德國基爾亥姆霍茲海洋研究中心的海洋學(xué)家Andreas Oschlies領(lǐng)導(dǎo)著一個在全球范圍內(nèi)監(jiān)控海洋含氧量的團(tuán)隊，他說，在過去的十年中，海洋的含氧量顯著下降，這是一個與氣候變化有關(guān)并且非常令人擔(dān)憂的趨勢。他說：“我們對所看到的變化的強(qiáng)度、海洋中氧氣下降的速度以及其對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響之大感到非常驚訝。”

Oschlies說，對科學(xué)家來說，變暖的海洋正在失去氧氣并不奇怪，但是含氧量下降的速度迫切需要關(guān)注。最近的一些研究顯示，在過去的50年里，一些熱帶地區(qū)的氧氣水平驚人地下降了40%。但其他地區(qū)的含氧量水平卻下降得微妙得多，全球平均下降2%。

然而，Oschlies和他的研究領(lǐng)域的其他人發(fā)現(xiàn)，就算含氧量只有細(xì)微的變化，所有海洋動物都會通過到高氧區(qū)尋求庇護(hù)或調(diào)整自身行為來做出反應(yīng)。這些行為調(diào)整會使動物不得不面對新的捕食者，或者迫使它們進(jìn)入到食物匱乏的地區(qū)。Oschlies說，氣候變化已經(jīng)給海洋生物帶來了嚴(yán)重的問題，比如海洋酸化等，但是脫氧是當(dāng)今海洋動物面臨的最緊迫的問題。畢竟，他說，“它們都得呼吸。”

墨西哥灣的沉積物部分源自密西西比河等河流。河流的沉積物攜帶著來自化肥的營養(yǎng)物質(zhì)，這些營養(yǎng)物質(zhì)為海藻的大量繁殖提供了營養(yǎng)，并消耗了海洋的氧氣水平。來源：美國宇航局地球天文臺

食物網(wǎng)的問題

變暖的海洋失去氧氣有兩個原因：第一，液體溫度越高，它能溶解的氣體就越少。Oschlies說，這就是為什么碳酸飲料放置在陽光下的話消氣速度會更快。其次，隨著極地海冰的融化，在更冷、更咸的海面上會形成一層浮力水，這個過程產(chǎn)生了一種“蓋子”，這種“蓋子”會防止洋流將地表洋流混合到更深的洋流中，而又因為所有的氧氣都是經(jīng)過表面洋流進(jìn)入海洋的(要么直接從大氣進(jìn)入洋流，要么經(jīng)過浮游植物的光合作用進(jìn)入洋流)，所以氧氣與表面海水混合更少意味著深海的氧氣也就更少。

赤道附近的一些沿海地區(qū)是自然的低氧熱點地區(qū)，因為它們的水域營養(yǎng)豐富，細(xì)菌在分解死去的海洋生物還有繁殖時都會消耗氧氣。但是生態(tài)系統(tǒng)在其他地方的變化——包括在開闊的海洋和極地周圍——尤其地令Oschlies 和其他人感到驚訝和擔(dān)憂，因為這些地區(qū)通常被認(rèn)為是沒那么脆弱的。Oschlies 和他的同事在去年發(fā)表在《自然》雜志上的報告說，預(yù)測未來變化的氣候模型通常也會低估已經(jīng)在世界海洋中觀測到的氧氣下降含量，這是這一趨勢需要更多關(guān)注的另一個原因。

2018年12月的《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)報告記錄了氧氣下降(哪怕是只有非常細(xì)微的下降)對浮游動物(食物鏈底部的動物)聚集水體的影響。羅德島大學(xué)(University of Rhode Island)的海洋學(xué)家、研究負(fù)責(zé)人凱倫·維希納(Karen Wishner)說：“它們非常敏感，”甚至比她預(yù)想的都還要敏感。有些物種會游到更深、更冷、含氧量更高的水中。她說：“但在某種程度上，它們只是往更深的地方游是行不通的。”因為在低溫環(huán)境中覓食，繁衍都可能會變得更加困難。她指出，許多捕食者——包括魚類、魷魚和鯨魚——要么捕食浮游動物，要么捕食吃浮游動物的魚類，因此浮游動物對含氧量下降的應(yīng)對方式將會對食物鏈產(chǎn)生很大影響。

