2100年，海洋暮色帶生態(tài)系統(tǒng)或遭廣泛破壞，并將持續(xù)影響數(shù)千年

藍林觀海 2023-05-03 發(fā)布于山東

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編者按

暮色帶（twilight zone）是一層延伸于全球的水域。它位于海平面以下200到1000米（約650到3300英尺）的深度，剛好超出了陽光的覆蓋范圍。暮色帶又被稱為中水層或中層海洋區(qū)，其光線昏暗，溫度較低，但由生物產(chǎn)生的生物發(fā)光卻使其擁有閃爍的光亮。該區(qū)域生命力旺盛。最近的研究表明，暮色帶中的魚類生物量可能比以前估計的要多十倍，甚至比其他所有海洋區(qū)域的魚類生物量加起來還多。

暮色帶中的動物大小不一，有微小的，也有世界上最大的動物。一些生物在這個陰暗的深度中度過一生，而其他生物每天往返于水面和深海之間，這是地球上最大規(guī)模的動物遷徙。暮色帶中的動物幫助維持海洋的食物鏈，并將大量的碳從表層水域運輸?shù)缴詈?，有助于調(diào)節(jié)全球氣候。

目前，暮色帶基本上是未被人類探索的，其豐富的生物多樣性大多數(shù)仍然無法被商業(yè)捕撈和國際法律所覆蓋。但一些捕魚利益集團正準備開始開采暮色帶的生物資源，這可能會對海洋生態(tài)系統(tǒng)和地球氣候產(chǎn)生未知的影響。

“海洋與濕地”（OceanWetlands）小編注意到，近日發(fā)表在《自然通訊》上的一篇相關(guān)研究，從氣候變化的角度分析了未來可能的影響。分享如下。

本文共計1200字，閱讀約4分鐘

圖片來源：自然通訊

隨著氣候變暖，深?！澳荷珟А焙Ｑ笊鷳B(tài)系統(tǒng)面臨生態(tài)破壞的風險。研究表明，隨著氣溫升高，下沉有機物質(zhì)被細菌降解代謝的速率也更快，導致暮色帶中深層海洋生物的數(shù)量和多樣性降低，且生活區(qū)更加靠近表面。研究人員指出，目前已經(jīng)出現(xiàn)了顯著變化，并且如果不采取強有力的減排措施，暮色帶生態(tài)系統(tǒng)的廣泛破壞可能會在2100年之前發(fā)生，而影響將持續(xù)數(shù)千年。

這項研究發(fā)表在《自然通訊》上。研究人員認為，人類活動對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響多種多樣，而溫暖、污染、過度捕撈、缺氧、分層和酸化等因素也會對深海暮色帶造成影響。由于向下傳播擾動需要時間，暮色帶目前被認為仍“幾乎是原始的”，但其它人類活動對海洋表面的影響卻可以近乎瞬間地傳播到深處，因此可能已經(jīng)在今天開始經(jīng)歷顯著變化。

海洋的生物。圖片來源：libretexts

暮色帶中的生物對下沉的顆粒有機物質(zhì)是依賴于“生物碳泵”（BCP）的，而這個過程需要僅需要幾天到幾周的時間。雖然向下傳遞表面信號的延遲已經(jīng)形成，但加熱已經(jīng)開始影響暮色帶的深度。因此，海洋溫暖不僅影響表層生態(tài)系統(tǒng)和碳排放，還影響整個水柱中的“生物碳泵”的運行。而目前，對海洋變暖對有機物質(zhì)輸送到深層棲息地的影響尚未得到廣泛關(guān)注。

文章指出，每10攝氏度的溫度升高，大約會導致代謝率增加一倍，因此溫度是影響B(tài)CP運作的主要變量。相比之下，溫暖的水柱降低了碳轉(zhuǎn)移的效率，減少了深度處的食物供應。這對于暮色帶尤其關(guān)鍵，因為這里是浮游動物和微生物降解生物化學能量的主要場所。

從最上的圖開始，分別是：這是有關(guān)新生代浮游有孔蟲分布和物種多樣性的插圖；來自文獻8的中新世（粉色）和海底表層（藍色）浮游有孔蟲群落分布數(shù)據(jù)（早始新世無數(shù)據(jù)）；早始新世、中中新世和前工業(yè)化現(xiàn)代（“現(xiàn)代”）的表層和深海溫度模擬以及大陸配置圖；全球深海δ18O堆積圖，用于觀察新生代變化（SH代表南半球，NH代表北半球。PETM代表古新世-始新世熱最大時期，EECO代表早始新世氣候最優(yōu)時期，MECO代表中始新世氣候最優(yōu)時期，OMT代表漸新世-中新世轉(zhuǎn)換期，MCO代表中新世氣候最優(yōu)時期，MMCT代表中中新世氣候轉(zhuǎn)換期）。這些數(shù)據(jù)都是從深海觀察得來，全球深海δ18O堆積圖受溫度和全球冰量的綜合影響而變化。

對未來的啟示

應對氣候變化方面的對策

這項研究的結(jié)果表明，全球變暖將對暮色帶的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠的影響，從而改變BCP及其與大氣CO2的反饋，可能導致暮色帶生態(tài)系統(tǒng)的廣泛破壞。這些結(jié)果提示，即使在目前的溫度變化下，暮色帶可能已經(jīng)經(jīng)歷了一些變化，因此需要更好地監(jiān)測和了解這個關(guān)鍵的海洋生態(tài)系統(tǒng)，并在控制全球溫度上制定強有力的措施。

在未來，預計隨著全球溫度的繼續(xù)上升，暮色帶中的生物多樣性和生物量將受到更大的威脅，這將進一步影響B(tài)CP和大氣CO2濃度。因此，這項研究對于在應對氣候變化方面制定策略和政策具有重要意義，強調(diào)了控制溫室氣體排放的必要性，并加強對暮色帶生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測和保護。同時，這項研究還提供了一種方法，可以用來評估全球變暖對其他海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，并為改善全球生態(tài)系統(tǒng)健康提供支持。

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整理 | 王芊佳

審 | 綠茵

排版 | 綠葉

【參考鏈接】

Crichton, K.A., Wilson, J.D., Ridgwell, A. et al. What the geological past can tell us about the future of the ocean’s twilight zone. Nat Commun 14, 2376 (2023). https:///10.1038/s41467-023-37781-6
https://www./articles/s41467-023-37781-6

The mysterious home of glow-in-the-dark sharks could be wiped out by climate change
https:///news/environment/glow-in-the-dark-sharks-mysterious-homes-wiped-out-climate-change-2300316

Record ocean temperatures put Earth in 'uncharted territory’, say scientists
https://www./environment/2023/apr/26/accelerating-ocean-warming-earth-temperatures-climate-crisis

Twilight Zone
https://www./know-your-ocean/ocean-topics/how-the-ocean-works/ocean-zones/twilight-zone/

Martin, A. et al. The oceans’ twilight zone must be studied now, before it is too late. Nature 580, 26–28 (2020).

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