南海物说︱如果海贝失去外壳 珊瑚虫长不出骨骼

自然部

这不是一个脑洞题，而是一种正在发生的现实

海洋覆盖了地球70%以上的面积，地球更似水球。

海洋产生了地球50%以上的氧气，海洋实为地球之肺。

海洋是地球上大多数生物多样性的家园，是人类食物和药物的主要来源，是所有生命之源。

然而，愈加频繁和过度的人类活动正在使海洋付出愈加巨大而可怕的各种代价：渔业资源枯竭，生态环境破坏，各类污染层出不穷，而海洋酸化便是其中之一。

海洋酸化

人类生存的世界是一个物质在不断循环的世界。海洋与大气也在不间断地进行着气体交换，而排放到大气中的任何成分最终都将溶于海洋，如二氧化碳。

前工业时代，大气中碳的变化主要由自然因素导致，变化缓慢而可应对、可平衡。工业革命开始后，人类开始使用化石能源，同时破坏更多的植被。因此，至21世纪，大气已经接收了逾5000亿吨的二氧化碳，这使得大气中的碳含量水平大幅且仍在逐年持续地上升着。

越来越多的二氧化碳溶解进海水，海水碱性下降，酸度上升，海洋便逐渐酸化了。

你知道吗？

酸碱度与pH值

现在帮大家复习一下酸碱度和pH值。酸碱度可用来描述水溶液酸碱性的强弱程度，可用pH来表示。pH即氢离子浓度指数，符号p来自德语potenz，意为“浓度”，而H则代表氢离子。

我们生活中常见物质的pH值，你都知道吗？

洁厕剂 pH为1~2

醋 pH为2~3

酱油 pH为4~5

牛奶 pH为6~7

水 pH为7

牙膏 pH为8~9

肥皂 pH为10

洗洁精 pH为12~13

钙化生物

受海洋酸化影响最大、最直接的，是生活在海洋中的万千生物，尤其是钙化生物。钙化生物，即那些可以产生碳酸钙外骨骼或壳的生物，包括我们熟悉的珊瑚虫、海贝、虾蟹、海胆，和我们不甚熟悉的许多浮游生物。

你知道吗？

颗石藻和有孔虫

作为海洋和淡水初级生产力和食物网基础的浮游生物，事关小到鱼虾大到鲸豚等众多水生动物的吃饭大事。浮游生物中，能进行光合作用的是浮游植物，不能进行光合作用、靠捕食其他生物为生的是浮游动物。浮游植物主要为各种微藻(如颗石藻)，浮游动物则主要包含水母、小虾、桡足类和原生动物(如有孔虫)。

现在为大家介绍的颗石藻和有孔虫，它们可是地球上最旺盛的钙化浮游植物和动物。同其他钙化浮游生物一起，它们为调节海洋生物地球化学循环和气候都做出了无可比拟的重要贡献。

颗石藻，又称球石藻，是一类有着广泛分布的单细胞海洋藻类。它们的细胞外覆盖着一层钙质外壳(由数量不等、形态大小各异的颗石构成)。

上图：颗石藻多样性

下图：最常见的颗石藻——赫氏颗石藻Emiliania huxleyi

(上图中E)(这个赫氏就是大名鼎鼎的赫胥黎)

有孔虫，一类单细胞动物，通常在细胞膜内生有碳酸钙骨骼，可小至1毫米，大至数厘米，同颗石藻一样也形态多变。

有孔虫多样性

星砂Baculogypsina sphaerulata和它们的星形骨骼

色藻界 有孔虫门

究竟，海洋酸化对海洋中的生物，尤其是钙化生物，会产生什么样的影响呢？

如果用一句话来概括：影响生死。

影响生物钙化和生长

海洋生物骨骼和外壳的生成，依赖于海水中碳酸盐系统的稳定性。海水碱性下降、碳酸钙饱和度下降后，生物的钙化结构的生长发育便会受到影响。已有数据表明，海洋酸化会显著影响具有钙质结构的海洋生物的钙化，表现为生物钙化程度降低、钙化效率下降、畸变程度增加等。若以海贝举例，那便是外壳长得慢、长的薄或长得畸形，甚至长不出来了。

一图看懂这个化学反应过程

大气CO₂浓度升高，增加CO₂向海水的溶入，降低海水pH(海水酸化)，改变海水溶解无机碳组分(CO₂ 、HCO₃-、CO₃²﹣)的浓度与比例，以致HCO₃-浓度增加，CO₃²﹣ 浓度下降，海水CaCO₃饱和度也下降，进而影响钙化生物的钙化作用。

左上、下显示正常形态的颗石藻

右侧对比组显示不同二氧化碳浓度环境下颗石藻颗石的形态变化

溶解生物外壳

越来越酸的海水在不断地腐蚀着海洋生物的身体，会让它们的外壳慢慢溶解。

你知道吗？

酸碱度与pH值

船蛸是软体动物门头足纲八腕目动物，可简单理解成是一类章鱼。但与一般章鱼不同，船蛸有一个又薄又脆的“外壳”，因此它们也有“纸鹦鹉螺”的称法。事实上，这个“外壳”并不是真正的贝壳，而是雌性船蛸用于储卵的临时囊匣和控制浮力的工具。

扁船蛸Argonauta argo

动物界 软体动物门 头足纲 八腕目 船蛸科

我国东海、南海分布

正常情况下的海水pH为8~8.5。当海水pH降至7.8时，船蛸的外壳便会开始溶解。

生命仿佛进入了恶性循环：外壳溶解变薄，急需修补或制造新壳，但材料获取以及完成修补工作的难度却越来越大。无力新生，同时又在饱受摧残。

影响生物体液平衡和代谢

如果二氧化碳经由海水进入动物体内，动物体液pH值会下降。为了平衡pH值，生物需要消耗更多能量。与此同时，生物体内部分重要机能也会因pH变化受到影响而无法正常运行，如某些酶无法正常工作。无论是钙化生物还是非钙化生物，它们的生理代谢都会受到影响。

影响食物链

下面是一个海蝴蝶和海天使的故事。

这是两种我们并不熟悉的小型软体动物。

海蝴蝶和海天使

动物界 软体动物门 腹足纲 翼足目

螔(yí)螺科和海若螺科

种类繁多、数量庞大的海蝴蝶，主要栖息在寒冷海域，几乎是海天使唯一的食物来源，也是包括人类在内的食物链的重要一环。当海水酸化，海蝴蝶的外壳开始腐烂、身体出现损坏。假以时日，它们就会永远消失。届时，这条以海蝴蝶为开端的诸多食物链是否会崩塌？或将会发生什么样的改变？

海洋酸化对海洋生物的影响，微妙而显著，复杂而又持续着、扩大着，似乎可预测但又不能完全预测。唯一可以确定的是，如果有一天，海贝不再拥有外壳，珊瑚虫不再长出骨骼，这绝不是人类想要看见和亲历的世界。

为了保护海洋环境和可持续管理海洋资源，我们设立了世界海洋日。在每年的6月8日，人们都将重温并敦促践行自己保护这片蔚蓝秘境与万千生灵的初心。

希望我们拥有足够的能力和决心去守卫这片隐秘的世界。

希望这片蓝色永远生机勃勃。

撰稿人：方园