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專(zhuān)家強(qiáng)調(diào):在海洋酸化研究中需要考慮到環(huán)境變化

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2019年,在肯尼亞蒙巴薩由原子能機(jī)構(gòu)主辦的海洋酸化培訓(xùn)期間,海洋科學(xué)家正在收集海膽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(照片來(lái)源:S.Dupont/原子能機(jī)構(gòu))?

在對(duì)86篇來(lái)自世界各地專(zhuān)家的研究論文進(jìn)行分析后,專(zhuān)家們發(fā)現(xiàn),迄今為止,海洋酸化對(duì)世界不同地區(qū)物種的影響一直被誤判,在某些情況下,這種影響被高估;而在其他情況下,則被低估。許多早期研究沒(méi)有考慮全球海洋基線酸度水平的自然差異,進(jìn)而導(dǎo)致了不正確的假設(shè)。

隨著海洋吸收大氣中一些多余的二氧化碳,海水的酸性會(huì)逐漸增加,這意味著其pH值也將不斷下降,動(dòng)物因而需要應(yīng)對(duì)這不斷變化的環(huán)境。在研究海洋酸化的影響時(shí),科學(xué)家揭示了同一物種的不同反應(yīng)。例如,就食物鏈底端的小型甲殼類(lèi)動(dòng)物——橈足動(dòng)物而言,同一物種的兩個(gè)種群對(duì)相同程度酸化的反應(yīng)截然不同:一個(gè)種群對(duì)生長(zhǎng)和存活非常敏感并受到負(fù)面影響,而另一個(gè)種群則表現(xiàn)出積極的反應(yīng)。

那么這是為什么呢?

就像我們?nèi)祟?lèi)一樣,同一個(gè)物種的有機(jī)體可能存在于世界各地。但由于環(huán)境的差異,物種會(huì)在特定的棲息地繁衍生息。在海洋酸化領(lǐng)域,這種環(huán)境變化增加了研究中需要考慮的另一層細(xì)節(jié)。瑞典哥德堡大學(xué)高級(jí)講師、摩納哥原子能機(jī)構(gòu)輻射生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室顧問(wèn)Sam Dupont說(shuō):“例如,如果你用來(lái)自不同地區(qū)的同一物種的兩個(gè)種群做實(shí)驗(yàn),而忽略它們生活的環(huán)境差異,你可能會(huì)得出不同的結(jié)果。給一個(gè)種群帶來(lái)壓力的東西,對(duì)另一種群來(lái)說(shuō)可能是自然的。因?yàn)閜H值在每個(gè)地方的可變性都是不同的——而這一點(diǎn)卻被忽視了——導(dǎo)致海洋酸化研究中出現(xiàn)很多相互矛盾的數(shù)據(jù)?!?摩納哥原子能機(jī)構(gòu)放射生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)也是海洋酸化國(guó)際協(xié)調(diào)中心(OA-ICC)的所在地。

海洋酸化對(duì)當(dāng)?shù)氐挠绊?/h2>

在最近的一項(xiàng)研究中,Dupont與來(lái)自智利、中國(guó)和瑞典的海洋科學(xué)家合作,分析了通過(guò)OA-ICC數(shù)據(jù)庫(kù)獲得的現(xiàn)有數(shù)據(jù)。分析結(jié)果檢驗(yàn)了pH值對(duì)包括甲殼類(lèi)動(dòng)物、珊瑚和海膽在內(nèi)的沿海無(wú)脊椎動(dòng)物的生物特征的影響,包括攝食、呼吸、生長(zhǎng)等。研究發(fā)表在2月份的《自然氣候變化》雜志上。該研究的主要作者、智利康塞普西翁大學(xué)教授Cristian Vargas解釋說(shuō):“通過(guò)進(jìn)行全球分析,我們發(fā)現(xiàn)超過(guò)一半的研究可能低估了未來(lái)海洋酸化對(duì)當(dāng)?shù)氐挠绊懀驗(yàn)檫@些研究只將生物暴露在它們已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)的地理區(qū)域條件下?!?Vargas的結(jié)論是,由于缺乏與生物棲息地相關(guān)的信息,海洋酸化的影響被誤判。

