當(dāng)海洋開始窒息，我們更需要理解海的呼吸

2026年1月9日，中國科學(xué)院大氣物理研究所領(lǐng)銜的國際研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布2025年全球海溫變化研究報告。這份報告指出，2025年全球海洋上層2000米熱含量再創(chuàng)歷史新高，連續(xù)9年刷新有觀測記錄以來的最高值；同時，全球平均海表溫度位居歷史第三高位。

這一連串?dāng)?shù)字提醒我們，海洋升溫的問題已經(jīng)迫在眉睫。其中一個嚴(yán)重的后果是海洋變暖導(dǎo)致海洋溶解氧下降，這對需要氧氣呼吸的海洋生物提出了巨大的挑戰(zhàn)——海洋正在逐漸“窒息”。

想理解海洋窒息，我們就需要探究海洋的“呼吸”。荷蘭海洋學(xué)家埃爾科·J.羅林在《海的呼吸：碳循環(huán)和氣候演變的海洋史》一書中為我們展開了海洋在億萬年間的演化畫卷，講述了在氣候變化不斷加劇的今天，海洋與氣候有著怎樣的關(guān)系以及將如何決定人類未來的命運(yùn)。

自工業(yè)革命開始以來，人類已經(jīng)造成了4200億噸的凈碳排放量，這使得大氣中的二氧化碳濃度從工業(yè)革命前典型間冰期值的約280 ppm上升到今天的約400 ppm，以極快的速度上升了120 ppm。目前的水平與300萬年前的水平相當(dāng)，當(dāng)時全球氣溫比現(xiàn)在高2℃~3℃，海平面比現(xiàn)在高10~30米。大多數(shù)針對當(dāng)前趨勢的排放預(yù)測都認(rèn)為，到本世紀(jì)末，二氧化碳濃度有可能超過700ppm。上一次出現(xiàn)這樣的大氣二氧化碳濃度是在3400萬年前，即南極洲冰川作用之前，當(dāng)時深海溫度比現(xiàn)在高10℃或更多。

鑒于地球歷史上溫度和二氧化碳濃度之間長期存在密切的關(guān)系，目前二氧化碳的增加可能會導(dǎo)致氣候和海洋發(fā)生巨大的變化。我們不必?fù)?dān)心南極冰蓋會在短期內(nèi)完全消失，也不必?fù)?dān)心深海溫度會急劇上升，因?yàn)檫@種變化需要數(shù)百到數(shù)千年的時間才能完成。但是，地球的鮮活歷史告訴我們，即使我們停止排放，緩慢的反饋機(jī)制（特別是深海變暖、全球冰量變化和全球碳循環(huán)調(diào)整）也將在數(shù)百年至數(shù)千年里持續(xù)對我們造成的干擾作出調(diào)整。氣候變化就像巨大的貨運(yùn)列車：一旦啟動，就會繼續(xù)前進(jìn)。我們排放的影響不會在2100年停止，而是會隨著緩慢反饋機(jī)制的持續(xù)調(diào)整不斷累積。因此，在緩慢的反饋機(jī)制得到太多動力之前，如果我們不迅速遏制二氧化碳濃度的上升，氣候就會被“鎖定”在一個長期的軌道上，最終進(jìn)入一個更溫暖、冰量大幅減少的溫室型世界。一旦這些響應(yīng)完全展開，即使我們有辦法讓二氧化碳濃度降低，它們也將需要同樣長的時間才能作出響應(yīng)。

▲南極冰蓋

所以我們唯一的辦法就是在火車加速之前讓它減速。照現(xiàn)在的樣子，慢反饋“列車”已經(jīng)明顯啟動。目前海洋變暖主要局限在1000米左右的表層水中，但據(jù)報道，深海部分地區(qū)出現(xiàn)了變暖的初步跡象。大陸冰蓋的大量損失正在明顯加速，而導(dǎo)致這種大規(guī)模損失的冰流（ice stream）也變得越來越活躍。森林砍伐嚴(yán)重擾亂了碳循環(huán)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)作，要想負(fù)責(zé)任地扭轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象，將是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。全球大范圍的干旱化加劇同樣影響著陸地生態(tài)系統(tǒng)。過度捕撈和酸化正在擾亂海洋生態(tài)系統(tǒng)。所有這些生態(tài)系統(tǒng)的變化都在影響著碳循環(huán)。最終，我們排放的碳滲入深海，將導(dǎo)致碳循環(huán)的進(jìn)一步變化——碳酸鹽補(bǔ)償將在未來數(shù)千年內(nèi)發(fā)揮作用。

