2013年8月19日 星期一

氣候變遷下的海洋生物變化

氣候研究已經表明全球海洋上層暖化和氣候有顯著的相關,一份最新的綜合研究也已經顯示,人為造成的氣候變化正同時也全面性的影響著全球的海洋生物。
文/柯佳吟 (美國耶魯大學博士後研究員)
大多數的魚類屬於硬骨魚類,在暖化的海洋中,分布範圍每10年擴散277.5±76.9公里。(吳郁娟攝)

    洋一直以來被認為是扮演減緩氣候變遷的重要角色,且可能遭受較低度的氣候變遷威脅,因其具有強大的吸收二氧化碳能力,且海洋的熱容量能夠使得海水表面水溫升溫較空氣中的溫度慢約三倍。然而,過去的五十年來已經發現,海洋表面的等溫線正以相當的速度變化中,也就是說,不論是春季或是冬季,不論海水表面或陸地溫度,都顯著地加速升溫。而這樣的升溫在科學家不斷的研究下,提出預期將影響生物物候 (biological phenology) 的變化,如生長季或繁殖季開始時間的改變。在海洋中,這些人為產生過多的二氧化碳將改變海水的碳酸鹽化學組成,而這將減少海水中的鈣化率,並從而影響部分海洋生物的生理過程。 

    近來的綜合研究收集了過去208篇海洋研究,涵蓋了857種海洋物種,超過1735筆觀察資料,在在顯示著海洋中正飽受氣候變遷影響而產生變化,包含生物分布、物候、數量、群聚與鈣化率等的改變。其中海洋生物在分布邊緣的平均擴張速率約為每1072公里,相較於陸域生物的6.1公里還要更快,不同的海洋生物種類或是相異功能屬性的海洋生物則呈現相異的擴張速率大小變化,研究中顯示具有最高分布邊緣擴張速率的海洋生物分別為:浮游植物(469.9±115.3公里/十年),硬骨魚(277.5±76.9公里/十年)和無脊椎浮游動物(142.1±27.8公里/十年)。

    與陸域生物相似的是,海洋生物的分布邊緣向冷區的擴張速率高,約38%的向冷區擴張發生在高緯度帶(>40°N),但有趣的是,仍有少部份(15%)在溫帶或極地區的海洋生物發生向熱區的分布擴張,科學家認為這可能受地區性的暖化所導致。然而從模擬的分析中,由於可能受到生物移動時的空間阻礙、研究解析度與年間加權變動的影響,使得海洋生物實際的分布改變與科學家所預期的改變並未一致,這無疑加深了我們對海洋生物受氣候變遷影響了解的困難度。

    若從生物物候的角度出發,則記錄到1960-2009年間,海洋春季溫度變化高,伴隨著春夏季每十年海洋生物物候提前可達4.4天,甚至比陸域生物變化大(陸域生物每十年生物物候提前約2.3-2.8)。而海洋生物物候改變的大小,在不同物種間則出現相當的差異:以海洋中主要生產者「浮游植物」最能快速呈現對氣候變遷的反應。由於他們的世代交替短,加上對溫度極為敏感,因此在生物物候所產生的變化甚至比陸域植物還要快 (如開花提前了6.3/十年相較於陸地植物的1.1-3.3 /十年)。而總體平均來說,海洋生物在春季的物候變化又比夏季來得快速。這些季節上的變化著實不能小覷,生物群聚的循環將可能被打亂,出現食物供需時間鏈上的不平衡。

    氣候研究已經表明全球海洋上層暖化和氣候有顯著的相關,這份綜合研究也已經顯示人為造成的氣候變化正同時也全面性的影響著全球的海洋生物。物種之間的互動和海洋生態系統功能將可能會大幅改組並觸發一系列的改變。雖然在這份綜合研究中有24%的物種對於氣候變化顯示沒有任何反應,我們仍必須對於這些物種持保留態度,也許當時間軸拉長後,將會更清楚其變與不變。

    儘管氣候變遷對於海洋生物的影響有大有小,了解海洋生物的基礎性質和受氣候變化而改變的機制都可以幫助我們預測未來的影響以及研擬相關的社會成本和促進適應性的管理策略,以有效減輕氣候變遷所可能導致的嚴重影響。面對這場全球性的氣候戰役,除了對於陸域生物的關注外,逐漸擴展到各個不同的生態系相信也將會是全球科學家努力的目標。

 作者簡介 
柯佳吟,台大生態學與演化生物學研究所博士,為已故氣候學者史奈德(Prof. Stephen H.Schneider)與其遺孀泰瑞茹(Prof. Terry L.Root)共同指導的學生,曾於史丹佛大學研修氣候變遷調適與減緩策略,以及生態系服務等議題。目前正處博士後研究期間,希冀透過國際合作方式,多面向探討氣候變遷議題。

 【延伸閱讀】
 "Global imprint of climate change on marine life", Elvira S. Poloczanska,et al, 4-Aug-2013 Nature Climate Change
"Climate change pushing marine life towards the poles, says study", Helen Davidson, 5-Aug-2013 Guardian 
海洋生物往極圈移動 暖化規模震驚科學家》9-Aug-13 環境資訊電子報
國家公園 擋不住暖化》柯佳吟 17-Jan-11 低碳生活部落格
熟悉的陌生地球─氣候變遷如何影響生態系》柯佳吟 26-Dec-11 低碳生活部落格


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