当海洋开始窒息，我们更需要理解海的呼吸

2026年1月9日，中国科学院大气物理研究所领衔的国际研究团队发布2025年全球海温变化研究报告。这份报告指出，2025年全球海洋上层2000米热含量再创历史新高，连续9年刷新有观测记录以来的最高值；同时，全球平均海表温度位居历史第三高位。

这一连串数字提醒我们，海洋升温的问题已经迫在眉睫。其中一个严重的后果是海洋变暖导致海洋溶解氧下降，这对需要氧气呼吸的海洋生物提出了巨大的挑战——海洋正在逐渐“窒息”。

想理解海洋窒息，我们就需要探究海洋的“呼吸”。荷兰海洋学家埃尔科·J.罗林在《海的呼吸：碳循环和气候演变的海洋史》一书中为我们展开了海洋在亿万年间的演化画卷，讲述了在气候变化不断加剧的今天，海洋与气候有着怎样的关系以及将如何决定人类未来的命运。

自工业革命开始以来，人类已经造成了4200亿吨的净碳排放量，这使得大气中的二氧化碳浓度从工业革命前典型间冰期值的约280 ppm上升到今天的约400 ppm，以极快的速度上升了120 ppm。目前的水平与300万年前的水平相当，当时全球气温比现在高2℃~3℃，海平面比现在高10~30米。大多数针对当前趋势的排放预测都认为，到本世纪末，二氧化碳浓度有可能超过700ppm。上一次出现这样的大气二氧化碳浓度是在3400万年前，即南极洲冰川作用之前，当时深海温度比现在高10℃或更多。

鉴于地球历史上温度和二氧化碳浓度之间长期存在密切的关系，目前二氧化碳的增加可能会导致气候和海洋发生巨大的变化。我们不必担心南极冰盖会在短期内完全消失，也不必担心深海温度会急剧上升，因为这种变化需要数百到数千年的时间才能完成。但是，地球的鲜活历史告诉我们，即使我们停止排放，缓慢的反馈机制（特别是深海变暖、全球冰量变化和全球碳循环调整）也将在数百年至数千年里持续对我们造成的干扰作出调整。气候变化就像巨大的货运列车：一旦启动，就会继续前进。我们排放的影响不会在2100年停止，而是会随着缓慢反馈机制的持续调整不断累积。因此，在缓慢的反馈机制得到太多动力之前，如果我们不迅速遏制二氧化碳浓度的上升，气候就会被“锁定”在一个长期的轨道上，最终进入一个更温暖、冰量大幅减少的温室型世界。一旦这些响应完全展开，即使我们有办法让二氧化碳浓度降低，它们也将需要同样长的时间才能作出响应。

▲南极冰盖

所以我们唯一的办法就是在火车加速之前让它减速。照现在的样子，慢反馈“列车”已经明显启动。目前海洋变暖主要局限在1000米左右的表层水中，但据报道，深海部分地区出现了变暖的初步迹象。大陆冰盖的大量损失正在明显加速，而导致这种大规模损失的冰流（ice stream）也变得越来越活跃。森林砍伐严重扰乱了碳循环和陆地生态系统的运作，要想负责任地扭转这一现象，将是一项艰巨的挑战。全球大范围的干旱化加剧同样影响着陆地生态系统。过度捕捞和酸化正在扰乱海洋生态系统。所有这些生态系统的变化都在影响着碳循环。最终，我们排放的碳渗入深海，将导致碳循环的进一步变化——碳酸盐补偿将在未来数千年内发挥作用。

即使没有进一步增加，我们已经产生的碳净排放量（4200亿吨）也相当惊人。它相当于一个直径25米，从地球一直延伸到月球的实心石墨柱。更糟糕的是，其规模相当于一个冰期循环中海洋与大气—生物圈系统之间总碳交换量的 60%。这是因为，约90%的人为排放并非气候系统各组成部分之间的碳转移，这与冰期—间冰期的碳交换情况不一样。相反，它涉及外源碳的净输入：我们已经将额外的碳（曾经安全地封存在地球内部）释放回气候系统中。所以可以预计应该会有更多的长期影响，直到自然或人为过程再次将这些碳移除。

