸钙,形成我们所熟知的珊瑚。一旦二氧化碳的含量上升,这个过程就会减缓,甚至发生逆转—珊瑚会被慢慢溶解,珊瑚礁将不复存在。

碳酸钙也是众多海洋生物骨骼和外壳的主要成分。酸化的海水会侵蚀贝类坚硬的外壳,使幼鱼耳骨的发育受到影响,听力下降,更易被捕食。

珊瑚礁曾多次被彻底摧毁。在前面提到的二叠纪末期,珊瑚是指四射珊瑚,与今天的珊瑚亲缘关系很远。就在那次大灭绝事件中,整个四射珊瑚类群被完全摧毁,后来的珊瑚是重新演化出现的。

图/四射珊瑚虫

现在,我们同样面临这个问题。人类活动产生了大量二氧化碳,其中至少三分之一被海洋吸收,使海水的pH值不断下降。但是,如果海洋不吸收这些二氧化碳,大气中的二氧化碳浓度会更高,温室效应会更强。

在海水酸化和温室效应的共同作用下,如今的珊瑚礁已经岌岌可危:约75%的珊瑚礁遭受威胁,澳大利亚著名的大堡礁更是以每年约3.4%的速度衰减,当前覆盖率仅剩14%……

(编辑:Nicola)

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