即使沒有進(jìn)一步增加，我們已經(jīng)產(chǎn)生的碳凈排放量（4200億噸）也相當(dāng)驚人。它相當(dāng)于一個直徑25米，從地球一直延伸到月球的實(shí)心石墨柱。更糟糕的是，其規(guī)模相當(dāng)于一個冰期循環(huán)中海洋與大氣—生物圈系統(tǒng)之間總碳交換量的 60%。這是因?yàn)椋s90%的人為排放并非氣候系統(tǒng)各組成部分之間的碳轉(zhuǎn)移，這與冰期—間冰期的碳交換情況不一樣。相反，它涉及外源碳的凈輸入：我們已經(jīng)將額外的碳（曾經(jīng)安全地封存在地球內(nèi)部）釋放回氣候系統(tǒng)中。所以可以預(yù)計應(yīng)該會有更多的長期影響，直到自然或人為過程再次將這些碳移除。

但我還沒有講到最糟糕的部分，即這些碳排放的速度之快。人類造成的碳排放在短短200年或更短的時間內(nèi)就發(fā)生了，所以人類造成的凈碳排放率是平均每年21億噸。今天的實(shí)際排放率是這一平均值的5倍，即每年接近100億噸。相比之下，以自然標(biāo)準(zhǔn)來看，冰期—間冰期的過渡已經(jīng)很快了，也仍需大約1萬年的時間。因此，平均自然變化率是每年0.7億噸碳。因此，人類造成的平均碳排放比冰期末期的平均自然變化速率快了30倍。之前我們計算出人為碳排放的平均速率甚至比古新世—始新世極熱事件的排放速率還要快5倍。而過去幾年的實(shí)際排放率比古新世—始新世極熱事件的實(shí)際排放率要高近30倍。

我們看到，二疊紀(jì)末期大滅絕是地球歷史上唯一一個至少有一些證據(jù)表明外源碳注入速率接近人為排放速率的事件。但是這個速率是有爭議的，可能要低得多。二疊紀(jì)末期大滅絕也是地球有史以來最嚴(yán)重的滅絕事件：96%的海洋生物和 70%的陸地生命滅絕了。二疊紀(jì)末期大滅絕并不是一個完美的類比，因?yàn)槲覀儗?氣候的影響是前所未有的，但毫無疑問，二疊紀(jì)末期的滅絕事件可以從定性的角度告訴我們現(xiàn)代危機(jī)的潛在嚴(yán)重程度。

二疊紀(jì)末期的事件以海洋酸化、快速變暖、海洋缺氧的三重打擊為特征，同時還包含大范圍物種滅絕。這些影響的綜合規(guī)模、速度和持續(xù)性使二疊紀(jì)末期成為嚴(yán)重的大規(guī)模物種滅絕時期。現(xiàn)代[人為排放]的影響和相關(guān)變化速度至少與之相當(dāng)。雖然目前預(yù)計它們不會達(dá)到相同的規(guī)模，但警告很明確：當(dāng)前水平的持續(xù)排放可能使我們越來越接近二疊紀(jì)末期的情況。

