海洋酸化的生物學影響

北太平洋巴爾米拉環礁。 照片©Tim Calver

海洋化學的變化可能對海洋生物及其生活的生態系統產生廣泛的直接和間接影響。 對海洋鈣化物(珊瑚,甲殼類和軟體動物)的研究表明,大多數(但不是全部)鈣化程度降低,海洋酸化增加。 文獻

對海洋生物的影響

底棲鈣化劑的代表

海洋酸化影響的分類學變異。 顯示所有生物組合(總體),鈣化劑(橙色)和非鈣化劑(綠色)的平均效應大小。 用於計算平均效應大小的實驗數量顯示在括號中。 ‡表示所測試的分類群之間存在顯著差異。 資料來源:Kroeker等。 2010

越來越多的研究表明海洋酸化對海洋生物產生了不利影響,包括: 文獻

  • 珊瑚礁珊瑚骨骼生長速度下降
  • 在自由游動的浮游動物中維持保護殼的能力降低(浮游動物包括“動物浮游生物”,主要是小型甲殼類動物和魚類幼體,並形成大多數海洋食物網的基礎)
  • 海藻(甲殼類珊瑚和綠藻)中碳酸鈣產量的降低
  • 減少幼蟲海洋物種的存活,包括商業魚類和貝類
  • 無脊椎動物發育階段受損(受精,卵裂,幼蟲,沉降和繁殖)
  • 過量的二氧化碳(CO2)血液中的水平(CO2 魚類和頭足類動物的毒性,以及一些無脊椎動物的生長和繁殖力顯著降低

pH值下降(酸度增加)可能會影響生物體,其方式不僅僅是鈣化或代謝性能下降,包括:

  • 不同生命階段物種之間的相互作用
  • 轉移競爭壓力(例如藻類競爭珊瑚)
  • 捕食的變化,隨著社區對酸化作出反應而發揮作用
  • 改變魚類幼蟲的行為(由於幼蟲魚的感覺功能受損)和招募成功率降低 文獻

與其他壓力因素的相互作用(如養分輸入,海面溫度升高和海平面上升)也將影響海洋社區如何響應高CO而變化2 條件。

對鈣化的影響

增加海洋酸度的最關鍵影響之一涉及從碳酸鈣生產殼,骨架和板,這一過程稱為鈣化。 酸化改變了海水中碳酸鹽化學的平衡,降低了可用於珊瑚和其他海洋鈣化物的pH值和碳酸根離子的濃度來構建它們的骨架。 這降低了許多構建外部骨骼和貝殼的海洋生物的鈣化速率和數量,從浮游生物到貝類到造礁珊瑚。

海水中溶解的碳酸根離子的減少對珊瑚礁生態系統有很多影響。 由於建造珊瑚珊瑚需要碳酸鹽來構建它們的骨骼,因此降低碳酸根離子濃度可能會導致珊瑚骨骼變弱,脆弱,珊瑚生長速度減慢。 在未來,這可能會導致珊瑚礁的腐蝕速度超過它們的鈣化速度,從而降低了珊瑚物種爭奪太空的能力。

對於珊瑚和其他鈣化劑如海膽和貝類,鈣化的減少可能:

  • 增加珊瑚的易感性 - 疾病
  • 降低生物抵禦食肉動物和競爭食物和棲息地的能力
  • 改變行為模式
  • 降低容忍紫外線輻射的能力,提高生物侵蝕速率,增加颶風造成的傷害

實驗室研究已經研究了海洋酸化對許多類型的珊瑚和珊瑚藻類的影響,揭示了大氣CO加倍的3%對60%鈣化率下降的反應。2.文獻 最近一項關於百慕大腦珊瑚的研究發現,在過去的25年中,鈣化率下降了50%,海洋酸化可能是影響因素。 文獻

底棲鈣化劑的代表

Kleypas等人的海洋鈣化物的例子。 2006:(a)珊瑚藻類(Nancy Sefton攝影; NOAA / CORIS提供); (b)中 仙掌藻 (James Watt合照; NOAA / NMFS提供); (c)底棲有孔蟲(P. Hallock提供); (d)造礁珊瑚(Dendrogyra cylindrus; NOAA軍團的Cmdr William Harrigan; 佛羅里達群島國家海洋保護區(Florida Keys National Marine Sanctuary); (e)深水珊瑚(Lophelia pertusa; 來自北卡羅來納州的413深度。 大紅蟹是 Eumunida picta; 它下面的海膽是 Echinus tylodes; 由SW Ross,K。Sulak和M. Nizinski提供); (f)苔蘚蟲(由NOAA / Ocean Explorer提供); (g)軟體動物(牡蠣礁;南卡羅來納州自然資源部提供); (h)棘皮動物(脆弱的星; Larry Zetwoch;佛羅里達群島國家海洋保護區); (i)甲殼動物(龍蝦; James P. McVey博士,NOAA海洋資助計劃)