自前工業(yè)化時(shí)代以來，全球氣候不斷變暖，世界各地的海洋平均溫度已上升1°C。近日，兩項(xiàng)研究分別探討了全球氣候變暖對(duì)大西洋洋流和海洋生物的影響。

3月27日，《科學(xué)》刊登的一項(xiàng)關(guān)于過去50萬年洋流強(qiáng)度的新研究表明，全球變暖可能不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)改變洋流，相反它可能會(huì)引發(fā)古代事件的重演——當(dāng)時(shí)多次氣候變暖導(dǎo)致洋流強(qiáng)度長達(dá)一個(gè)世紀(jì)的強(qiáng)烈波動(dòng)，播下氣候混亂的種子，讓歐洲時(shí)而變冷，時(shí)而變暖。

另一項(xiàng)研究則分析了過去一個(gè)世紀(jì)里340種廣泛分布的海洋生物的豐度趨勢，結(jié)果顯示溫度上升還導(dǎo)致海洋生物種群大小發(fā)生廣泛變化，而且各物種均存在一種其數(shù)量在兩極側(cè)增加、中心側(cè)減少的普遍模式。相關(guān)論文3月26日刊登于《當(dāng)代生物學(xué)》。

被擾亂的洋流

大西洋“傳輸帶”是一股強(qiáng)大的水流，它將溫暖的海水帶到北方，然后將其淹沒在北大西洋中。8000年來，它一直以熱帶的溫暖滋養(yǎng)著西歐。但是，“一個(gè)強(qiáng)勁的洋流循環(huán)也可能是一個(gè)高度可變的循環(huán)”。論文作者之一、挪威卑爾根大學(xué)古氣候?qū)W家Ulysses Ninnemann表示。

大西洋“輸送帶”靠鹽運(yùn)轉(zhuǎn)。首先，墨西哥灣暖流和類似的洋流將溫暖的咸水帶到格陵蘭島和冰島周圍海域，在那里冷卻并下沉到海底。然后，它慢慢從深海向南遷移。洋流不僅在歐洲氣候中扮演重要的角色，而且它們還幫助海洋隔離了大氣中的熱量。然而，浮力大的淡水稀釋了沉重的鹽水，限制了其下潛深度，從而使這臺(tái)引擎熄火。

為了查明事實(shí)是否如此，卑爾根大學(xué)古氣候?qū)W家Eirik Vinje Galaasen和同事，檢查了之前在格陵蘭島南端鉆出的250米長的海底粘土核心，而遍及50萬年歷史的泥土層的是有孔蟲的微小外殼。

Galaasen團(tuán)隊(duì)將這些有孔蟲化石從不同的泥層中清理出來，分析它們的化學(xué)成分，看看它們對(duì)大西洋環(huán)流的“記憶”。

地球上只有兩個(gè)地方的水會(huì)從海面下降到海底：南大洋和北大西洋。來自營養(yǎng)豐富的南極洲的水的碳12含量比碳13含量高，而營養(yǎng)貧乏的北大西洋水則相反。通過檢查碳同位素的比例，研究人員可以確定洋流何時(shí)強(qiáng)、何時(shí)弱。

這些化石顯示，在最近3次間冰期氣候變暖達(dá)到頂峰期間，大西洋環(huán)流強(qiáng)度在反彈之前急劇下降。這些波動(dòng)發(fā)生在大約42.3萬、33.5萬和24.5萬年前，有時(shí)只持續(xù)100年。

“我們的研究表明，過去45萬年氣候與今天氣候相似的所有時(shí)期，大西洋海洋環(huán)流深層都發(fā)生了巨大的變化。這表明，今天的海洋環(huán)流可能不像以前認(rèn)為的那樣特別穩(wěn)定。”Galaasen告訴《中國科學(xué)報(bào)》。

氣候變暖不僅攪亂了洋流，還迫使生物搬離家園。

向兩極遷移的生物

全球分析顯示，隨著氣候變暖，哺乳動(dòng)物、浮游生物、魚類、植物和海鳥都在大量變化：在較冷的邊緣地帶，海洋生物表現(xiàn)良好，因?yàn)闅夂蜃兣蜷_了以前無法進(jìn)入的棲息地，而在較暖的邊緣地帶，由于環(huán)境變得太熱而無法忍受，物種數(shù)量正在減少。

