在过去数百万年间，全球海洋一直处于微碱性状态，平均pH值为8.2。如今，随着碳排放不断攀升，全球大气中的CO₂含量随之增加。二氧化碳溶解于海水中，改变了海水化学性质，降低了pH值，使海水酸性增强——在过去200年间增幅高达30%。这种持续加剧的海洋酸化正成为全球贝类生产的严重问题。
贝类是指能够分泌碳酸钙外壳和骨骼的生物，例如贻贝、牡蛎和珊瑚。它们通过一种称为生物矿化的过程形成保护性外壳结构，即通过从水中过滤钙和碳酸根，产生碳酸钙等坚硬矿物质。如果海洋中可用的碳酸根因酸化而减少，将限制这些生物形成外壳的能力。
而如今，沿海酸化正发生在陆地附近，在淡水径流可能释放硫酸盐土壤和过量碳的地区，这同样会降低pH值以及可用于形成外壳的碳酸根含量。气候变化引发的洪水和海平面上升正使这一状况进一步恶化。
一个全球性问题
近期研究报告了这些情况对澳大利亚新南威尔士州悉尼岩牡蛎的影响。历史上，该地区牡蛎产量显示出大型“商品级”牡蛎减少、小型牡蛎增多的趋势。原因可能是多方面的，包括物理、生物和经济因素，其中包括养殖户面临压力，需要提前采收牡蛎，以避免寒冷干燥天气下冬季的高死亡率。
然而，我们近期的研究表明，澳大利亚的沿海酸化同样正在损害牡蛎正常生长的能力。外壳生长机制的变化可能对未来产生影响，例如导致外壳变薄且易碎，在养殖和采收过程中存在外壳受损的潜在风险。
新南威尔士州的情况并非孤立个案。在美国华盛顿州，较深、较冷且二氧化碳含量较高的海水上升至表层，引发酸化，导致牡蛎幼体出现畸形，并造成孵化场育苗产量损失。
报告由一家贝类孵化场发布，详细阐述了在这些不利条件下对牡蛎幼体外壳形成的影响。华盛顿的牡蛎养殖场已采取措施，在日益酸化的条件下维持牡蛎贝类渔业。这些措施包括：处理孵化场用水以提高pH值，增加早期幼体外壳形成所需的可用碳酸根，以及在不同地点培育牡蛎苗种，以确保其存活并保障未来产量。
苏格兰以优质贝类闻名，但该地区的酸化威胁较为紧迫性不足。与澳大利亚和美国不同，苏格兰不存在硫酸盐土壤，也没有二氧化碳含量较高的深层海水上升至表层的情况。然而，随着气候变化加剧沿海酸化——特别是降雨增加带来的淡水径流以及海平面上升——这可能对包括苏格兰在内的全球各地商业贝类渔业产生严重影响。
与淡水径流相关的海水化学变化包括盐度和pH值降低，以及碳酸根可用性下降。再加上水温上升，这给养殖贻贝和牡蛎的贝类养殖户带来了更大压力。
我此前曾报道过实验诱导的高二氧化碳酸化对贻贝的影响：贝壳生长减缓，质地变得更脆。据预测，贝类的外壳可能变薄，并且在采收、运输或被其他动物捕食时更易破裂。
育种与恢复力
该行业需要考虑降低这一风险的方法。在华盛顿，生产者已调整牡蛎孵化场中的碳酸盐化学条件，以便在幼体释放到可能因酸化而减缓早期外壳发育的养殖场之前，促使其发育。
在新南威尔士州，初级产业部已对悉尼岩牡蛎开展研究，探讨选择性育种的潜力，以培育能够更好地适应酸性更强海水条件的抗逆品系。研究人员已报告了选择性育种在提高抗病性和加快外壳生长方面的潜力，这可能使牡蛎获得抗酸化的能力。
我们接下来将与澳大利亚初级产业部合作，研究这些经过选择性育种的牡蛎，以了解应对酸化问题的潜力。对苏格兰贝类行业而言，了解气候变化已在澳大利亚和美国造成的风险至关重要。未来，气候变化可能威胁英国水域的淡水和二氧化碳引发的海洋酸化，英国可能面临同样的命运。
