硬骨鱼通常被认为是食物来源,而不是碳调节者。它们提供一系列与减缓气候变化有关的服务。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输出到深海。但它们也会用肠道内的海盐制造碳酸盐,并以很高的速度排出。这使得它们在海洋的无机碳循环中尤为重要。
由于海洋中有大量的鱼类,鱼类碳酸盐对无机碳循环的重要性不应被低估。鱼类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。《自然通讯》上的一项新研究揭示了鱼类对碳酸盐排泄的控制。这些发现促进了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。
由莱布尼茨热带海洋研究中心(ZMT)领导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排泄的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,并将它们保存在水族箱中,使其处于原生珊瑚礁的自然条件下。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种超过380种珊瑚礁鱼类,包括雀鲷、刺尾鱼、鹦嘴鱼、濑鱼、鲷鱼和石斑鱼。
为什么硬骨鱼会排泄碳酸盐?
海鱼生活在含盐的环境中,渗透压比它们的血液要高。因此,他们的身体被剥夺了水分。该研究的主要作者、ZMT的海洋生物学家马蒂亚·吉拉尔迪(Mattia Ghilardi)解释说:“为了补充水分,鱼会喝海水,但它们必须摆脱其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,鱼类创造了广泛的碳酸盐形式。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,从而形成浑浊沉积物。全球变暖和过度捕捞会改变鱼类产生的碳酸盐的数量,并*终决定哪种碳酸盐形式排泄*多。这可以完全改变鱼类在海洋无机碳循环中所扮演的角色。
长期以来,人们一直认为鱼的碳酸盐排泄与其代谢成正比,但没有得到证实。科学家们强烈证实了这一点。例如,高温可以促进新陈代谢和碳酸盐的排泄。尾巴呈叉状或长矛状的鱼更活跃,因此比尾巴呈圆形的鱼排出更多的碳酸盐。有趣的是,肠道的长度也起着一定的作用:就像温度一样,它会影响排泄晶体的数量和矿物成分。
海洋化学可能发生变化
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。较高的温度有利于产生高可溶性的鱼类碳酸盐,形成较少的沉积物。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。
新的发现将使研究人员能够更可靠地计算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。“通过我们的研究,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,”共同作者、ZMT的珊瑚礁生态学家索尼娅·贝贾拉诺说。“这种预测对于维护生态系统功能的管理和决策过程非常重要。”