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1、第29卷第2期海洋科学进展Vol.29No.22011年4月ADVANCESINMARINESCIENCEApril,2011气候变化对海洋生物及生态系统的影响*11,21*1韦兴平,石峰,樊景凤,杨青(1.国家海洋环境监测中心,辽宁大连116023;2.大连海洋大学生命科学与技术学院,辽宁大连116023)摘要:工业革命以来,人类活动每年向大气中排放约10亿t的CO2,其直接影响是导致了全球温度升高、区域气候模式震荡、海平面上升、海水酸化等一系列变化。这些变化能够促使海洋生物从基因水平到生态系统水平发生改变,从而影响海洋生态系统的服务功能,不利于人类
2、的可持续发展。海洋对调节气候变化和维持各生态系统的平衡具有重要意义,尽管一些海洋生物工程的方法和手段可能会减缓气候变化的影响,但最安全、最为有效的举措应是减少CO2的排放,这也正是海洋学家们和有关政府管理机构所大力倡导和共同努力的目标。本研究阐述了当前气候变化状况以及气候变化对海洋生物过程造成的影响,探讨了一些应对气候变化的相关对策。关键词:全球气候变化;海洋生物;海洋生态系统中图分类号:Q14文献标识码:A文章编号:1671-6647(2011)02-0241-12全球气候正在发生改变,而人类活动是导致全球气候变化的主要原因,这一观点已经
3、被广泛接受。化石3燃料的燃烧、树木的砍伐等,致使大气CO2的质量浓度从工业革命前的280mg/m上升到2008年的3853[1]3mg/m;已有的研究显示目前大气CO2的年平均增量超过2mg/m,比IPCC组织所预测的速率还要[2]高。全球气温和大气CO2的质量浓度存在着直接的联系,CO2、甲烷等气体质量浓度的升高能够引发温室效应,从而对海洋生物和海洋环境产生了直接的物理影响。这些影响表现为:从1979年开始,全球海水表层[3][3]温度以0.13/10a的速率上升,并且从1961年以来海洋内部的温度增量>0.1/10a;海表风速和风暴潮发生的频率增加;海
4、洋环流、海水分层和营养盐输入发生改变;在过去的一个世纪里全球海平面上升[4]超过15cm,并且目前以每年3.3mm的速率继续上升;海洋中的CO2质量浓度的增加导致了海水酸化加[5]剧,在过去的200a里全球海水pH值下降了0.1。3这些物理过程的改变对海洋生物和生态系统的影响也是史无前例的,研究表明450mg/m的CO2(也就[6]是相比工业革命前全球平均气温上升2)是一个危险的阈值,超过质量浓度可能会给我们带来毁灭性的[7]灾难;但是如果按照目前的发展速度,到2040年就可以达到这个阈值。届时,一些敏感的海洋生态系统,例如珊瑚礁系统、海冰覆盖的极地海洋等,
5、可能就会消失;而且生态系统的改变是非线性的,这意味着还将出现一系列意想不到的后果。本研究首先探讨了气候变化所导致的一些海洋要素发生的改变,分析了气候变化、人为捕捞和污染等多种因素综合造成的影响;其次阐述了一些敏感的海洋生物和生态系统对气候变化的响应;最后,探讨了如何应对和减缓气候变化造成的影响。*收稿日期:2010-08-09资助项目:海洋公益性行业科研专项经费项目典型海湾生境与重要经济生物资源修复技术集成及示范(200805069)作者简介:韦兴平(1956-),男,山东章丘人,高级工程师,主要从事海洋环境研究与管理方面研究.E-mail:xpwei@
6、nmemc.gov.cn*通讯作者:E-mail:jffan@nmemc.gov.cn(张骞编辑)242海洋科学进展29卷1气候变化导致一些海洋要素发生改变1.1温度升高的影响全球平均海水表层温度上升的速率约为陆地的50%,从1979年开始,地表温度平均每10a上升0.27[3],海水表层温度每10a平均上升0.13。温度的改变能够影响一些海洋生物的生理学过程和海水流体物理过程:温度每上升10,生化反应速率提高1倍;海水的密度与温度之间具有非线性的关系,海水表层温度升高能够导致冷水的下沉和海冰漂浮。此外,温度还能够影响海洋生物的生理速
7、率和物理耐受限度。[8-9]一些海洋生物的物种分布会因温度的变化而改变;而对于一些定栖性生物和一些狭温性的地方种(例如[10]珊瑚),温度升高对它们的影响可能是致命性的。虽然全球平均气温整体上呈上升趋势,同时还伴随着其他一些物理因子的改变,但是气候变化对世界各海区的影响不尽相同。20世纪50年代以来,北冰洋一些地区的水温升高了4以上,而南极洲一些地区呈变暖的趋势,另一些地区则变冷(威德尔海海水表面温度下[11]降2,而南佐治亚州却上升了2)。在过去的60a里,东澳大利亚流向南推移了约360km,这导致其[12]周边区域平均气温上升了2以上。这将导致海洋
8、生物群落的分布格局发生变化。大洋底部是
