海洋氧氣消失?「死區」像瘟疫一般蔓延,已從海洋走向陸地淡水源

2020-12-05 環球科學大觀

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科學前沿觀天下 篤學明理洞寰宇

如果海水中幾乎或根本沒有氧氣，會使得許多海洋生物幾乎不可能在其中生存，科學家稱其為海洋「死區」。據統計，在最近幾十年中「死區」的數量和面積都在大大增加，現在已經從海洋擴展到陸地上的淡水源。一項最新研究顯示，我們可能低估了問題的嚴重性。

死區又稱氧氣最低限度區（oxygen minimum zones，OMZs）。傳統觀點認為當人類活動造成的過量營養物汙染流入沿海水域時，會產生藻類的低氧條件，從而促進藻類的開花生長，然後分解成沉入海底的有機物質。當有機物質緩慢墜入海底時，它會吸收和消耗氧氣，從而使海洋生物面臨生存危機。

據英國普利茅斯大學生物地球化學家薩賓·朗格（Sabine Lengger）領導的國際研究小組稱，這一整體過程被認為是造成死區的主要原因。但到目前為止，我們可能仍忽略了這個問題背後的另一個重要因素。研究表明，沉入海底的有機物不僅來自海面，還包括來自生活在黑暗海洋中並能固定碳的細菌的貢獻。現有的模型可能在關鍵的貢獻上被遺漏，因此人們低估了在未來變暖的世界中對氧氣消耗的預期程度。

研究人員分析了從世界上最大的死區——阿拉伯海底提取的沉積物核，發現深水中的厭氧細菌佔海底有機物的近五分之一。這意味著當前的模型在嘗試模擬和預測未來死區如何演變時並未考慮到稱為「暗碳固著」的因素，這意味著我們已經錯過了相當多的死區之謎。

在假設所有下沉的有機物質都是光合作用而沒有考慮暗碳的前提下運行的生物地球化學模型可能會大大低估再礦化的程度。因此，氧氣最低限度區域的氧氣需求可能會比預期的要高，從而導致OMZ的擴張比預期更為強烈。最近國際自然保護聯盟（IUCN）發布了一份嚴謹的科學報告，稱死區像海洋瘟疫一樣蔓延開來，今天大約有700處，而在上世紀60年代發現的死區不到50處。

希望新發現可以為我們提供一種更好的方法來確定這種令人不安現象的真實程度，以便我們能夠在為時已晚之前找到補救措施。

作者/朱張航宇

參考文獻：Dark carbon fixation in the Arabian Sea oxygen minimum zone contributes to sedimentary organic carbon (SOM)，Global Biogeochemical Cycles，2019，doi:org/10.1029/2019GB006282。

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