海水酸化威胁贝类育苗:生成贝壳耗能加大
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  • 发表时间:2019-08-04 20:19
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  新浪科技讯 北京时间31日消息,在美国西北部的贝类育苗场,太平洋牡蛎幼体的死亡被认为与海洋的酸化有关。人们不禁要问,大气层中二氧化碳含量的增加,以及近岸海水酸碱度(pH)的下降,是否已经达到了引起幼苗死亡的程度?

  近日,一项对太平洋牡蛎和地中海贻贝的新研究发现,幼体在最初阶段对饱和度更加敏感,而不是二氧化碳或酸度本身。饱和度是评价海水对贝类碳酸钙外壳腐蚀程度的一项指标,也可以评价幼体生成外壳的容易程度。较低的饱和度意味着较高的海水腐蚀性。

  研究者称,二氧化碳含量增加会降低饱和度,而饱和度对二氧化碳的变化很敏感。利用独特的海水化学操作方法,科学家对贻贝和牡蛎等贝类幼体对饱和度的敏感性进行了研究。这项研究获得了美国国家科学基金会(NSF)的资助,研究结果发表在近期的《自然气候变化》(Nature Climate Change)杂志上。

  美国国家科学基金会海洋科学部的项目总监大卫·加里森(David Garrison)说:“海洋生物学家推测,海洋生物在生命的早期阶段,可能对海洋酸化特别敏感,但对大部分物种来说,具体影响的机制还是未知状态。”通过一项研究竞赛,美国国家科学基金会的地球科学理事会和生物科学理事会都对海洋酸化研究提供了支持。

  “这项研究是重要的一步,”加里森说,“有助于我们预测和减轻海洋酸化对近海资源的影响。”

  这项研究的结果有助于解释商业育苗场的失败原因,以及改善水体化学坏境能够取得成功的关键所在。目前,美国的贝类育苗场正在对水体的化学成分进行改良,创造出更适合幼体生长的饱和度条件。

  “贝类存在了很长的时间,在不同的地质时期和高二氧化碳浓度的海洋环境中都存活了下来,”文章主要作者、俄勒冈州立大学海洋生态学家和生物地球化学家乔治·沃尔德巴瑟(George Waldbusser)说,“不同的地方在于,过去海水中的碱性水平会中和二氧化碳的增加,使饱和度较高(相对于pH)。现在的海洋中,能促进中和的过程赶不上二氧化碳增加的速率。”

  “只要饱和度较高,我们所测试的牡蛎和贻贝都可以承受几乎十倍于今天水平的二氧化碳浓度。”

  牡蛎和贻贝幼体对饱和度(二氧化碳浓度增加会降低饱和度)十分敏感,而在“几十年到几世纪内”,饱和度阈值就将被突破,早于二氧化碳增加(和pH下降)对贝类幼体造成的威胁。沃尔德巴瑟说:“举例来说,在不越过阈值的条件下,按目前的变化速率,俄勒冈近海水域已经没有太多空间可以吸收二氧化碳了。”

  在沃尔德巴瑟等人之前的研究中,描述了贝类幼体在受精之后如何生成贝壳的过程。他们发现,牡蛎和贻贝幼体在以足够生存的速率开始进食之后,会在48小时之内生成贝壳。贝壳的生成需要显著的能量支出。在酸性海水中,牡蛎和贻贝需要耗费大量的能量用于生成贝壳,导致用于游泳和觅食的能量不足。

  “育苗场称这是‘懒惰幼体综合症’,因为这些牡蛎幼苗会沉到水下,停止游泳,”沃尔德巴瑟说,“这些生物对海洋酸化确实很敏感——甚至比我们想象的更甚。”

  在这项研究中,科学家利用高解析度图像对牡蛎和贻贝贝壳的发育进行分析。他们发现,这些幼体——相当于人类头发直径百分之一大小——在6小时内生成了完全的碳酸钙外壳,大约在受精12小时之后。然而,在对海水化学成分进行了细微调整后,有相当数量的外壳不能正常发育。能生成完整外壳的个体显得比正常个体要小,这意味着它们更加脆弱,需要更长时间才能发育为成体。

  “如果海水饱和度较高,碱性水平更高,就能帮助中和较高的二氧化碳水平,保证贝壳能正常生成,同时也使贝类长得更大,”沃尔德巴瑟说,“这对它们的生存能力有着显著影响。”(任天)