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氣候變化不僅對(duì)陸地生物構(gòu)成威脅，也對(duì)尚未充分開發(fā)的深海生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。深海動(dòng)物已經(jīng)適應(yīng)了穩(wěn)定和極端的環(huán)境，因此它們特別容易受到溫度和食物供應(yīng)變化的影響。這就提出了一個(gè)至關(guān)重要的問題：到底哪些環(huán)境因素對(duì)深海生態(tài)系統(tǒng)最重要，以及它們可能遭受怎樣的破壞？

深海是地球上最神秘的生態(tài)系統(tǒng)之一。持續(xù)不斷的人類活動(dòng)引起的氣候變化和地球工程技術(shù)可能會(huì)在未來幾十年內(nèi)顯著改變海洋棲息地。這些技術(shù)旨在減輕氣候變化的影響，但同時(shí)也可能對(duì)深海環(huán)境造成未知的長期影響。

△ 圖源：綠會(huì)融媒

面對(duì)這些挑戰(zhàn)，了解深海生態(tài)系統(tǒng)如何響應(yīng)氣候變化變得尤為重要。然而，由于生物監(jiān)測(cè)通常只關(guān)注短期變化，捕捉深海生態(tài)系統(tǒng)長期環(huán)境驅(qū)動(dòng)因素的能力有限，這使得預(yù)測(cè)和理解這些生態(tài)系統(tǒng)的長期變化變得復(fù)雜。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，科學(xué)家們轉(zhuǎn)向研究深?；涗?。這些記錄提供了一個(gè)獨(dú)特的視角，幫助我們理解深海生態(tài)系統(tǒng)及其動(dòng)物群在過去數(shù)十萬年中是如何適應(yīng)環(huán)境變化的。通過這些研究，我們可以更好地預(yù)測(cè)未來氣候變化對(duì)深海生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響，并為保護(hù)這些脆弱的生態(tài)系統(tǒng)制定策略。

香港大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院、太古海洋科學(xué)研究所和氣候與碳中和研究所，以及普林斯頓大學(xué)地球科學(xué)系的研究人員共同領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究，揭示了過去50萬年來南大洋深海生態(tài)系統(tǒng)的演變過程。研究表明溫度變化和食物輸入在塑造深海生態(tài)系統(tǒng)方面發(fā)揮了不同的作用。該研究發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology）。

深海溫度穩(wěn)定，即使在長時(shí)間尺度上也只發(fā)生微小的變化。深海生物對(duì)這種穩(wěn)定的環(huán)境有很高的適應(yīng)性，這使它們對(duì)即使是輕微的溫度波動(dòng)也特別敏感。

與地表水不同，深海由于缺乏陽光而缺乏初級(jí)生產(chǎn)力，這阻礙了浮游植物的生長和光合作用。相反，深海生物依賴于從海洋表面下降的食物，被稱為顆粒有機(jī)物質(zhì)或海洋雪，其中包括死亡的浮游生物，這是生活在深海海底的生物的主要食物來源。

△ 圖源：綠會(huì)融媒

研究團(tuán)隊(duì)利用從50萬年前的沉積物巖心中提取的深海化石的數(shù)據(jù)開展研究，數(shù)據(jù)清楚地表明，溫度和食物輸入在長期尺度上顯著改變了深海群落和物種種群。

研究人員表示：“重要的是，不僅要通過了解地球上的生態(tài)系統(tǒng)如何運(yùn)作來推進(jìn)基礎(chǔ)科學(xué)，還要應(yīng)對(duì)人類引起的氣候變化帶來的日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。”

隨著全球?qū)Τ掷m(xù)的人類活動(dòng)引起的氣候變暖及其未來的升級(jí)，科學(xué)家和工程師正在努力開發(fā)緩解技術(shù)來應(yīng)對(duì)氣候變化。這些地球工程技術(shù)統(tǒng)稱為海洋氣候干預(yù)措施（OBCI），包括海洋二氧化碳去除（mCDR）等方法，其目的是將碳或二氧化碳放入并儲(chǔ)存在深海沉積物中來減少未來的變暖，由于低溫和高壓環(huán)境，它們?cè)谏詈３练e物中保持穩(wěn)定。

海洋二氧化碳去除的一個(gè)突出例子是鐵施肥，即在海洋表面添加鐵以增強(qiáng)初級(jí)生產(chǎn)力，從而增加有機(jī)碳沉入深海海底的過程。雖然海洋二氧化碳去除等海洋氣候干預(yù)措施的技術(shù)先進(jìn)，幾乎可以實(shí)施，但它們尚未大規(guī)模部署。其中一個(gè)主要的擔(dān)憂是這些技術(shù)將如何影響深海生態(tài)系統(tǒng)。

研究人員之一的Yasuhara教授說：“深海覆蓋了地球表面的40%以上，其生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱。深海還蘊(yùn)藏著無數(shù)尚未被發(fā)現(xiàn)的物種。絕大多數(shù)物種對(duì)我們來說仍然未知。我們的研究使用了過去50萬年深海沉積物核心的化石記錄，表明由塵埃輸入引起的天然鐵肥變化以及由此產(chǎn)生的表面生產(chǎn)力增強(qiáng)所驅(qū)動(dòng)的溫度和食物輸入，已經(jīng)以不同的方式實(shí)質(zhì)性地改變了深海生態(tài)系統(tǒng)?！?/p>

“這意味著我們?cè)趯?duì)這個(gè)重要而脆弱的生態(tài)系統(tǒng)做出決定時(shí)必須謹(jǐn)慎。需要進(jìn)行仔細(xì)的生態(tài)系統(tǒng)影響評(píng)估，逐案評(píng)估人類引起的變暖或涉及地表生產(chǎn)力變化的 海洋二氧化碳去除是否更具危害性。只有這樣，我們才能就是否繼續(xù)進(jìn)行海洋二氧化碳去除做出謹(jǐn)慎而明智的決定?！?/p>

Yasuhara教授還表示，南大洋可以被視為“煤礦里的金絲雀”，因?yàn)樗侨蚝Ｑ蟓h(huán)流和氣候系統(tǒng)的關(guān)鍵敏感區(qū)域?！拔覀兊难芯繌?qiáng)調(diào)了深海生態(tài)系統(tǒng)的敏感性。在這一地區(qū)需要加強(qiáng)深海生物監(jiān)測(cè)工作，因?yàn)樗梢蕴峁夂蜃兓脑缙陬A(yù)警信號(hào)。研究還表明，南大洋深海生態(tài)系統(tǒng)的當(dāng)前形態(tài)是在43萬年前形成的。

研究結(jié)果預(yù)測(cè)，如果未來人類活動(dòng)引起的氣候變暖削弱了從大西洋到南大洋再到太平洋的全球深水環(huán)流，南大洋的深海生物多樣性熱點(diǎn)可能會(huì)減少甚至消失。

【參考資料】

Yasuhara, M., Huang, H. H. M., Chong, R. W. K., Hong, Y., Iwatani, H., Zhang, J., ... & Ikehara, M. (2024). Climatic forcing of the Southern Ocean deep-sea ecosystem.Current Biology.

https://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(24)01567-7?_returnURL=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0960982224015677?showall=true

https://phys.org/news/2024-12-years-fossil-reveal-climate-impacts.html

https://www.hku.hk/press/press-releases/detail/28013.html

來源：海洋與濕地、化石網(wǎng)