海洋酸化研究进展

<正>海洋是巨大的碳库,不断地从大气吸收CO2,工业革命以来,海洋吸收了人类向大气排放CO2的30%~40%[1]。海洋吸收的CO2对于缓解全球变暖起着重要的作用,但是它破坏了海洋自身碳酸盐的化学平衡,导致海水酸度增加。这种由于海洋吸收了大气中人为CO2引起的海水酸度增加过程,被称为海洋酸化。目前全球海洋正处于5500万年以来海洋酸化速度最快的时期,工业革命以来,全球表层海水pH已     

海洋酸化之牡蛎杀手

<正>人们普遍认同,由人类工业生产及其他活动而释放的二氧化碳大量弥漫于大气当中,导致气候变暖,给地球生命造成了巨大的影响。但是,与气候变暖危害相似的海洋酸化问题,相比却鲜受重视。造成海洋酸化的原因主要就是海     

海洋酸化对浮游植物生理生态影响的研究进展

当前全球气候变化下的上层海洋变暖与酸化对以浮游植物为主的海洋生态系产生了重大影响,理解此背景下的海洋浮游植物生理生态响应,对我们理解和抑制全球气候变化具有重要意义。在全球大气二氧化碳分压(p CO2)升高情景下,浮游植物通过光合作用、微生物循环等过程,通过不同功能群对海洋生源要素循环模式的改变,进而影响区域及全球海洋的生物地球化学循环。研究全球浮游植物对海洋酸化生理生态的响应使得我们对生物地球化学系统的认识更加全面、系统。     

海洋酸化及国际研究动态

全球海洋酸化是对海洋生态系统的最大威胁之一,其对海洋健康的影响已逐渐显示出来,引起世界主要沿海国家和国际组织的高度重视,美国、英国、德国、日本、澳大利亚、韩国等国家纷纷制定海洋酸化问题研究计划,研究应对海洋酸化和保护海洋生态环境的对策.有关国际组织召开海洋酸化问题国际研讨会,协调沿海国家的行动,提高行动的功效,全力以赴...     

海洋酸化及其对海洋生态系统的影响

海洋酸化是21世纪人类面临的重大环境问题,酸化将对钙化生物造成非常严重的损害,给海洋生态系统带来目前还无法准确评估的影响。海洋酸化是人类强烈干预地球系统背景下的自然过程,是与全球变暖相关的重大全球性环境问题,对人类赖以生存的海洋生态系统的维系和持续利用有着及其深刻的影响。美国、欧盟以及英国等发达国家均在近期加强了对海洋酸化问题的研究,启动多项相关计划。扼要综述了最近10年来海洋酸化对海洋生态系统影响的若干进展。     

海洋酸化和低氧及其节律性变化对海蜇碟状幼体的影响

人类生产活动引起的全球气候变化加剧作为重要的环境问题,海洋中pCO₂和溶解氧的失衡及富营养化加剧了许多沿海生态系统的酸化和低氧现象。海蜇(Rhopilema esculentum)为我国重要的渔业资源之一,具有食用价值及潜在药用价值。本研究评估了海蜇碟状幼体在海洋酸化和低氧及其昼夜节律变化胁迫下的生理响应:碟状幼体暴露于两个pH水平(酸化pH 7.6,正常pH 8.1)和两个溶解氧水平(低氧2mg·L^–1,常氧7mg·L^–1)维持7d,胁迫因素维持恒定或昼夜节律性变化,测定其伞部直径、收缩频率及酸碱平衡、免疫和抗氧化相关酶活力。研究表明,海洋酸化和低氧在不同程度上影响海蜇碟状幼体的生理代谢和生长发育,且酸化和低氧之间表现出部分拮抗作用,昼夜波动的暴露模式对海蜇碟状幼体的损伤程度大于恒定的暴露模式。     

基于时间序列的海洋赤潮灾害特征分析

以1977-2012年中国海赤潮的年发生频率及2001-2012年赤潮的月发生频率数据资料为基础,建立赤潮事件的年发生频率和月发生频率时间序列。赤潮的年发生频率与时间的分段回归拟合效果较好,月频率的季节性最大值在5月(约18.22),随机波动的大小随时间序列逐步增加,波动峰值主要出现在5-7月。利用Holt指数平滑法和Holt-Winter指数平滑法分别对赤潮事件的年发生频率和月发生频率进行预测,结果表明2013-2020年赤潮的年发生频率呈年平均增加1次的缓慢趋势上升,2013-2016年5-7月份为赤潮高发期,峰值出现在5月,基本稳定在25次左右。     

