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科研进展 | 50万年的化石记录揭示出气候变化对深海生态系统的影响

文摘   2024-12-30 17:29   江苏  
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全文2771字，预计阅读13分钟，听读5.5分钟。


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气候变化不仅对陆地生物构成威胁，也对尚未充分开发的深海生态系统产生了深远影响。深海动物已经适应了稳定和极端的环境，因此它们特别容易受到温度和食物供应变化的影响。这就提出了一个至关重要的问题：到底哪些环境因素对深海生态系统最重要，以及它们可能遭受怎样的破坏？

深海是地球上最神秘的生态系统之一。持续不断的人类活动引起的气候变化和地球工程技术可能会在未来几十年内显著改变海洋栖息地。这些技术旨在减轻气候变化的影响，但同时也可能对深海环境造成未知的长期影响。

△ 图源：绿会融媒

面对这些挑战，了解深海生态系统如何响应气候变化变得尤为重要。然而，由于生物监测通常只关注短期变化，捕捉深海生态系统长期环境驱动因素的能力有限，这使得预测和理解这些生态系统的长期变化变得复杂。

为了应对这一挑战，科学家们转向研究深海化石记录。这些记录提供了一个独特的视角，帮助我们理解深海生态系统及其动物群在过去数十万年中是如何适应环境变化的。通过这些研究，我们可以更好地预测未来气候变化对深海生态系统的潜在影响，并为保护这些脆弱的生态系统制定策略。

香港大学生物科学学院、太古海洋科学研究所和气候与碳中和研究所，以及普林斯顿大学地球科学系的研究人员共同领导的一项研究，揭示了过去50万年来南大洋深海生态系统的演变过程。研究表明温度变化和食物输入在塑造深海生态系统方面发挥了不同的作用。该研究发表于《当代生物学》（Current Biology）。

深海温度稳定，即使在长时间尺度上也只发生微小的变化。深海生物对这种稳定的环境有很高的适应性，这使它们对即使是轻微的温度波动也特别敏感。

与地表水不同，深海由于缺乏阳光而缺乏初级生产力，这阻碍了浮游植物的生长和光合作用。相反，深海生物依赖于从海洋表面下降的食物，被称为颗粒有机物质或海洋雪，其中包括死亡的浮游生物，这是生活在深海海底的生物的主要食物来源。

△ 图源：绿会融媒

研究团队利用从50万年前的沉积物岩心中提取的深海化石的数据开展研究，数据清楚地表明，温度和食物输入在长期尺度上显著改变了深海群落和物种种群。

研究人员表示：“重要的是，不仅要通过了解地球上的生态系统如何运作来推进基础科学，还要应对人类引起的气候变化带来的日益严峻的挑战。”

随着全球对持续的人类活动引起的气候变暖及其未来的升级，科学家和工程师正在努力开发缓解技术来应对气候变化。这些地球工程技术统称为海洋气候干预措施（OBCI），包括海洋二氧化碳去除（mCDR）等方法，其目的是将碳或二氧化碳放入并储存在深海沉积物中来减少未来的变暖，由于低温和高压环境，它们在深海沉积物中保持稳定。

海洋二氧化碳去除的一个突出例子是铁施肥，即在海洋表面添加铁以增强初级生产力，从而增加有机碳沉入深海海底的过程。虽然海洋二氧化碳去除等海洋气候干预措施的技术先进，几乎可以实施，但它们尚未大规模部署。其中一个主要的担忧是这些技术将如何影响深海生态系统。

研究人员之一的Yasuhara教授说：“深海覆盖了地球表面的40%以上，其生态系统非常脆弱。深海还蕴藏着无数尚未被发现的物种。绝大多数物种对我们来说仍然未知。我们的研究使用了过去50万年深海沉积物核心的化石记录，表明由尘埃输入引起的天然铁肥变化以及由此产生的表面生产力增强所驱动的温度和食物输入，已经以不同的方式实质性地改变了深海生态系统。”

“这意味着我们在对这个重要而脆弱的生态系统做出决定时必须谨慎。需要进行仔细的生态系统影响评估，逐案评估人类引起的变暖或涉及地表生产力变化的 海洋二氧化碳去除是否更具危害性。只有这样，我们才能就是否继续进行海洋二氧化碳去除做出谨慎而明智的决定。”

Yasuhara教授还表示，南大洋可以被视为“煤矿里的金丝雀”，因为它是全球海洋环流和气候系统的关键敏感区域。“我们的研究强调了深海生态系统的敏感性。在这一地区需要加强深海生物监测工作，因为它可以提供气候变化的早期预警信号。研究还表明，南大洋深海生态系统的当前形态是在43万年前形成的。

研究结果预测，如果未来人类活动引起的气候变暖削弱了从大西洋到南大洋再到太平洋的全球深水环流，南大洋的深海生物多样性热点可能会减少甚至消失。


【参考资料】

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%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0960982224015677%3Fshowall%3Dtrue

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

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


THE END



选题/审核| 盛   捷

文案来源 | 海洋与湿地

排版编辑 | 诸鹏飞

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*上期答案：能.、是

本期答案将在下期科研进展内公布~
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以古生物科普为主的网站。由中科院南京地质古生物研究所和中国古生物学会共同主办，获“现代古生物学与地层学国家重点实验室”及“中科院战略性先导科技专项（B类）项目”支持。2009年曾代表中国电子科学类网站获联合国“世界信息社会高峰会议大奖”。
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