气候变化如何导致全球海洋中的氧气流失

自 20 世纪 60 年代以来，全球海洋中的含氧量下降了约 2%。虽然这听起来可能不算多，但海洋和沿海水域含氧量持续下降（称为缺氧）会改变海洋生态系统和生物多样性。这主要是由于全球变暖和营养物流失造成的。

人类活动（例如砍伐森林和使用化石燃料）产生的温室气体 (GHG) 会吸收太阳的热量，使地球和海洋变暖。氧气在高温下溶解度会降低，这意味着温水比冷水含氧量更少。农业或废水中氮和磷等营养物质过量输入造成的富营养化也会刺激藻类大量繁殖，导致藻类分解时氧气耗尽。

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路易斯安那州立大学海洋学和湿地研究教授、研究沿海富营养化和缺氧环境的南希·拉巴莱斯 (Nancy Rabalais) 表示，缺氧会影响生物资源并破坏自然生物地球化学过程。氧气浓度对有机物分解率和环境中不同元素的循环起着重要作用。例如，缺氧可能会增强磷循环，减少氮损失，并最初提高铁的利用率，所有这些都可能改变沿海和海洋生态系统的生产力。

氧气含量的减少也会对海洋微生物和动物产生重大影响。缺氧会改变它们的丰度和多样性，降低适合它们生存的栖息地的质量和数量，并干扰它们的繁殖。氧气下降不必很严重，就可能导致整个生态系统的变化。在可能已经接近生理阈值的氧气最低区，即使是轻微的氧气下降也会产生巨大影响。

当海洋缺氧时，海洋生物会感到压力，需要适应（如果可以的话）才能生存。罗格斯大学研究海洋氧合的博士生安雅·赫斯 (Anya Hess) 表示，随着缺氧区扩大，对氧合变化特别敏感的物种（如金枪鱼和鲨鱼）正被迫迁往较浅的栖息地。缺氧还威胁着海洋为人类提供食物供应的生态系统服务，可能导致渔业捕捞量减少和区域鱼类资源崩溃。

尽管新的研究表明，缺氧现象最终可能会逆转，但这可能要等到遥远的未来才会发生。在最近发表在《自然》杂志上的一项研究中，赫斯和她的合著者研究了大约 1600 万至 1400 万年前的中新世温暖期，当时的温度和大气二氧化碳浓度高于今天，以研究“持续温暖时期海洋行为的可能例子”，她说。

他们的研究结果显示，东热带太平洋——一个主要的缺氧区或“死区”，随着气候变暖而不断失去氧气——当时含氧量充足，这表明随着气候持续变暖，缺氧现象可能会在很长一段时间内逆转。

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《全球生物地球化学循环》杂志2018 年发表的一项研究的气候模型预测，到 2150 年至 2300 年，氧气浓度可能开始上升，海洋缺氧区域可能开始萎缩，原因是热带出口产量（来自海洋内部的营养物质供应）减少，加上海洋通风增加或地表水向内陆输送。但如今海洋生态系统已经面临各种影响，而且很难恢复，因为缺氧会重新配置食物网，无法避免低氧水平的生物会变得昏昏欲睡或死亡。

“我认为我们不应该坐等气候持续变暖，看看海洋缺氧现象是否会逆转，”赫斯说。“我们知道气温升高正在导致海洋缺氧，所以如果我们想阻止它，我们知道我们需要做什么——减少温室气体排放。”

政策制定者还可以在世界各地建立长期监测项目，研究氧气测量结果，这将有助于识别模式并预测生物反应。总而言之，缺氧趋势可能最终在未来逆转，但采取措施缓解气候变化和控制营养物径流将使当今的人类和海洋生态系统受益。