全球海洋生态系统面临威胁

张宁

（中国社会科学院 财经战略研究院，北京 100006）

全球气候变暖所引发的海洋热浪、海洋酸化等都会导致珊瑚白化/Pixabay

海洋是地球三大生态系统之一，无数绚烂多彩、斑斓多姿的美丽精灵生活其中，正是由于海洋的存在，才让我们这颗星球更具生机、活力。然而，全球气候变暖所引发的海洋热浪、海洋酸化，正在严重威胁着海洋生态系统安全。海洋热浪会导致珊瑚白化和大量鱼类死亡，迫使大量热带海洋生物向更凉爽的中高纬度迁徙，并由此进一步扰乱了全球海洋生态系统。海洋酸化会直接影响海洋生物的卵及幼体的生理结构，危害它们正常发育和繁殖。为保护生物多样性，维持海洋生态系统平衡，近年来国际社会做出了积极努力。2022年12月，《生物多样性公约》第十五次缔约方大会第二阶段会议提出到2030年保护全球30%的陆地和海洋。2023年6月，联合国通过了《〈联合国海洋法公约〉下国家管辖范围以外区域海洋生物多样性的养护和可持续利用协定》（以下简称《协定》），《协定》给我们科学应对海水升温、海洋热浪、海洋酸化、海洋污染等威胁提供了新思路、新机制，对人类可持续开发利用海洋资源，保护海洋生物多样性具有里程碑式意义。

全球变暖，海洋发烧

近年来，全球温室气体排放屡创新高，进一步加速了全球变暖进程。2023年6月，国际著名学术期刊《地球系统科学数据》杂志上发表的一篇论文指出，过去10年，全球温室气体排放达到了历史新高，每年排放的二氧化碳达到540亿吨。该论文作者之一、英国利兹大学皮尔斯·福斯特教授指出，尽管目前全球气候升温还没有超过《巴黎气候协定》设定的1.5 ℃阈值，但以人类目前的碳排放速度，剩余碳预算（约2500亿吨二氧化碳）很可能在未来几年内迅速耗尽。因此，该研究团队呼吁全球各国在2023年的COP28大会上制订更严苛的减排目标和措施。2023年5月，世界气象组织发布的研究报告指出，在温室气体以及厄尔尼诺现象共同作用下，地球气温很可能在未来5年内（2023—2027年）首次突破较工业化前水平升高1.5 ℃的临界值，未来5年至少有1年有98%的概率成为地球史上最热的年份。

全球气候是一个完整的共同体，任何一个气候因子的异动，都会对其他气候要素产生深远影响。以往，人们更多的是关注气候变暖引发的高温热浪、干旱、洪涝等陆地极端气候，而随着气候监测技术的进步，人们发现，全球气候变暖也引发了“海洋发烧”的并发症。

2023年以来，欧洲、美国等多个气象机构都监测到了区域或全球海域表层海水异常升温的现象。2023年6月，英国气象局发布的数据显示，2023年5月北大西洋表层海水温度创下了1850年以来最高纪录，比1961—1990年同期平均水平高出1.25 ℃，特别是英国和爱尔兰周边海域，海水温度较往年长期平均水平高了5 ℃以上。目前英国气象科学家已将当年的海洋热浪级别归类为极端的Ⅳ或Ⅴ级。2023年6月中旬，美国国家海洋与大气管理局发布的研究报告显示，2023年以来全球多地海水有明显升温现象，4月1日，全球海表温度达到了创纪录的21.1 ℃，此后这一数值虽降为20.9 ℃，但仍比2022年的最高温度纪录高了0.2 ℃。到6月11日，北大西洋表层海水温度达22.7 ℃，达到了该地区有海水温度纪录以来的最高值，预计该海域海表温度仍有上升空间，至8月底或9月将初达到峰值。受海洋变暖的影响，预计到10月全球一半以上海洋都会出现海洋热浪现象。7月14日，欧洲哥白尼气候变化服务局的海洋监测数据发现，数月以来北大西洋、地中海海域的海水温度创下新的纪录，地中海地区出现海洋热浪，而西班牙南部和北非沿海海水温度甚至较常年参考值超出5 ℃，表明海洋热浪正在持续升级。2023年7月，美国国家海洋与大气管理局在美国西南部佛罗里达州附近海域测出36 ℃的海水温度，创1985年有卫星监测海洋温度以来的最高值。气象监测人员指出近两周以来，这里的海水温度比正常范围足足高了2 ℃。

