气候变暖和过度捕捞可能会改变鱼类在海洋碳循环中的角色

海洋在全球碳循环中扮演重要角色，约93%的二氧化碳的循环和固定通过海洋完成。其中，鱼类在海洋碳循环中所发挥着重要作用。鱼类排泄物是碳储存最有效的自然机制之一，可将碳固锁在深海600年之久。近日，发表于《自然通讯》的一项新研究揭示了关于鱼类碳酸盐排泄在增强海洋缓冲酸化的能力、以及减缓气候变化方面的作用，对促进我们对气候变化时期海洋生物地球化学和物理过程的理解很有帮助。

硬骨鱼通常被认为是食物来源，但其实它们在减缓气候变化方面也发挥一系列作用。例如，它们在生长过程中将碳储存在体内，并通过下沉的粪便和尸体将碳排放到深海。但它们也在肠道内用海盐制造碳酸盐，并以高速率排出。这使得它们在海洋的无机碳循环中尤为重要。

图片：拿破仑鱼(Cheilinus undulatus) 图源:莱布尼茨热带海洋研究中心Mattia Ghilardi

海洋中有大量的鱼类，因此鱼类碳酸盐对无机碳循环的重要性不应被低估。鱼类产生的碳酸盐可以下沉并成为沉积物的一部分，也可以溶解并增加水中和酸的能力。因此，它们可以增强海洋缓冲酸化的能力。

莱布尼茨热带海洋研究中心(ZMT)的一组科学家研究了各种各样的鱼类，以确定某些鱼类特征和环境变化如何控制所排泄碳酸盐的数量和组成。研究小组提取了来自帕劳、澳大利亚和巴哈马群岛的鱼类产生的碳酸盐，并将它们保存在类似原生珊瑚礁自然条件的水族馆中。然后，研究人员编制了一个广泛的碳酸盐排泄率数据库，这些数据库来自85个物种超过380种珊瑚礁鱼类，包括雀鲷、刺尾鱼、鹦嘴鱼、濑鱼、鲷鱼等。

为什么硬骨鱼会排泄碳酸盐?

海水中含有大量的盐分，密度大，而鱼类体液的渗透压要低于周围的水环境。由于渗透作用，水就会不断地从体内输出到体外。研究人员解释说:“为了补充水分，鱼会喝海水，但它们必须去除海水中含有的大量钙和镁，这些物质以碳酸盐晶体的形式在肠道中沉淀，并随粪便释放到海洋中。”专家估计，鱼类粪便占全球海洋表层水域碳酸盐产量的3-15%。

与珊瑚和其他碳酸盐生产者不同，鱼类会产生泛的碳酸盐形式。根据它们的组成，这些晶体可以迅速溶解在水柱中，或下沉并长期埋藏在浅海沿岸的沙子中，从而形成泥质沉积物。而全球变暖和过度捕捞会改变鱼类产生的碳酸盐的数量，并最终决定哪种碳酸盐形式被排泄最多。这可以完全改变鱼类在海洋无机碳循环中的作用。

海洋化学成分可能发生变化

全球变暖和某些鱼类的过度捕捞可能会严重破坏鱼类产生的碳酸盐对海洋无机碳循环的贡献。例如，捕捞对食物链上游鱼类的压力可能导致碳酸盐排泄量急剧下降。由气候驱动的鱼类大小变化可能会加剧这种影响。温度升高有利于产生可溶性高的鱼类碳酸盐，形成沉积物随之减少。所有这些因素都会影响海洋的化学成分，并可能进一步影响海洋缓冲大气中二氧化碳的能力。

这项研究能够更可靠地计算出不同海洋区域和世界范围内鱼类群落产生的碳酸盐的数量和组成。研究人员表示：“通过研究，我们为在气候变暖和过度捕捞等不断变化的条件下，更准确地预测鱼类在海洋碳循环中的作用铺平了道路，此类预测对于维护生态系统功能的管理和决策过程非常重要。”

参考文献：

1. http://www.haiyangkaifayuguanli.com/html/2018/12/20181203.html
2. https://www.cas.cn/kj/202110/t20211015_4809691.shtml
3. https://www.nature.com/articles/s41467-023-36617-7
4. https://phys.org/news/2023-03-overfishing-role-fishes-marine-carbon.html
5. http://www.scsio.cas.cn/kepu2/201107/t20110726_3314228.html

编译：Sara

审核：Daisy

编辑：Tommy