但我还没有讲到最糟糕的部分，即这些碳排放的速度之快。人类造成的碳排放在短短200年或更短的时间内就发生了，所以人类造成的净碳排放率是平均每年21亿吨。今天的实际排放率是这一平均值的5倍，即每年接近100亿吨。相比之下，以自然标准来看，冰期—间冰期的过渡已经很快了，也仍需大约1万年的时间。因此，平均自然变化率是每年0.7亿吨碳。因此，人类造成的平均碳排放比冰期末期的平均自然变化速率快了30倍。之前我们计算出人为碳排放的平均速率甚至比古新世—始新世极热事件的排放速率还要快5倍。而过去几年的实际排放率比古新世—始新世极热事件的实际排放率要高近30倍。

我们看到，二叠纪末期大灭绝是地球历史上唯一一个至少有一些证据表明外源碳注入速率接近人为排放速率的事件。但是这个速率是有争议的，可能要低得多。二叠纪末期大灭绝也是地球有史以来最严重的灭绝事件：96%的海洋生物和 70%的陆地生命灭绝了。二叠纪末期大灭绝并不是一个完美的类比，因为我们对 气候的影响是前所未有的，但毫无疑问，二叠纪末期的灭绝事件可以从定性的角度告诉我们现代危机的潜在严重程度。

二叠纪末期的事件以海洋酸化、快速变暖、海洋缺氧的三重打击为特征，同时还包含大范围物种灭绝。这些影响的综合规模、速度和持续性使二叠纪末期成为严重的大规模物种灭绝时期。现代[人为排放]的影响和相关变化速度至少与之相当。虽然目前预计它们不会达到相同的规模，但警告很明确：当前水平的持续排放可能使我们越来越接近二叠纪末期的情况。

这就引出了一个几乎不可避免的问题：这是否意味着大规模物种灭绝事件即将到来？或者，换个说法：大规模灭绝事件是否可能已经开始了？为了评估这一点，我们可以比较一下今天物种灭绝的速率和自然状态下的背景灭绝速率。背景灭绝速率是指持续发生的偶然随机灭绝的速率，即地球上每100万个物种中，平 均每年最多有2个物种灭绝。2011年的一项调查估计，人类与870万（上下浮动130万）种生命共享地球。但值得注意的是，这样的估算往往存在极大的偏差，因为确定物种数量非常困难。这不仅是因为在识别和计算所有显而易见的动物、植物、真菌、藻类等方面存在明显的困难，更是因为微生物种类的数量随着每一 项新研究的进行而增加。如果我们假设这个数字是1000万，那么估计的背景灭绝速率将是每年20个物种。

关于现代灭绝速率及其与自然背景灭绝速率的对比，目前已有大量研究。最近的研究结果表明，世界目前的物种灭绝速率异常之高，是自然背景灭绝速率的 1000~1万倍。仅就脊椎动物来说，现代灭绝速率的估计值比背景灭绝速率高出 114倍。有研究估计，目前的总体灭绝速率已超过每天10种。这就是为什么研究人员始终强调：第六次大灭绝事件并非即将来临，而是（更准确地说）早已拉开序幕。

我们如何将当前这种加速的灭绝速率与过去大灭绝事件的速率进行比较？要回答这个问题，关键在于我们要记住地质历史的时间跨度极为漫长。当近距离调查时，即使是在地质历史上几乎瞬间发生的二叠纪末期大灭绝，也延续了数万年。一如既往，一切都是相对的：在极其漫长的地质时间尺度上，物种灭绝似乎是瞬间发生的，但从我们人类的短暂时间尺度来看，物种灭绝却花费了很长时间。如果我们大胆地假设，在二叠纪末期灭绝事件结束之前，地球上物种的数量与今天相似（例如大约1000万种），并且大约90%的物种在事件持续6万年的时间内灭绝，就可以估计出二叠纪末期的物种灭绝速率为每年150个物种。值得注意的 是，这仅仅是上面计算出的自然背景灭绝速率的7.5倍。从这个角度来看，即使是像二叠纪末期那样的全面爆发的大规模灭绝事件，在人类的时间尺度上也很难被发现。与此形成对比的是，目前的物种灭绝速率是自然背景灭绝速率的1000~1 万倍（如果我们只考虑脊椎动物，约是100倍）。这一速率完全超过我们对二叠纪末期事件的粗略估计值，即使我们将这个值估错了10倍，目前的灭绝速率仍然更高！这一点的重要性不容小觑。我们要感谢科研人员，因为他们发现一场大规模的物种灭绝正悄悄逼近，他们给出的结论为我们争取了采取行动的时间。