海水温度既是海洋生态系统的一个环境要素，也是地球气候系统的基本组成部分。海水温度持续升高，导致海洋中的极端暖水事件愈发频繁，给海洋生态系统健康造成了巨大威胁。

海洋热浪威胁海洋生态系统

海洋热浪是指海洋表面水温异常升高的极端暖水事件，海洋热浪持续时间一般在数天到数月之间，长度可绵延数千千米。海洋热浪会用简单、粗暴的方式直接危害海洋生态系统，包括直接杀死鱼类、迫使鱼类迁徙向凉爽海域、引发珊瑚白化，甚至可能导致海底荒漠化。对海洋生态系统而言，海洋热浪是一场彻彻底底的灾难。具体而言，海洋热浪的危害主要体现在以下两个方面：

（1）迫使热带海洋生物向中高纬度迁徙。一般而言，赤道地区是海洋生物资源最为丰富的地区，这里有大量海草、珊瑚、红树林，是绝大部分海洋生物的栖息乐园。但近50年以来，赤道海水温度已经上升了0.6 ℃，这导致大量热带海洋生物难以保持基本热能平衡，被迫向更加凉爽的中高纬度“逃难”。

2019年4月，发表在《自然》杂志上的一项研究发现，全球变暖对海洋生物的影响最大，在海洋中被迫迁徙的物种数量是陆地的2倍之多，尤其是赤道海域。论文估计目前全球约有近千种鱼类和无脊椎动物逃离热带海域。2020年8月，美国国家海洋和大气管理局的科学家在《自然》杂志上发表的研究发现，海洋热浪会造成“热位移”，位移距离从数十千米到数千千米不等，为了适应这种海洋热量变化，大量海洋生物也不得不移动相同的距离来躲避高温威胁，而这将导致海洋生物“重新分布”。2022年3月，澳大利亚科学家在查看自1955年以来近5万种海洋生物的分布记录后发现，热带海洋的物种数量已经出现下降趋势，而北纬30度和南纬20度已经取代了赤道海域，成了海洋物种丰度最高的海域。

不仅是海水环境变化，赤道海域的食物链也在发生改变。浮游生物在海洋复杂的食物链网络中扮演着重要角色，但近年来科学家们发现由于气候变暖，赤道海域以有孔虫门为代表的浮游生物数量正在快速下降，这意味着在食物营养层面，赤道海域也难以承载像以往一样丰富的海洋生物了。海水环境不适宜、食物减少，这两大因素正在加速赤道海洋生物的迁徙进程。

热带海洋生物大迁徙会引发一系列连锁反应，导致千万年来地质和生物演变所形成的稳定海洋生态系统逐渐走向无序，甚至崩溃。大量热带海洋物种迁徙至亚热带海洋生态系统中，意味着会有大量入侵物种进入这一海域，新进的肉食物种会与土著物种发生激烈的食物竞争，导致部分物种衰落甚至灭绝。这种生态系统崩溃、物种灭绝的现象在二叠纪、三叠纪地质时期都曾出现过。

（2）致使大量海洋生物死亡。冷水中的氧气含量要远超温水，近年来不断升高的海水温度、愈发频繁的海洋热浪使近岸海域缺氧、低氧现象大幅增加。科学家指出，由于海水温度升高，过去50年，海洋含氧量已经下降了2%至5%，这将导致大量鱼类因呼吸困难而死亡，一些高耗氧的大型鱼类甚至可能因此灭绝。2023年6月，泰国南部春蓬府附近海域以及美国墨西哥湾海域都出现了绵延数千米的死鱼，其原因就是被困浅水区的鱼群因海洋热浪而缺氧致死。鱼群的大量死亡，还会进一步影响以之为食的海鸟，2013—2016年，北美西海岸太平洋表层海水变暖就导致约100万只海鸟因食物匮乏而死亡的悲惨事件。

海洋热浪还会导致珊瑚白化。珊瑚礁被称为是“海底森林”，为约四分之一的海洋生物提供了栖息、觅食和繁殖场所，也是地球上生物多样性最丰富的生态系统之一。珊瑚礁的形成离不开珊瑚虫和虫黄藻，它们互相为对方提供营养物质，形成了自然界中极为典型的物种“共生关系”。虫黄藻是一种对温度十分敏感的藻类，在海水温度上升时，它们的光合作用就会减弱，并产生对珊瑚虫有害的氧自由基。为了自保，珊瑚虫不得不驱逐虫黄藻，两者间的共生关系就此破裂。失去了虫黄藻，珊瑚就逐渐恢复了其原本的灰白色。如果虫黄藻长期不能回来，则珊瑚虫也将失去营养来源，最终走向死亡。这就是珊瑚白化现象。目前珊瑚白化现象最为严重的是澳大利亚大堡礁。近年来由于气候变暖，澳大利亚大堡礁附近海水温度持续上升，1998—2017年，这里发生了至少四次大规模的珊瑚白化现象。2020年年初，澳大利亚又遭遇了创纪录的高温，陆地上出现了持续半年之久的山火，在海洋中也发生了有纪录以来最严重的一次珊瑚白化现象，约有四分之一的珊瑚礁受到影响。目前澳大利亚大堡礁至少有一半以上已经白化。而随着全球气候变暖，珊瑚白化现象将愈发频繁、严重。科学家发现，自1985年至今，全球珊瑚白化频率已经从每27年一次提高至每4年一次，预计到21世纪末全球会有超过四分之三的珊瑚出现白化或患病。珊瑚白化、死亡，将使大量鱼类失去栖息、觅食和繁殖场所，反过来进一步影响鱼类种群发展。

