地球温室效应与臭氧层空洞的影响

人类已开始了结果难料且无法取消的被称为“地球温室效应”的庞大实验［35］。

地球温室效应是二氧化碳、甲烷及其他温室气体累积的结果。工业革命时大气中二氧化碳浓度稳定在280×10-6左右，其后每年都在上升。特别是1953年之后，二氧化碳的浓度以每年1.5×10-6的速率增加，2000年已超过365×10-6，据推算到21世纪末其浓度将达到500×10-6。

但是，大气中二氧化碳的浓度升高，气温不一定立即随之上升。气温的上升估计要比温室气体的增加滞后20～30年。另外，二氧化碳一旦进入大气，将在其中存留50～200年。

据预测，100年后大气中增加的二氧化碳溶入海洋表层，海水pH将从现在的约8.1下降到7.8左右，因此海洋酸化将进一步加剧。这将严重降低世界海洋中广泛分布的具有碳酸钙质壳的生物，如浮游植物颗石藻、浮游动物翼足类及珊瑚形成壳或骨骼的能力，最令人担忧的是壳或骨骼的溶解将导致这些物种灭绝［36］。

从漫长的地球历史上看，目前温室效应引起的地球表面温度变化的幅度并不大，历史上曾有过比目前更温暖的时期。但是，温室效应造成的温度变化速度比自然形成的快100倍左右，因此值得关注的问题是，适应于自然的温度变化速度进化而来的物种是否依然能适应它们从未经历的、快速的温度变化。

大气变暖对北半球高纬度地区的影响最明显。研究表明，气候变化也已对低纬度地区海洋生态系统产生影响。水温每升高1℃或2℃即可对造礁珊瑚群落产生剧烈影响。海水热膨胀，北极冻土带及北极冰冠融化的水引起海面上升等变化，对珊瑚礁、盐碱湿地及红树林构成巨大的威胁。许多珊瑚所处的海域已达到适宜它们生存的温度范围上限。1997年到1998年，全球规模的海水温度异常上升造成世界各地的珊瑚礁出现白化现象。受害最严重的是印度洋的马尔代夫及斯里兰卡，将近95%的珊瑚白化后死亡。在冲绳及帕劳共和国也有50%～70%的珊瑚受到影响。2000年的加勒比海、2006年的大堡礁也发生了珊瑚白化［37］。

冰川与冻土带融化的影响也很重要，将导致海水盐度降低，营养成分及浮游生物增加，与物种隔离及扩散密切相关的全球海流循环模式也将随气候变动而改变。海水密度由温度、盐度和压强决定。通常，表层密度较低的海水在水平移动过程中被冷却，到达格陵兰海域或南极威德尔海域后结冰，海水中的盐分析出到下层，海水密度进一步提高后沉入海洋深层。在1 000～2 000年的循环周期中，环流从印度洋北上至太平洋，最终在海洋各处通过涌升流将海底富含营养盐的海水带到表层。依据模型推断，格陵兰附近海域海水温度如进一步升高将减弱海水的沉降，对调节气温与水温，碳、氮元素及其他营养盐成分的循环发挥关键作用的“大环流”恐怕也将不复存在。我们无法确定历史上是否出现过这种状况，但近年使海面温度降低的季节性涌升流的发生频率下降，有些海域已多年没有季节性涌升流出现。热带海域的水温及陆上气温进一步上升，环境将更加不适宜生物栖息［38］。(www.xing528.com)

据估测，海平面平均每年上升0.5厘米，这加剧了盐水对陆地的侵蚀，盐碱湿地及地势较低的田地附近生态系统将遭破坏。

另外，太平洋许多岛屿分布的红树林仅生长在中潮位以上50厘米高的范围内，预计到21世纪中叶，这些地方绝大多数都将被海水淹没。如以较快的海平面升高速度进行预测，海拔仅有2～3米高的马绍尔群岛及图瓦卢群岛等地的环礁珊瑚岛，其大部分面积也将在21世纪中叶被淹没。而且，加上温室效应的影响，珊瑚礁的生长进一步受阻。温室效应导致北极浮冰的面积逐年缩小，已严重影响到北极熊在浮冰上捕食及抚育幼仔。

越来越多的证据表明，海水温度的上升导致了渔业产量的下降。学者对1950～1993年加利福尼亚海流流经海域的浮游生物资料进行分析发现，到1980年为止的持续温暖时期，浮游动物的生物量明显下降。营养盐浓度降低导致生物量减少，这可能与南方温暖海水的北上有关［39］。

图12　珊瑚的白化（冲绳县石垣岛浦底湾）（桥本和正　摄影）

挥发性化合物，特别是用于冰箱、洗洁剂、喷雾剂的氟利昂气体（CFCs）破坏了大气上部的臭氧层，使得更多的紫外线到达海洋表面，威胁到栖息于海洋表面的生物。紫外线中最具威胁的是紫外线B。春季南极上空的臭氧层空洞变大，海洋表层数量庞大的卵、胚胎及幼体暴露在增强的紫外线B的照射下。生物在最脆弱的时期所遭受的伤害有可能通过食物链对较高营养级的动物产生影响。研究结果表明，因受到更强的紫外线B的照射，南极海域海面分布的浮游植物生产量减少到原来的88%。也有关于南极磷虾种群密度下降的报告，虽然原因尚不明确，但可能与臭氧层空洞扩大及紫外线B照射增强有关。如果北极区域臭氧层空洞增大，生态系统也会因相似的机制而受损［40］。