于深海“听到”气候变化——中深层海洋物种或将因全球变暖而丧失？

在200米到1000米深的中深海层中，栖息着海洋生物最大的生物量，其中有着许多从未见过日光的物种。由于观察这些生物非常困难，气候变化对中深海层海洋的影响在很大程度上仍然是一个谜。近期，Ariza等人在《Nature climate change》上发表文章，报告了他们如何使用一系列声学调查和统计建模方法，在未来气候情景下预测中低纬度海洋中深海生物的大量丧失。

（图片描述：中深海层物种的相关研究较少，它们都是声学定义下回声生物群落的主要组成部分。图源：ZU_09/DigitalVision Vectors/Getty）

包括鱼、虾和鱿鱼等许多中营养级物种的中深海层在很大程度上仍未受到人类活动的影响。虽然我们对深海知之甚少，但最近的发现已经证明它们的物种丰富性和多样性非常高，并在海洋食物网中发挥着关键作用。在许多海洋沙漠中，表层水体几乎没有生命，但中深海层的物种仍然相当丰富。高度迁徙的海洋捕食者，如鸟类、海洋哺乳动物和鱼类，都依靠这些中深海层资源生存，使它们成为海洋生态系统的重要组成部分。然而，对这些深海栖息地进行采样的困难限制了人类评估其潜在气候变化影响的能力。

为解决这一问题，Ariza等人编制了一个数据库，其中包含在38 kHz频率下公开可用的声学数据，这是观察中深海层生物时使用最为广泛的频率。这种方法使用船载声学回声深度计来测量中深海层生物的丰度和分布。继而，在未来气候变化的不同情景下，基于最新一代的地球系统模型，对中深海层物种的结构和分布进行了全球范围下的预测。这些预测依赖于20种不同的气候模拟，一套优化的环境预测因子和基于机器学习的非线性统计建模。

（图片描述：a，通过分层聚类将海洋海景分类为白天和夜晚的声学概况。b-m，每个海景类别下白天(b,d,f,h,j,l)和夜晚(c,e,g,i,k,m)的概况：副极地(b,c)，环流(d,e)，亚热带(f,g)，温带(h,i)，上升流(j,k)和低氧上升流(l,m)。颜色表示识别的声学海景：副极地(棕色)，环流(橄榄)，亚热带(青色)，温带(橙色)，上升流(红色)和低氧上升流(紫色)水域。图源：Ariza et al.）

结果表明，如果当前的温室气体排放情景持续下去，全球中深海层物种将在21世纪末受到严重损害。预计中低纬度将损失3％至22％的生物量，而因为低生产力系统的扩张，高纬度将被现今的温带动物群所占领。尽管高纬度生物量有所增加，但由于中低纬度的海洋表面占总数的70%，预计损失将远远超过预计收益。这一结果与生态系统模拟的结果是相似的。

Ariza等人进一步在文章中表明，如果各国能够采取有力的减排措施，将全球变暖控制在2°C以下，将在很大程度上阻止中深海层生物的大量丧失。有力的减排措施将使所有气候区域的变化保持在10%以下，而在温带系统中几乎可以保持零变化。根据计算，低排放情景下预测的所有生物量变化，无论正负，都将比高排放情景减少4-11个百分点。这意味着在所有纬度上的影响将减少至少三分之二。

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参考资料：DOI：https://doi.org/10.1038/s41558-022-01479-2

文/星风        审/Daisy