這就引出了一個幾乎不可避免的問題：這是否意味著大規(guī)模物種滅絕事件即將到來？或者，換個說法：大規(guī)模滅絕事件是否可能已經(jīng)開始了？為了評估這一點(diǎn)，我們可以比較一下今天物種滅絕的速率和自然狀態(tài)下的背景滅絕速率。背景滅絕速率是指持續(xù)發(fā)生的偶然隨機(jī)滅絕的速率，即地球上每100萬個物種中，平 均每年最多有2個物種滅絕。2011年的一項(xiàng)調(diào)查估計，人類與870萬（上下浮動130萬）種生命共享地球。但值得注意的是，這樣的估算往往存在極大的偏差，因?yàn)榇_定物種數(shù)量非常困難。這不僅是因?yàn)樵谧R別和計算所有顯而易見的動物、植物、真菌、藻類等方面存在明顯的困難，更是因?yàn)槲⑸锓N類的數(shù)量隨著每一 項(xiàng)新研究的進(jìn)行而增加。如果我們假設(shè)這個數(shù)字是1000萬，那么估計的背景滅絕速率將是每年20個物種。

關(guān)于現(xiàn)代滅絕速率及其與自然背景滅絕速率的對比，目前已有大量研究。最近的研究結(jié)果表明，世界目前的物種滅絕速率異常之高，是自然背景滅絕速率的 1000~1萬倍。僅就脊椎動物來說，現(xiàn)代滅絕速率的估計值比背景滅絕速率高出 114倍。有研究估計，目前的總體滅絕速率已超過每天10種。這就是為什么研究人員始終強(qiáng)調(diào)：第六次大滅絕事件并非即將來臨，而是（更準(zhǔn)確地說）早已拉開序幕。

我們?nèi)绾螌?dāng)前這種加速的滅絕速率與過去大滅絕事件的速率進(jìn)行比較？要回答這個問題，關(guān)鍵在于我們要記住地質(zhì)歷史的時間跨度極為漫長。當(dāng)近距離調(diào)查時，即使是在地質(zhì)歷史上幾乎瞬間發(fā)生的二疊紀(jì)末期大滅絕，也延續(xù)了數(shù)萬年。一如既往，一切都是相對的：在極其漫長的地質(zhì)時間尺度上，物種滅絕似乎是瞬間發(fā)生的，但從我們?nèi)祟惖亩虝簳r間尺度來看，物種滅絕卻花費(fèi)了很長時間。如果我們大膽地假設(shè)，在二疊紀(jì)末期滅絕事件結(jié)束之前，地球上物種的數(shù)量與今天相似（例如大約1000萬種），并且大約90%的物種在事件持續(xù)6萬年的時間內(nèi)滅絕，就可以估計出二疊紀(jì)末期的物種滅絕速率為每年150個物種。值得注意的 是，這僅僅是上面計算出的自然背景滅絕速率的7.5倍。從這個角度來看，即使是像二疊紀(jì)末期那樣的全面爆發(fā)的大規(guī)模滅絕事件，在人類的時間尺度上也很難被發(fā)現(xiàn)。與此形成對比的是，目前的物種滅絕速率是自然背景滅絕速率的1000~1 萬倍（如果我們只考慮脊椎動物，約是100倍）。這一速率完全超過我們對二疊紀(jì)末期事件的粗略估計值，即使我們將這個值估錯了10倍，目前的滅絕速率仍然更高！這一點(diǎn)的重要性不容小覷。我們要感謝科研人員，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)一場大規(guī)模的物種滅絕正悄悄逼近，他們給出的結(jié)論為我們爭取了采取行動的時間。

現(xiàn)代滅絕速率異常之高，這一確鑿數(shù)據(jù)明確駁斥了“這只是自然波動”的常見說法。這種說法似乎源于好萊塢式想象，認(rèn)為大規(guī)模滅絕應(yīng)該是一夜之間讓整個世界變得死寂和荒蕪。如果我們轉(zhuǎn)而接受事情是漸進(jìn)發(fā)生的，并且認(rèn)為我們正處于第六次大滅絕事件的邊緣，我們應(yīng)該擔(dān)心嗎？它會影響人類嗎？誰也說不準(zhǔn)， 但地質(zhì)數(shù)據(jù)確實(shí)提供了一些視角。