除了破壞食物網(wǎng)之外，動物在適應(yīng)低氧水平時還會面臨著其他各種生理挑戰(zhàn)。上個月的一項海洋和淡水行為生理學(xué)研究報告稱，中國對蝦會在低氧環(huán)境下減少甩尾的力量以節(jié)省能量，因此對蝦會變得不那么敏捷。2016年，研究人員在《自然通訊》雜志上發(fā)表文章稱，隨著氧氣水平的下降，一些雄性魚類產(chǎn)生的游動精子數(shù)量也越來越少，而且就算在未來幾代中氧氣水平得到提高，這種趨勢似乎也不會反彈。

加州大學(xué)圣地亞哥分校(University of California, San Diego)的博士生莉蓮·麥考密克(Lillian McCormick)說，在缺氧的海洋中，魚類的視覺和聽覺等基本感官功能也可能受到影響。她的研究初步結(jié)果表明，即使是輕微的氧氣水平下降也會損害某些浮游動物的視力。(這也發(fā)生在人類身上，有證據(jù)表明，在高海拔地區(qū)旅行的人夜間視力和色覺會下降。)她說，許多種類的浮游動物每天早晨都依賴視覺線索沿著水體向下移動以躲避捕食者，因此失明可能會妨礙它們捕捉這些光線線索的能力。

有些生物，如水母，比其他生物更能耐受低氧。但南佛羅里達(dá)大學(xué)海洋學(xué)家布拉德·賽貝爾(Brad Seibel)說，所有的動物都會感受到脫氧作用的影響，因為它們進(jìn)化出自己的氧氣容量是有原因的。他說：“氧氣的任何下降都會損害生物的生存能力和表現(xiàn)。”Seibel與Wishner 是最近浮游生物研究的合作者。

棲息地減少

隨著富氧地區(qū)變得越來越稀少，目前的魚類棲息地也將縮小，這回迫使一些重要的經(jīng)濟(jì)物種——如金槍魚——進(jìn)入新的棲息地。據(jù)估計，金槍魚每年在全球產(chǎn)生420億美元的產(chǎn)值。在東北熱帶大西洋，研究人員發(fā)現(xiàn)金槍魚和長嘴魚的棲息地在1960年到2010年期間由于缺氧而減少了15%。

海岸漁業(yè)還面臨著農(nóng)業(yè)徑流的額外壓力，這些徑流使藻類大量繁殖，并在它們腐爛時消耗大量氧氣——密西西比河河口附近的墨西哥灣長期以來就是這種情況。這些“死區(qū)”迫使一些魚類在其典型活動范圍的邊緣尋找含氧量較高的區(qū)域。賽貝爾指出，這可以幫助漁民找到這些魚，因為魚類會聚集在這些密集的區(qū)域，但這也提供了一種虛假的富足感，從長遠(yuǎn)來看這是不可持續(xù)的行為。

為了解決整個脫氧問題，Oschlies于去年9月在基爾協(xié)助組織了一次關(guān)于這個問題的國際會議。與會者臨時起草了一份名為《基爾海洋脫氧宣言》(Kiel declaration on Ocean deoxyation)的宣言，以提高國際政府、聯(lián)合國和公眾的認(rèn)識，并呼吁立即采取行動。他們希望各國政府和國際組織在減緩氣候變化和減少沿海徑流污染(沿海徑流污染加劇了氧氣的減少)方面取得更大的進(jìn)展。研究人員以摩納哥宣言為模型，因為Oschlies認(rèn)為摩納哥宣言成功地提高了國際社會對2008年海洋酸化的認(rèn)識。

Wishner說：“這份宣言真的是想提醒公眾、政府和國際機(jī)構(gòu)，這是一個重大問題。”Wishner是來自30多個國家的300多名科學(xué)家中的一員，他們在宣言上簽了字，同樣是簽名者之一的賽貝爾對此事毫不諱言：“我認(rèn)為這個現(xiàn)象可能會有一個非?？膳碌暮蠊?。”