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海洋动物生活在海洋最透气的地方 范围可能会随着气候变化而缩小

随着海洋由于气候变化而变暖,科学家们正在试图预测海洋动物(从有骨鱼类到无脊背水母)将如何反应。实验室实验表明,从理论上讲,许多人可以忍受的温度远高于今天所遇到的温度。华盛顿大学海洋学副教授柯蒂斯·德奇(Curtis Deutsch)表示,但是这些研究并不意味着海洋动物可以在温暖的海洋中维持其当前的活动范围。

Deutsch说:“仅温度并不能解释动物在海洋中的生存位置。”“你必须考虑氧气:水中有多少氧气,有机体吸收和利用氧气的程度如何,温度如何影响这些过程。”

特定于物种的特征,总体氧气含量和水温共同决定了海洋的哪些部分对于不同的海洋生物而言是“可呼吸的”。由Deutsch领导的新研究表明,从脊椎动物到甲壳类动物到软体动物的各种各样的海洋动物已经栖息在其生理学允许的最大范围的可呼吸海洋中。

这项发现于9月16日发表在《自然》杂志上,也为气候变化提供了警告:由于温暖的水域将拥有较少的氧气,因此某些物种今天可呼吸的海洋可能不再是将来。

Deutsch说:“当今的有机物基本上可以在最温暖的温度下生活,可以为它们的活动水平提供足够的氧气-因此,较高的温度将立即影响其获取足够氧气的能力。”“为应对变暖,他们的活动水平将受到限制,或者栖息地将开始缩小。这并不是说他们会变得健康,而是继续生存。”

氧气含量和温度在整个海洋中都不同。通常,与两极附近较凉的水相比,赤道附近的水更热并且所含的氧气更少。但是从表层海洋转移到更深的水域,氧气和温度会同时下降。这些原理在整个深度和纬度上产生了复杂的氧气和温度水平的3-D模式。生物的解剖结构,生理和活动水平决定了其对氧气的需求,如何有效吸收和利用环境中的可用氧气以及温度如何影响其氧气需求。

Deutsch和他的合著者-威斯康星大学海洋学博士生Justin Penn和南佛罗里达大学教授Brad Seibel-想了解透气性是否是今天确定海洋动物范围的限制因素。他们将有关海洋温度和氧气含量的数据与来自五种不同海洋动物的72种物种的生理学,需氧量和新陈代谢的已发表研究相结合:冷血脊椎动物,如鱼,及其亲属;甲壳类软体动物分段蠕虫;和水母及其亲戚。

研究小组对每种物种在海洋中哪些地方不宜居住进行了建模。研究人员表明,一个物种的当前范围通常与预计可居住的海洋部分重叠。他们的模型预测,北部虾甲壳纲动物应该能够在北纬约50度以北的凉水中获得足够的氧气-这通常是当今虾类的范围。小斑点的鲨鱼可以栖息在各种深度的温带和凉水上,但是在热带附近,只有近地表水(约300英尺以上)才是可呼吸的,这也反映在当前范围内。

在许多情况下,种类范围恰好达到透气性的极限,这表明对于海洋动物来说,获得足够的氧气的能力可能是决定它们生活地点的主要限制因素,Deutsch补充说。超出此范围,有机体将面临缺氧或氧气摄入不足的风险。

温度会影响海水可以容纳的氧气量,以及动物保持相同水平的活动所需的氧气量。研究人员发现,透气性和当前范围之间已经很紧密的重叠,这表明气候变化所预期的长期温度升高可能会限制许多海洋动物的活动范围。

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