近年来，海洋热浪的发生频率、发生范围正在不断升高、扩大。2019年3月，英国海洋生物学会的科研人员在《自然•气候变化》杂志发表的一篇学术论文发现，1987—2016年，海洋热浪发生的年均天数比1925—1954年增长了50%。此外，科学家们在深海也观测到海洋热浪现象。2023年3月，美国国家海洋与大气管理的科研人员发表在《自然•通讯》杂志上的一项研究发现，在海洋深处，同样存在海洋热浪，通过对观测数据的模拟发现，在北美大陆架周边，底层海洋热浪比表层海洋热浪持续时间更长，且可能比表层海水有更强烈的变暖信号。海洋热浪发生频率提高、发生范围扩大，意味着未来海洋生态系统还将遭受更大的危害。

海洋酸化威胁海洋生物种群发展

大气中二氧化碳浓度增加，除导致温室效应，加速全球变暖外，还会引发海水酸化，威胁海洋生物生存与繁衍。海洋每时每刻都在与地球大气发生着气体交换，几乎进入大气中的任何一种气体都会溶于海水。作为大气的重要组成成分，二氧化碳同样也能被海水吸收。海水酸化，实质就是海洋吸收了过量二氧化碳，导致海水中的酸性物质增加，酸碱度下降的现象。相关研究估计，人类排放到大气中的二氧化碳，约有三分之一被海水吸收，随着大气中二氧化碳浓度持续增加，这种吸收溶解速度也在加剧，目前全球每小时就有100万吨二氧化碳被海水吸收。这也意味着海水正在加速酸化。科学家研究发现，由于近两个世纪以来人类过量的二氧化碳排放，全球海洋的pH值已经从8.2下降至8.1，海水实际酸度提升了约30%。按人类目前二氧化碳排放速度，到21世纪末全球海洋表层海水酸碱度将下降至7.8，届时海水酸度将比1800年前高150%。

2003年，世界著名学术杂志《自然》上首先出现了“海洋酸化”这一学术词汇。2005年，有科学家指出，在5500万年前海洋中曾发生一次物种灭绝事件，原因就是海洋酸化，估计当时溶解到海洋中的二氧化碳达到了4.5万亿吨，此后海洋花了10万年才逐渐恢复过渡至正常水平。2012年3月，《科学》杂志上发表的一篇论文认为，目前地球正经历3亿年来速度最快的海洋酸化进程，众多海洋生物面临生存危机。2015年4月，一篇发表在美国《科学》杂志上的研究指出，在2.5亿年前，西伯利亚火山猛烈喷发，释放了大量的二氧化碳，这些陡然增加的二氧化碳导致在此后的6万年间海水酸碱度猛烈下降，海洋中大量的高度钙化生物因无法适应这种环境变化而死亡，科学家们估计此次海洋酸化最终导致90%的海洋生物以及超过60%的陆地生物灭绝。该研究还指出，2.5亿年前生物大灭绝时，每年排放到大气中的二氧化碳也仅为24亿吨左右，而目前人类每年向大气中排放的二氧化碳为350亿吨左右，远超大灭绝时期排放量。

海洋酸化会严重影响海洋生物正常的繁衍生长，威胁种群的生存和发展。一方面，海洋酸化会威胁、抑制钙化生物的生存。海洋酸化会导致海洋中的碳酸根离子不断减少，而碳酸根离子是很多海洋生物（如螃蟹、扇贝、珊瑚等）形成外壳的重要材料来源，海洋酸化将严重威胁这些钙化生物的生长发育。此外，酸化的海水还会直接溶解一些海洋生物。软体动物是三文鱼的重要食物来源，科学家预计，到2030年酸化的海水会对海洋软体动物产生腐蚀作用，导致它们的数量减少或在部分海域消失，而这将进一步影响三文鱼种群的发展。