首先，我們需要承認(rèn)，我們對環(huán)境的影響不僅僅局限于人為造成的快速且巨大的外源碳排放，還包括廣泛的污染和富營養(yǎng)化，以及森林砍伐、大規(guī)模單一作物種植、過度捕撈、河流改道、在諸多敏感環(huán)境中進(jìn)行的工業(yè)化和建設(shè)活動導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重的物理性退化。這種對地球所有主要環(huán)境（海洋、淡水、陸地和大氣）同時發(fā)起的多方面沖擊，在地球歷史上前所未有。現(xiàn)代極高的滅絕速率表明，世界各地的生態(tài)系統(tǒng)都在因此而崩潰——而且，至關(guān)重要的是，這些生態(tài)系統(tǒng)的崩潰并非發(fā)生“在未來的某個時候”，而是已經(jīng)系統(tǒng)性地出現(xiàn)了。因此，談?wù)撘粓黾磳l(fā)生的大規(guī)模物種滅絕確實(shí)并非夸張，也不是危言聳聽，這場滅絕或許已經(jīng)開始。鑒于我們對自然的影響具有高度復(fù)雜性且速度快、幅度大，將我們可能面對的未來與我們所知最嚴(yán)重的自然大規(guī)模滅絕事件（二疊紀(jì)末期大滅絕）做比較，也是合理的。

其次，我們應(yīng)該記住，人類并不是可以在不同極端環(huán)境中生存的原核生物。相反，我們是復(fù)雜的真核生物，我們的存在依賴于由其他復(fù)雜的真核生物組成的錯綜復(fù)雜的食物網(wǎng)。因此，如果我們允許世界重蹈二疊紀(jì)末期的覆轍，那么我們即便存活下來，也不會有好結(jié)果。地球?qū)⒗^續(xù)存在，一般意義上的生命很可能會延續(xù)下去，但大規(guī)模物種滅絕的生態(tài)“重置”很可能會消滅幾乎所有的生物，唯有那些結(jié)構(gòu)更簡單、更適應(yīng)極端環(huán)境的生命形式可以幸免。

當(dāng)然，沒有人可以準(zhǔn)確預(yù)言這一點(diǎn)，因?yàn)闇缃^背后的過程涉及許多偶然因素，并且人類的創(chuàng)造性也是不可預(yù)測的。然而，我的觀點(diǎn)是，為了保險起見，我們應(yīng)該聆聽大自然過往經(jīng)歷所發(fā)出的警示。

（本文節(jié)選自《海的呼吸：碳循環(huán)與氣候演變的海洋史》第8章“未來的海洋和氣候”）

書名：海的呼吸：碳循環(huán)與氣候演變的海洋史

?♂? 作者：[荷蘭]埃爾科·J.羅林

翻譯：祝葉華

內(nèi)容簡介

我們居住在一顆藍(lán)色星球之上，其中70 %以上的面積被海洋覆蓋。我們常說熱愛大海，卻鮮少追問：在這片蔚藍(lán)之下，在億萬年的時間里，有著怎樣的歷史？

其實(shí)，科學(xué)家早已揭開海洋的諸多秘密：自44億年前誕生以來，它不僅是生命最初的誕生之地，更是地球氣候系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器、全球最大的碳儲存庫。從冰封萬里的雪球地球，到二疊紀(jì)末的生物大滅絕；從盤古超大陸的分裂漂移，到如今全球變暖的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)——《海的呼吸》將海洋演化過程中的重大事件娓娓道來，帶我們穿越億萬年時光，見證海洋與氣候、地球、生命的深深羈絆。

更重要的是，我們將在書中了解到：海洋的溫度變化與碳循環(huán)的關(guān)系，早已悄悄決定了人類的命運(yùn)。正是海洋對大氣中碳的吸收、對各種能量的轉(zhuǎn)化，才造就了地球穩(wěn)定的氣候，并孕育出生命的奇跡。埃爾科·J.羅林提醒我們，海洋看似廣闊無垠、取之不盡，實(shí)則脆弱不堪。近500年來，人類無休止的資源掠奪和無所顧憚的碳排放，正在將海洋推向崩潰的邊緣，若我們無視歷史，則終將面臨無可挽回的絕境。