全球变暖和海洋酸化背景下珊瑚礁生态响应的研究进展

生物礁是由珊瑚虫、藻类等造礁生物组成、具有抗浪结构的海相碳酸盐岩,是全球主要碳库之一,也是观察热带海洋影响中-高纬度环境过程的重要窗口。近二、三十年以来,伴随着海洋水体的显著酸化和增温,全球热带海洋生物礁的主体——珊瑚礁系统遭受了不同程度的影响。其中,对于高温强迫而言,海水温度上升诱发珊瑚白化、抑制珊瑚的自我修复;海洋酸化可以显著改变珊瑚钙化率、抑制珊瑚幼虫发育、引发珊瑚礁的溶解;两大因素均可改变珊瑚礁的群落结构。针对这些环境要素的改变,珊瑚自身可以通过共生藻的种类转换以及调控基因表达等手段在一定程度上抵抗高温胁迫;但若温室气体的排放不受控制,绝大多数珊瑚礁到21世纪末都将遭受灾难性打击。为应对未来不同场景下的珊瑚礁变化,还需要对高温、酸化等关键因子响应特征进行更深入的研究;珊瑚礁长序列研究有可能为珊瑚的长周期演化特征提供关键认识,也为现代观测提供有益补充。     

全球海洋酸化研究态势与最新进展分析

海洋是一个巨大的碳库,通过吸收大气中的二氧化碳减缓了全球变暖的局势。海洋同时也是蕴含丰富资源的宝库,过量二氧化碳的吸收造成海水pH值发生变化,海洋酸化对这个资源宝库的影响不容忽视。文章通过文献计量与统计分析的方法,从宏观角度研究了海洋酸化研究的整体发展现状、主要研究力量与研究主题分布,分析了未来的发展趋势,并结合现有问题给出了讨论建议,以期为未来的海洋酸化研究提供一定的参考借鉴。研究结果表明：海洋酸化研究经历了探索、成型、快速增长与稳步增长4个时期,澳大利亚、美国、加拿大和英国是主要研究国家,美国国家海洋与大气管理局、美国伍兹霍尔海洋研究所、美国加州大学、澳大利亚昆士兰大学和詹姆斯库克大学是主要研究机构。海洋酸化过程与成因、敏感性生物与生命过程影响、生态系统影响与生态效应、珊瑚礁与藻类典型研究等内容则是该领域的主要研究主题。未来的海洋酸化研究还应该拓展广度和深度、提升方法和技术,并注意制定综合研究计划、慎重定性与量化研究结果、考虑多方面差异耦合因子并加强基础研究与国际合作。     

海洋酸化对贝类的生理生态学影响研究进展

随着工业化进程的发展,温室气体二氧化碳(CO2)大量排放,约四分之一被海洋吸收,导致海水pH值和碳酸钙饱和度降低,出现了海洋酸化的现象.海洋酸化及引起的碳酸盐化学体系的变化已对各种海洋生物产生影响.贝类作为海洋生态系统中的代表性生物类群,自身具有一定的酸碱平衡调节能力,但其属于钙化生物,极易受到海水酸化的影响.在对贝类...     

海水酸化对鹿角珊瑚光谱特性影响的分析

海水酸化造成全球珊瑚礁严重退化,应用卫星遥感手段可以快速地对珊瑚礁进行监测。在野外做酸度对比实验具有条件不易控制、周期长等局限性。文章提出一种室内测量珊瑚光谱的方法,通过比较不同酸度梯度下珊瑚光谱的变化,为研究海水酸化对珊瑚的影响提供了一种新的思路。试验采用7.6、7.9和8.1的酸度梯度,结果表明:在pH为8.1和7.9环境条件下,珊瑚的光谱趋势大体一致,总体上珊瑚光谱波峰出现了向长波方向的红移。但是在pH为7.6的条件下,珊瑚的光谱在650~700nm之间出现一个反常的吸收谷,这是由于pH 7.6的酸度条件适宜一些藻类生长,藻类附着在珊瑚表面,从而影响了其光谱特性。     

Responses of two temperate sponge species to ocean acidification

There are still major gaps in our understanding of the impact of ocean acidification (OA) on some groups of organisms within different geographic regions. We investigated the effect of OA on two common and ecologically important temperate sponge species in New Zealand (Tethya bergquistae and Crella incrustans). Sponges were kept at pH 8 (control) and 7.6 for 4 weeks. Responses of the two species varied, with T. bergquistae kept at pH 7.6 showing some mortality in response to reduced pH and evidence of tissues necrosis. In contrast, only one C. incrustans died in the pH 7.6 treatment and showed little evidence of any tissue degradation. Only T. bergquistae showed evidence for physiological effects of reduced pH as respiration rates were generally higher in the pH 7.6 treatment. Our results provide preliminary evidence to support a general tolerance of temperate sponges to reduced pH, but that some species-specific responses may exist.     

