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二氧化碳压力可能是导致蓝藻水华爆发的主要驱动力
时间:2016-08-05 16:13:41来源:汉斯出版社
提要:近些年时常报道二氧化碳排放、蓝藻爆发、青岛浒苔泛滥、南极冰川融化、海洋生态系统破坏等等这些现象。这些现象无不表明, 地球生态系统在宏观上正在发生恶化。
二氧化碳压力可能是导致蓝藻水华爆发的主要驱动力

  近些年时常报道二氧化碳排放、蓝藻爆发、青岛浒苔泛滥、南极冰川融化、海洋生态系统破坏等等这些现象。这些现象无不表明, 地球生态系统在宏观上正在发生恶化。

  地球生态系统恶化背后其实都有一个共同推手,广州中国科学院先进技术研究所的学者吴世凯在汉斯出版社《世界生态学》期刊上指出,这个推手就是碳排放,以二氧化碳为主的碳气体增加在悄悄改变着我们这个地球的方方面面,这个看似简单的生态因子在悄悄地干着改变着地球的生态系统的大事。

  地球生态系统依靠其生源要素保持着一个相对稳定的动态平衡。当某些要素出现剧烈动荡,就会打破现有的动态平衡状态。随着人类活动的需要,石油、煤、天然气等的碳源的伴随人类的发展被源源不断地从地壳里释放到大气中,造成大气二氧化碳浓度的持续升高。

  海洋对CO2的作用宏观表现是汇。但是海洋的容纳能力是无穷么?

  在海洋中,碳循环过程可以分为两个子循环过程,一个在混合层内存在光合氧化过程,另一个循环过程是含钙的有机物在深海中溶解为碳酸盐。表层海水中的浮游植物能够吸收二氧化碳,但是由于寿命短暂,死亡后又放出二氧化碳,使表层海水中二氧化碳经常处于过饱和状态。而海水中碳酸盐系统对大气CO2含量增加的缓冲能力是很有限的。

  另一方面,持续增长的碳压力是海洋酸化问题逐渐严重,海洋生态系统也在不断恶化。

  海洋、湖泊等常常时不时就爆发蓝藻、红藻等,而蓝藻经常占据优势。淡水藻类众多,为什么偏偏蓝藻经常占据优势?这和它与二氧化碳固定关系密切。

  蓝藻的生理学研究发现,蓝藻有利用 CO2的优势。一是 类胡萝素。伴随着微囊藻水华的爆发,研究发现细胞内类胡萝卜素:叶绿色比率也在同步增加,使之在近紫外光强下也能保持较高的光合作用效率和二氧化碳固定效率,此外,蓝藻还能产生一些屏蔽紫外线辐射的物质如三苯甲咪唑类氨基酸和伪枝藻酸等,也就在紫外线强烈的夏季比其它浮游植物类群有更大的生存空间。二是胞内伪空泡。蓝藻由于具备了伪空泡从而实现了在水环境中的自主升降,趋利避害。最终也提高了对二氧化碳的固定效率。这些优势也使得蓝藻在和相似生态位上的绿藻和硅藻竞争中占据优势。

  从宏观看,全球二氧化碳升高,以及由此导致的气温升高、极端天气发生概率的增加所导致的水体营养盐增加都直接促进了蓝藻的生长。当然,从中观生态学角度讲,人类污染物向水体中的排放也直接促进了蓝藻的爆发,加速了湖泊的富营养化进程。正是这些内部原因和外部条件一起,导致了蓝藻的爆发和持续。

  随着人类活动,人们对能源的需求不断加大,更多的碳源将被带到地表或大气中,慢慢地改变着这个星球的原有的生态平衡。在二氧化碳逐渐升高的过程中,我们看到了这个增长出现了加速的趋势,这个趋势需要引起重视,因为加速意味着原有生态系统状态已经不能有效控制或吸纳这个增加,意味着生态系统在转变的过程中。

  地表植被并没有预期的那样对这个增长予以吸纳,宏观上陆地反而在释放二氧化碳,这也与人们大肆砍伐,破坏树林等植被有着密切关系。我们寄希望于广袤的海洋,然而海洋对二氧化碳的吸纳也不是无穷尽的,也是有代价的,海洋酸化、原有生态系统逐渐解体等。

  蓝藻问题也是如此,只是因为部分蓝藻有产毒能力而受到格外的重视。

  在这个已经过量的碳压下,淡水藻中的蓝藻一旦符合其爆发的基本条件就会迅速生长,占据优势。而所谓的这些基本条件就如温度、磷、氮、食物网、光等等,而积极生长的结果就是蓝藻长期持续的发生。

  所以,从根本上讲,还是人类对煤炭石油天然气资源的过渡开采和利用,减少对这些的资源的开采和使用,同时大力发展碳源回收相关技术,减少污染物向水体的排放将是解决这些问题的必然出路。

  原文链接:http://www.hanspub.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=18156

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作者系皮小乔

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