现代灭绝速率异常之高，这一确凿数据明确驳斥了“这只是自然波动”的常见说法。这种说法似乎源于好莱坞式想象，认为大规模灭绝应该是一夜之间让整个世界变得死寂和荒芜。如果我们转而接受事情是渐进发生的，并且认为我们正处于第六次大灭绝事件的边缘，我们应该担心吗？它会影响人类吗？谁也说不准， 但地质数据确实提供了一些视角。

首先，我们需要承认，我们对环境的影响不仅仅局限于人为造成的快速且巨大的外源碳排放，还包括广泛的污染和富营养化，以及森林砍伐、大规模单一作物种植、过度捕捞、河流改道、在诸多敏感环境中进行的工业化和建设活动导致的生态系统严重的物理性退化。这种对地球所有主要环境（海洋、淡水、陆地和大气）同时发起的多方面冲击，在地球历史上前所未有。现代极高的灭绝速率表明，世界各地的生态系统都在因此而崩溃——而且，至关重要的是，这些生态系统的崩溃并非发生“在未来的某个时候”，而是已经系统性地出现了。因此，谈论一场即将发生的大规模物种灭绝确实并非夸张，也不是危言耸听，这场灭绝或许已经开始。鉴于我们对自然的影响具有高度复杂性且速度快、幅度大，将我们可能面对的未来与我们所知最严重的自然大规模灭绝事件（二叠纪末期大灭绝）做比较，也是合理的。

其次，我们应该记住，人类并不是可以在不同极端环境中生存的原核生物。相反，我们是复杂的真核生物，我们的存在依赖于由其他复杂的真核生物组成的错综复杂的食物网。因此，如果我们允许世界重蹈二叠纪末期的覆辙，那么我们即便存活下来，也不会有好结果。地球将继续存在，一般意义上的生命很可能会延续下去，但大规模物种灭绝的生态“重置”很可能会消灭几乎所有的生物，唯有那些结构更简单、更适应极端环境的生命形式可以幸免。

当然，没有人可以准确预言这一点，因为灭绝背后的过程涉及许多偶然因素，并且人类的创造性也是不可预测的。然而，我的观点是，为了保险起见，我们应该聆听大自然过往经历所发出的警示。

（本文节选自《海的呼吸：碳循环与气候演变的海洋史》第8章“未来的海洋和气候”）

书名：海的呼吸：碳循环与气候演变的海洋史

‍♂️ 作者：[荷兰]埃尔科·J.罗林

翻译：祝叶华

内容简介

我们居住在一颗蓝色星球之上，其中70 %以上的面积被海洋覆盖。我们常说热爱大海，却鲜少追问：在这片蔚蓝之下，在亿万年的时间里，有着怎样的历史？

其实，科学家早已揭开海洋的诸多秘密：自44亿年前诞生以来，它不仅是生命最初的诞生之地，更是地球气候系统的调节器、全球最大的碳储存库。从冰封万里的雪球地球，到二叠纪末的生物大灭绝；从盘古超大陆的分裂漂移，到如今全球变暖的严峻挑战——《海的呼吸》将海洋演化过程中的重大事件娓娓道来，带我们穿越亿万年时光，见证海洋与气候、地球、生命的深深羁绊。

更重要的是，我们将在书中了解到：海洋的温度变化与碳循环的关系，早已悄悄决定了人类的命运。正是海洋对大气中碳的吸收、对各种能量的转化，才造就了地球稳定的气候，并孕育出生命的奇迹。埃尔科·J.罗林提醒我们，海洋看似广阔无垠、取之不尽，实则脆弱不堪。近500年来，人类无休止的资源掠夺和无所顾惮的碳排放，正在将海洋推向崩溃的边缘，若我们无视历史，则终将面临无可挽回的绝境。