另一方面，海洋酸化还会损害鱼类的感知系统。嗅觉、听觉、视觉等感知系统能帮助海洋鱼类高效觅食、寻找安全栖息地和躲避捕食者，一旦遭到破坏，将直接威胁鱼类的生存。2011年6月，英国布里斯托尔大学的科研人员将小丑鱼鱼卵置于四种不同浓度的二氧化碳海水中进行孵化，经过对比研究发现，高浓度二氧化碳海水中孵化的幼鱼对捕食者声音反应十分迟钝。这意味着在酸性海水中，幼鱼的听觉敏锐度明显下降。2014年3月，一篇发表在《实验生物学》上的研究论文又发现，海水中二氧化碳浓度过高，会对鱼类神经细胞蛋白中的各类氨基丁酸造成干扰，降低它们的视觉能力和行动能力，最终导致它们难以觅食或无法躲避捕食者猎杀。2018年7月，一篇发表在《自然·气候变化》杂志上的学术研究发现，海洋酸化会导致鱼类嗅觉功能减退，干扰其中枢神经，降低其大脑信息处理能力。

除对海洋物种的直接危害外，海洋酸化还会进一步强化海洋污染物、毒素的负面影响。研究发现，海洋酸化，会使汞、铅、铁、铜、锌等重金属的生物利用率持续提升，这意味着这些重金属能更容易被海洋生物吸收，更容易在海洋生物体内富集，而最终这些污染物又会通过食物链传递至更高级的生物体内，威胁其身体健康。此外，海洋酸化还会改变有害藻类的丰度和化学成分，让这些毒素通过食物链传递至贝类体内，产生麻痹性毒素和神经性毒素，最终威胁人类健康。

全球积极保护海洋生物多样性

目前，全球海洋平均温度较20世纪上升了约0.9 ℃，较工业化前水平上升了1.5 ℃，过去10年是海洋温度有记录以来最高的10年。2023年的厄尔尼诺现象已经形成，科学家预计在未来数月里，全球海表温度还将快速上升0.2～0.25 ℃。这意味着未来海洋生态系统将遭受更严重的高温威胁，海洋生物也将面临更大的生存挑战。

面对日益严峻的海洋生态危机，目前世界各国也都积极行动起来保护海洋生态系统。2022年12月19日，《生物多样性》第十五次缔约方大会第二阶段会议通过了《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》，框架确定了“30·30”目标，即到2030年保护至少30%的全球陆地和海洋，为确保该协定顺利实施，协议内容还建立了明确、有力的资金保障。该框架将引领国际社会携手共进保护生物多样性，全力向2050年人与自然和谐共生伟大目标迈进。

过去几十年，人们在公海开展了大量航运、海底采矿和远洋捕捞等活动，尽管也有相关国际机构对这些活动进行监管，但不同机构之间缺乏必要的沟通与协调，导致公海生态监管和保护一直处于碎片状态，未能有效遏制海洋环境污染和生物多样性丧失问题。2023年6月，联合国通过了《〈联合国海洋法公约〉下国家管辖范围以外区域海洋生物多样性的养护和可持续利用协定》，《协定》对公海海洋环境评估、海洋技术转让、海洋遗传资源惠益分享以及海洋保护区等方面内容提出了新机制和新内容。联合国秘书长古特雷斯指出，这份《协定》对于应对气候变化、过度捕捞、海洋酸化、海洋污染等威胁，确保全球超三分之二海洋可持续开发利用是至关重要的，对保护海洋生物多样性具有里程碑式意义。

《协定》的另一个重要积极意义是证明了“多边主义的力量”。《协定》酝酿了近20年，2023年能通过表明世界各国在面对全球共同生态危机时能够团结一致，共同维护全人类的利益。这场多边主义的胜利，也将为未来全球推进净零碳排放做出积极示范。

《协定》将从2023年9月20日开始在世界各国签署，并将在60个国家批准后正式生效。所有批准国必须将《协定》内容编纂、上升为国内立法加以严格执行，这一新的机制将推动全球海洋生态保护跨入新阶段，相信在《协定》指引下，未来全球海洋生态保护工作将迎来新的积极转变。

需要指出的是，海洋热浪、海洋酸化、海洋生态系统遭受威胁，其根源还在于温室气体排放和全球气候变暖。因此，要彻底扭转海洋生态恶化的趋势，世界各国除了要做好海洋生态保护，更重要的是在联合国气候变化框架内，积极主动承担自身的减排责任，切实降低大气温室气体浓度，遏制乃至扭转全球气候变暖趋势。

2023年7月27日，联合国秘书长古特雷斯向全世界发出警告：全球变暖时代已经结束，地球即将进入沸腾时代。未来，我们已退无可退，为了避免更大的气候灾难，各国必须搁置短期利益纠葛，着眼人类的长远发展，在净零碳排放的道路上迈出新的坚定步伐。