該研究建立在氣候變化對(duì)海洋生物分布、豐度、季節(jié)性影響的早期論證之上。根據(jù)先前的研究，英國布里斯托大學(xué)進(jìn)化生態(tài)學(xué)家Martin Genner認(rèn)為，海洋生物可能在其物種范圍的邊緣(兩極方向)比后側(cè)(中心方向)生活得更好。

于是，他們決定利用現(xiàn)有的全球生物分布數(shù)據(jù)庫檢驗(yàn)這一假設(shè)。對(duì)文獻(xiàn)中可用數(shù)據(jù)進(jìn)行全面搜索后，結(jié)果顯示物種范圍兩極側(cè)的物種豐度增長最為顯著，而物種范圍中心側(cè)的物種豐度下降最為顯著。

同樣這也說明了海洋生物并沒有適應(yīng)變暖的環(huán)境。因此研究人員推測，自前工業(yè)化時(shí)代至2050年，預(yù)期海洋溫度將上升1.5°C，這將導(dǎo)致海洋生物——包括那些對(duì)沿海地區(qū)人們生計(jì)有重要意義的生物，其豐度會(huì)繼續(xù)變化。

“這種現(xiàn)象的普遍性令人驚訝，從浮游生物、海洋無脊椎動(dòng)物到魚類及海鳥，我們在所有被觀察的海洋生物群體中都發(fā)現(xiàn)了相同的趨勢。”Genner告訴《中國科學(xué)報(bào)》，“這意味著氣候變化不僅導(dǎo)致了物種豐度出現(xiàn)變化，同時(shí)也從本質(zhì)上影響了局部地區(qū)的物種表現(xiàn)。”

“災(zāi)難性”后果

這些發(fā)現(xiàn)表明氣候變化正在以各種不同尋常的方式影響著海洋，甚至反過來影響局部氣候。

丹麥哥本哈根大學(xué)氣候?qū)W家Guido Vettoretti表示，盡管Galaasen團(tuán)隊(duì)沒有模擬這些變化將如何改變氣候，但其影響可能是“災(zāi)難性的”。

Galaasen指出，跨越一個(gè)閾值并觸發(fā)這樣的海洋環(huán)流變化將影響氣候和降水模式，特別是在北大西洋附近，例如，環(huán)流減緩會(huì)使北歐嚴(yán)重變冷、南歐干旱，以及改變海平面，降低海洋吸收二氧化碳的能力。

Genner也表示，因?yàn)闂⒎秶行牡乃驕囟忍?，帝企鵝的數(shù)量明顯減少，而歐洲鱸魚的數(shù)量則在其物種范圍的兩極迅速增加，而這在歷史上是極為罕見的。“雖然一些海洋生物可能隨著海洋變暖從中獲益，但這些發(fā)現(xiàn)也指向了一個(gè)海洋生物會(huì)逐漸減少的未來。”他說。

此外，研究顯示洋流減速通常伴隨著冰山碎片崩塌——來自格陵蘭冰原的融水可能導(dǎo)致這種現(xiàn)象。這些碎片表明，格陵蘭島今天的命運(yùn)不僅影響著海平面的上升，同時(shí)還可以調(diào)節(jié)氣候。“格陵蘭冰蓋可能對(duì)我們氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定極其重要。”Vettoretti說。

Ninnemann認(rèn)為，現(xiàn)在所需要的是繼續(xù)觀察現(xiàn)狀，同時(shí)仔細(xì)研究古代情況。但是，這些努力遇到了資金和后勤方面的困難，特別是在目前新冠病毒大流行的情況下。例如，就在這個(gè)月，英國中斷了一艘科考船項(xiàng)目。

英國國家海洋中心的首席科學(xué)家Eleanor Frajka-Williams在該船出發(fā)前接受采訪時(shí)曾說：“我們正在盡可能地接近終點(diǎn)線。”(記者 唐鳳)