氧气正以惊人的速度从海洋、湖泊、河流和近海水域中消失,威胁着水生生物,并削弱了有助于调节地球气候的自然过程。科学家警告称,这种广泛的脱氧现象与变暖、污染、生物多样性丧失和海洋酸化等其他全球重大威胁密切相关。
这篇新综述探讨了水体脱氧现象,即海洋(海洋脱氧)、沿海水域、河流、湖泊和溪流中溶解氧水平的下降。研究人员评估了这一日益严重的问题如何与“行星边界”框架中包含的九大地球系统过程相互作用。
该框架于2009年提出,旨在确定对维持地球稳定性和复原力至关重要的环境过程。它还追踪人类活动是如何将这些系统推向安全范围之外的。
这九大行星边界包括气候变化、海洋酸化、生物多样性丧失、大气气溶胶负荷、平流层臭氧消耗、淡水变化、土地利用变化、化学污染和生物地球化学流动(包括氮循环)。研究人员提出,溶解氧水平也应被正式纳入其中。
“地球的健康与稳定取决于水生生态系统的健康与稳定,而水生生态系统需要氧气才能正常运作,”第一作者、斯克里普斯海洋学研究所校友、现任加州大学圣塔芭芭拉分校国家生态分析与综合中心博士后研究员的Erica Ferrer说道,“这项研究旨在提升水体脱氧作为全球威胁的认知度,并表明它并非孤立存在。”
变暖与污染正在消耗氧气
人为导致的变暖、过量的营养盐污染以及深层水体运动和通气的变化,是驱动水体脱氧的主要力量。
随着氧气水平下降,有助于调节地球气候的生物和化学过程可能会受到扰乱。这种下降还威胁着水生食物网中的各类生物,从微生物到鱼类和鲨鱼无一幸免。
尽管海洋哺乳动物在水面呼吸空气,它们也会受到影响。氧气流失会导致其猎物减少或迁移,破坏栖息地,并改变它们所依赖的食物网。
将脱氧与其他行星风险相关联
Ferrer与该研究的资深作者、斯克里普斯生物海洋学家Lisa Levin在参加了于马德里举行的2019年联合国气候变化大会(COP25)后,萌生了撰写这篇综述的想法。
他们希望这些发现能鼓励研究人员和决策者将水体氧气流失与气候变化、污染、生物多样性下降及其他地球压力一并审视,而非将其视为孤立的问题。
“将水体脱氧纳入‘行星边界’框架将有助于我们理解其对地球系统稳定性的影响,”Ferrer表示,“减缓其影响是维持生物多样性和气候的关键一环。”
研究支持与发表情况
Ferrer在斯克里普斯攻读博士学位期间完成了这篇综述。她的工作得到了美国国家科学基金会研究生研究奖学金计划、斯克里普斯海洋学研究所和加州大学圣地亚哥分校的研究生经费资助,以及随后加州大学圣克鲁兹分校和加州大学圣塔芭芭拉分校的博士后支持。
该研究于2026年6月30日发表在《湖泊学与海洋学》期刊上。
其他作者包括四位前斯克里普斯博士生:Shailja Gangrade、Lillian McCormick、Ariel Pezner和现任斯克里普斯气候科学家的Yassir Eddebbar。其他贡献者包括加州大学洛杉矶分校的De'Marcus Robinson、巴黎地球物理研究所的Véronique Carcon以及伦斯勒理工学院的Kevin Rose。