海洋酸化对海水青鳉胚胎骨骼发育的影响

本文在实验室模拟近期海洋酸化水平,对海洋酸化对海水青鳉鱼(Oryzia melastigma)胚胎骨骼发育的影响进行了初步研究。实验中,通过往实验水体中充入一定浓度CO2气体酸化海水。对照组CO2分压为450×10-6,两个处理组CO2浓度分别为1 160×10-6和1 783×10-6,对应的水体pH值分别为8.14,7.85和7.67。将海水青鳉鱼受精卵放入实验水体中至仔鱼孵化出膜,对初孵仔鱼经骨骼染色、显微拍照,挑取了仔鱼头部、躯干及尾部骨骼染色清晰的28个骨骼参数的长度进行了显微软件测量及数据统计分析。结果发现,酸化处理对实验鱼所测量的骨骼长度影响均不显著。因此推测,未来100~200年间海洋酸化对海水青鳉鱼的胚胎及初孵仔鱼的骨骼发育没有显著影响。     

天津近岸浮游植物群落对海洋酸化和硝酸盐加富的响应

为了评估海洋酸化和富营养化耦合作用对近海浮游生态环境的影响,本研究以天津市近岸海域浮游植物群落的生物地球化学指标为研究对象,分别采用一次性及连续培养的方式模拟自然水华及稳态条件,探究其对二氧化碳(CO₂)和硝酸盐浓度变化及二者耦合作用的响应。实验条件设置如下:1)对照:二氧化碳分压p(CO₂)40.53 Pa、无硝酸盐添加;2)酸化:p(CO₂)101.3 Pa、无硝酸盐添加;3)加N:p(CO₂)40.53 Pa、添加硝酸盐50 μmol·L^–1;4)酸化加N:p(CO₂)101.3 Pa、添加硝酸盐50 μmol·L^–1。实验结果表明,硝酸盐加富比酸化更加显著地促进浮游植物群落总叶绿素(Chl a)生物量及颗粒有机碳(POC)和颗粒有机氮(PON)积累,酸化和加N使浮游植物群落粒径大小升高。连续培养实验表明,酸化和N加富对Chl a、生物硅(BSi)、PON浓度、PON与颗粒有机磷(POP)比值(N/P)、POC与BSi比值(C/BSi)及沉降速率有协同交互作用,对POP和POC浓度及POC与PON比值(C/N)有拮抗性交互作用。在一次性培养后,酸化显著降低了浮游植物群落的沉降速率;而在连续培养后,酸化和N加富使浮游植物群落沉降速率显著升高。这些结果表明酸化和N加富对与近岸浮游植物相关的生物地球化学循环及在不同生长阶段的种群碳沉降存在不同的潜在影响及交互效应。     

pCO2增加引起的海洋酸化对造礁珊瑚光合效率的影响研究

海洋酸化是近年来人类所遇到的重大全球环境问题之一,它指的是大气CO2浓度增加引起的海水pH降低的现象。海洋酸化已经威胁到珊瑚礁及其它钙质生物的生存与发展。近期的预测模型与野外实验均表明,海洋酸化的后果可能比以前想象的更为严峻。本研究采用叶绿素荧光技术,选取3种鹿回头珊瑚礁区常见的珊瑚种类（Acropora valida、Galaxea astreata和Favites abdita）,分别设置海水环境为450 μatm、650 μatm（IPCC预测的2065年的水平）和750 μatm（IPCC预测的2100年的水平）的3个pCO2浓度梯度,监测珊瑚在不同CO2浓度背景下10天内的光合荧光参数的变化。实验结果表明,水体pCO2为650μatm时,珊瑚的总体光合效率最高,但随着时间的延长,珊瑚荧光参数在3个浓度梯度下都会显示不同程度的下降趋势。虽然3种珊瑚对不同浓度CO2响应的程度不同,但基本上显示出,在低浓度pCO2时,pH下降引起的酸化作用控制着珊瑚共生藻的光合效率;而随着浓度的增加,CO2增加引起的施肥效应愈加明显,与酸化作用竞争,共同作用于珊瑚共生藻,使得光合荧光参数在波动中变化。     

Relative influences of ocean acidification and temperature on intertidal barnacle post-larvae at the northern edge of their geographic distribution

The Arctic Ocean and its associated ecosystems face numerous challenges over the coming century. Increasing atmospheric CO₂ is causing increasing warming and ice melting as well as a concomitant change in ocean chemistry (“ocean acidification”). As temperature increases it is expected that many temperate species will expand their geographic distribution northwards to follow this thermal shift; however with the addition of ocean acidification this transition may not be so straightforward. Here we investigate the potential impacts of ocean acidification and climate change on populations of an intertidal species, in this case the barnacle Semibalanus balanoides, at the northern edge of its range. Growth and development of metamorphosing post-larvae were negatively impacted at lower pH (pH 7.7) compared to the control (pH 8.1) but were not affected by elevated temperature (+4 °C). The mineral composition of the shells did not alter under any of the treatments. The combination of reduced growth and maintained mineral content suggests that there may have been a change in the energetic balance of the exposed animals. In undersaturated conditions more mineral is expected to dissolve from the shell and hence more energy would be required to maintain the mineral integrity. Any energy that would normally be invested into growth could be reallocated and hence organisms growing in lowered pH grow slower and end up smaller than individuals grown in higher pH conditions. The idea of reallocation of resources under different conditions of pH requires further investigation. However, there could be long-term implications on the fitness of these barnacles, which in turn may prevent them from successfully colonising new areas.