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大堡礁的原位实验测试了未来的海洋酸化方案

史密森尼热带研究所的科学家大卫·克莱恩(David Kline)领导的一个研究小组询问,如果降低生活中的珊瑚礁的pH值会怎样。通过使用计算机控制的富含二氧化碳(CO2)的脉冲,他们模拟了未来的气候变化情景。他们的研究结果发表在《自然生态与进化》上,强调了保护活珊瑚的重要性。

海洋吸收了燃烧化石燃料产生的碳的大约一半,使海水更加酸性。而且,根据联合国的一份报告,到2100年,海洋酸度可能会翻一番。但是,有关海洋酸化对珊瑚的影响的大多数已知信息来自水族馆实验。

克莱恩说:“我们希望摆脱在玻璃箱中进行的实验,并在自然条件下在礁石上进行实验。”“但是我们从来没有想到差异会如此巨大。”

克莱恩说:“在八个月的试验期内,我们经历了大约五罐CO2气体(使软饮料公司将苏打水放入汽水罐中),以使海水更酸。”“我们的水下计时机(也称为自由海洋碳富集或FOCE系统)使用了一系列传感器和加药泵,通过有控制地向生和死的多孔圆柱藻群落中泵入高CO2海水来模拟未来的高CO2条件。在昆士兰大学大堡礁鹭园岛野外站礁滩上开放的实验水槽中。”

pH和温度通常会在24小时内波动。因此,该团队创建了一个将CO2增加到高于背景水平恒定量的系统。他们清洗了水槽,取样了水,并不断校准了40个传感器的网络,以确保它们增加了对未来的CO2预测水平。

像贝壳一样,珊瑚骨骼由碳酸钙制成。随着海水变得更酸性,珊瑚骨骼中碳酸钙的积累会变得更缓慢甚至溶解,就像一杯醋中的白垩一样。

克莱恩说:“使用FOCE系统不是获得海洋酸化影响的唯一方法,它是工具包的一部分,但它为我们提供了现实的预测。”“优点是,它可以从真实的珊瑚礁中产生一致的信息-在自然光,食物,营养和环境条件下,珊瑚将珊瑚暴露在珊瑚礁居民的自然生态系统中。其缺点是,珊瑚礁价格昂贵且具有挑战性设置并运行。”

首次在浅海珊瑚礁上进行的FOCE实验的结果令人沮丧:海洋酸化严重影响了活着和死去的珊瑚。活珊瑚的生长速度几乎降至零,而死菌落的溶解速度几乎翻了一番。这些结果表明,在预测到未来的CO2水平下,珊瑚礁将比以前认为的更早溶解。但是,他们的结论之一使珊瑚礁的未来前景更加光明:

在这个真实世界的实验中,被生物组织覆盖的珊瑚骨骼比死珊瑚具有更大的弹性,因为它们免受无聊的蠕虫和其他以珊瑚骨骼为食的动物以及海胆,鹦嘴鱼和其他生物侵蚀者的食肉在珊瑚的外表面迅速吞噬死掉的珊瑚。

克莱恩说:“在自然环境中,活珊瑚和死珊瑚的命运之间的巨大差异给了我希望。”“当我们建立海洋保护区并学习如何通过恢复礁石来增加活珊瑚的数量时,我们正在建立一个积极的反馈回路,因为活珊瑚将使礁石生长并减缓溶解。”

Kline与来自斯克里普斯海洋学研究所,昆士兰大学,斯坦福大学,OceanX,佛罗里达州立大学,卡内基研究所和耶路撒冷希伯来大学的同事合作。

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