酸溜溜的海洋

http://life.chinatimes.com/2009Cti/Channel/Life/life-article/0,5047,11051801+172010042801051,00.html

中時樂活馬克．林纳斯
　過去一百年多來產生的溫室氣體，不僅改變了氣候，也開始改變全球最大的生物棲息地－海洋的現況。每當你我搭乘飛機或使用冷氣時，所排出的二氧化碳至少有一半被海洋吸收。表面上看來，這也許是大自然傾倒二氧化碳的好去處，然而海洋的化學變化機制，是既複雜且相當敏銳微妙的。

　天然海水本來呈弱鹼性，容許各種海洋動植物長出由碳酸鈣形成的石灰質外殼。不過，二氧化碳一旦溶入海水中，就會變成碳酸，屬於一種弱酸，就像你每吞下一口汽水，立刻在嘴裡產生氣泡一樣。若能喝上一瓶「沛綠雅」（Perrier，法國氣泡礦泉水），固然令人心曠神怡，但如果全世界的海洋大量湧出這種氣泡，情況可就不妙了。事實上，這正在發生：由於人為因素，海水的酸鹼值（亦稱pH值，一般情況下，數值高於7代表鹼性，數值低於7代表酸性）已下降0.1個單位。卡內基學院（Carnegie Institution）全球生態系教授肯．卡爾戴拉（Ken Caldeira）說：「現階段二氧化碳注入海洋的速率，幾乎是正常情況的50倍。未來不到一百年內，海水酸鹼值可能減少半個單位，從原來的8.2掉到 7.7左右。」這數字聽起來也許不多，但酸鹼值下降0.5個單位，就表示酸度增加了5倍。而且就算大氣層中的二氧化碳含量終於穩定下來（可能是人類對暖化效應產生警覺），但因為海水循環的速度至為緩慢，海洋化學變化的過程仍將持續數千年之久。

　2005年6月，英國皇家學會（Royal Society）曾以這個科學研究領域為題，發表一篇重要報告，並提出幾個令海洋生物學家寢食難安的問題。首先最重要的問題是，縱使二氧化碳的排放量在本世紀內大幅降低（表示氣溫將上升不到2℃），不過大約從2050年以後，生活於廣闊的南大洋（Southern Ocean，位於南極附近，又稱南冰洋，Antarctic Ocean），以及部分太平洋之中有碳酸鈣外殼的介貝類生物，仍將蒙受其害。當然，假如二氧化碳的排放量持續提高，全球大部分的海水都將會變得過酸，讓介貝類的性命更是難保。

　海水酸化最大的受害者，當屬海洋食物鏈最基層的浮游生物。雖然每個浮游生物的體積都很小（橫切面寬度只有幾千分之一公釐），不過像球菌藻（coccolithophores）這類能行光合作用的浮游藻，可說是地球上最重要的植物資源，總共為生物圈提供高達1/2的基礎生產力（primary production），另外一半則由陸地上所有的植物製造。浮游藻經常大量繁殖，以至於將海洋表面染成綠色，連從太空中都能輕易拍下壯觀畫面。而生長得最茂盛的海域，也正是全球各地的海上糧倉，從鯖魚到座頭鯨等所有的高等海洋動物，皆須仰賴浮游藻生存。但是，像具有碳酸鈣組織的球菌藻，就會特別容易受海洋酸化侵蝕。科學家曾以人工方式將大量溶解的二氧化碳，用幫浦灌進挪威峽灣來模擬未來的海洋情況，結果膽戰心驚地目擊球菌藻的組織先是遭到腐蝕，接著就完全分解。

　海水酸化也會直接影響其他海洋動物，例如螃蟹及海膽都需要靠外殼保護才能生存，魚類的鰓部更是對水中化學物質十分敏感，就像人類肺部對空氣極度敏感一樣。貽貝（又名淡菜）與牡蠣均為重要經濟資源，也在全球海岸生態系統扮演要角，然而到本世紀末，牠們可能都已無法長出堅硬的外殼來，如果大氣層的二氧化碳濃度高達1800ppm（ppm為「百萬分率」，意指每100萬公升的空氣中，含有1800公升的二氧化碳），甚至就會完全溶解。還有已經嚴重白化的熱帶珊瑚，也將因為海水愈來愈酸而逐漸腐蝕。在2090年，前往某座珊瑚礁上走一遭，說不定會被你踩垮，而要是有船隻不慎觸礁的話，船身非但不會如往常被撞裂，反而可能在已經衰弱像海綿般的脆弱礁石中直接破浪前進。科學界在描述這些人類危害海洋的後果時，絕非誇大其詞。如同一位海洋生物學家所說的，「我們正面臨非常巨大的風險，一百年後海洋化學演變的情況，恐怕沒有任何地質史的紀錄可供比擬，而許多重要的海洋生物也可能無法適應這種變化。」

　浮游藻也是全球碳循環的關鍵角色，若全部集合起來，便是地球上最大的碳酸鈣製造者，隨著石灰質外殼大量沈入海底，即可防止數十億公噸的二氧化碳進入大氣層中循環。這個過程由來已久，英國南部許多斷崖與丘陵地帶的石灰岩，最初便是由大量死於白堊紀（Cretaceous）時期的球菌藻腐爛後的淤泥堆積而成。不過，當海水愈來愈酸之後，這部分關鍵的碳循環將會嘎然而止。如此一來，能夠修復和消除碳的浮游生物減少了，代表又會有更多的二氧化碳滯留在海洋與空氣中，令海洋酸化問題雪上加霜。

　浮游藻同時也是氣溫上升的直接受害者，因為水面暖化後，會讓海洋停止源源不絕供應浮游藻需要的養分，再加上酸化，目前已能發現此種變化。 2006年，一群科學家發現隨著氣候逐漸暖化，導致浮游藻的繁殖量在1年之內減少了一億九千萬公噸。暖化與酸化，兩種現象合起來便意味著海洋生產力遭到雙倍重擊。丹麥奧爾胡斯大學（Aarhus University）的海洋生物學教授，凱瑟琳．理查森（Katherine Richardson）表示：「這些海洋生物對人類最大的貢獻，在於將人類製造的二氧化碳吸收了一半。如果將其趕盡殺絕，這個碳吸收的過程就會終止。我們正在改變海洋的化學機制，卻渾然不知會造成什麼後果。」

　海洋酸化招致浮游藻絕跡，有如將除草劑噴灑在世界各地大部分的植物生長區（包括熱帶雨林、溫帶草原、北極苔原等），也會釀成同樣嚴重的悲慘災厄。就像全球暖化加速會導致沙漠擴張，海洋暖化與酸化也會造成海洋沙漠擴散，帶來永無止境的劫難