該國(guó)際小組在分析覆蓋9個(gè)沿海地區(qū)的86項(xiàng)獨(dú)立海洋酸化研究的結(jié)果之前,審查了380份出版物。這項(xiàng)最新研究是2017年發(fā)表在《自然·生態(tài)與進(jìn)化》雜志上的一個(gè)概念的后續(xù)研究,該研究提出了一個(gè)考慮環(huán)境條件可變性的指數(shù),以更好地了解海洋酸化對(duì)居住在不同生態(tài)系統(tǒng)中的物種的影響。

這項(xiàng)研究還展示了從現(xiàn)有資源中產(chǎn)生新知識(shí)的潛力。Dupont說(shuō):“當(dāng)疫情來(lái)襲時(shí),實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)向依賴現(xiàn)有數(shù)據(jù)?!?020年,最初的計(jì)劃是從世界各地收集相同物種的貽貝,并將其暴露在一系列不同的pH值水平下,以研究海洋物種的敏感性。Dupont補(bǔ)充說(shuō):“但因?yàn)椴荒苈眯校覀儫o(wú)法進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)?!彼裕芯咳藛T依賴現(xiàn)有數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)評(píng)估了他們?cè)?017年理論化概念的有效性,而這些數(shù)據(jù)證明了這一點(diǎn)。

Dupont說(shuō):“我們創(chuàng)建的指數(shù)讓我們能更好地預(yù)測(cè)未來(lái)海洋生物會(huì)發(fā)生什么?!蓖瑯拥难芯糠椒▽⒂糜谘芯亢Q笏峄瘜?duì)其他物種的進(jìn)一步影響。

培訓(xùn)、數(shù)據(jù)和研究中心

自1980年代后期以來(lái),因?yàn)槿祟?lèi)活動(dòng)向大氣釋放了更多二氧化碳,供海洋吸收,95%的開(kāi)闊海洋表層水酸性增加,國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(原子能機(jī)構(gòu))支持世界各國(guó)利用核技術(shù)和核衍生技術(shù)發(fā)展對(duì)海洋變化的科學(xué)理解。針對(duì)科學(xué)界和各國(guó)政府對(duì)海洋酸化日益增長(zhǎng)的關(guān)切,原子能機(jī)構(gòu)于2012年在摩納哥原子能機(jī)構(gòu)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室設(shè)立了OA-ICC。自那時(shí)以來(lái),該中心支持并組織了31次關(guān)于海洋酸化的培訓(xùn)課程和講習(xí)班,來(lái)自101個(gè)國(guó)家的625多人參加了這些課程和講習(xí)班。

例如,2015年,OA-ICC和廈門(mén)大學(xué)近海海洋環(huán)境科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室組織了一次培訓(xùn)課程,培訓(xùn)了28名來(lái)自原子能機(jī)構(gòu)亞洲成員國(guó)的早期職業(yè)科學(xué)家和研究人員,向他們介紹了海洋酸化監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究,特別關(guān)注了方法和潛在的陷阱。

Dupont說(shuō):“OA-ICC主辦了一個(gè)結(jié)構(gòu)良好的能力建設(shè)項(xiàng)目,但是我們同時(shí)意識(shí)到缺少了一些東西——利用OA-ICC的資源來(lái)創(chuàng)造新知識(shí)的想法。對(duì)于某些基礎(chǔ)設(shè)施不穩(wěn)定、實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備有限的國(guó)家,這一點(diǎn)極其重要。”O(jiān)A-ICC的數(shù)據(jù)庫(kù)免費(fèi)開(kāi)放。該中心計(jì)劃今年組織一次培訓(xùn),重點(diǎn)討論原子能機(jī)構(gòu)可用于援助研究的資源。

了解更多關(guān)于原子能機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)海洋和環(huán)境挑戰(zhàn)的工作。

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