對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有什么比氧氣的可用性更重要了。我們很少考慮我們需要的氧氣，我們只是呼吸，但它從哪里來(lái)?

為了闡明這一點(diǎn)，諸如“海洋提供了我們呼吸的50% 的氧氣”或類(lèi)似的“我們呼吸的每一秒呼吸都來(lái)自海洋”之類(lèi)的陳述已成為強(qiáng)調(diào)人類(lèi)對(duì)海洋依賴(lài)的常見(jiàn)口頭禪由于氣候變化和環(huán)境退化導(dǎo)致氧氣供應(yīng)減少的風(fēng)險(xiǎn)。

包括氣候特使約翰克里和法國(guó)埃馬紐埃爾馬克龍?jiān)趦?nèi)的知名政界人士、合國(guó)教科文組織和委員會(huì)等國(guó)際組織，甚至IPCC和其他知名科學(xué)機(jī)構(gòu)的重要報(bào)告都重復(fù)了這些口頭禪。

雖然它們可能是演講的好素材，但這些說(shuō)法歪曲了我們呼吸的氧氣的實(shí)際來(lái)源，并在這樣做的過(guò)程中誤導(dǎo)了公眾，讓他們知道為什么我們應(yīng)該加強(qiáng)我們作為海洋監(jiān)護(hù)人的角色。

我們從哪里獲得氧氣?

地球大氣并不總是像今天這樣富含氧氣。大氣現(xiàn)在由21% 的氧氣組成，但在地球歷史的前 20 億年中，它僅占當(dāng)今水平的 0.001%。

正是微小的海洋細(xì)菌和植物(浮游植物)以及后來(lái)陸地上更大的植物的出現(xiàn)，導(dǎo)致了我們大氣中氧氣的驚人增加。這種氧氣來(lái)自光合作用——植物將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物和氧氣的過(guò)程。

在過(guò)去的 5 億年中，氧氣一直處于相對(duì)穩(wěn)定的較高水平。今天，大約一半的光合作用發(fā)生在海洋和陸地上。

所以是的，海洋產(chǎn)生了地球上大約 50% 的氧氣。但它對(duì)我們?nèi)祟?lèi)呼吸的 50% 的空氣沒(méi)有責(zé)任。海洋產(chǎn)生的大部分氧氣被生活在那里的微生物和動(dòng)物直接消耗，或者作為植物和動(dòng)物產(chǎn)品落入海底。事實(shí)上，海洋中氧氣的凈產(chǎn)量接近于0。

初級(jí)產(chǎn)品的一小部分，大約 0.1%，不會(huì)降解并以有機(jī)碳的形式儲(chǔ)存在海洋沉積物中——這一過(guò)程被稱(chēng)為生物碳泵。這種有機(jī)碳最終可能會(huì)轉(zhuǎn)化為煤、石油和天然氣等化石燃料。產(chǎn)生這種碳儲(chǔ)存所產(chǎn)生的微量氧氣稍后可以釋放到大氣中。類(lèi)似的過(guò)程也發(fā)生在陸地上，一些碳儲(chǔ)存在土壤中。

因此，目前我們呼吸的氧氣來(lái)源于0的緩慢積累2在大氣中的埋葬支持的有機(jī)物通過(guò)無(wú)論是陸地或海洋在很長(zhǎng)的時(shí)間尺度，數(shù)億年，而不是從現(xiàn)代生產(chǎn)生物圈。

海洋產(chǎn)生的大部分氧氣直接被生活在那里的微生物和動(dòng)物消耗掉。圖片來(lái)源：肖恩·多蘭，CC BY-NC-ND

化石燃料和我們呼吸的空氣

大氣氧的未來(lái)趨勢(shì)如何?早在 1970 年，著名的地球化學(xué)家Wally S Broecker 就認(rèn)識(shí)到，如果我們?nèi)紵幸阎幕剂蟽?chǔ)備，我們將消耗不到 3% 的氧氣儲(chǔ)備。

如果我們砍伐或燒毀所有森林并氧化儲(chǔ)存在全球植被和表層土壤中的所有有機(jī)碳，只會(huì)導(dǎo)致大氣中氧氣的少量消耗。如果海洋和陸地上的光合作用停止產(chǎn)生氧氣，我們可以繼續(xù)呼吸數(shù)千年，盡管我們肯定會(huì)遇到其他問(wèn)題。

即使在大規(guī)模燃燒化石燃料和森林砍伐的最壞情況下，預(yù)計(jì)大氣氧含量的下降與非常大的大氣庫(kù)相比也將非常小。模型顯示，在接下來(lái)的 100,000 年中，由于化石燃料的使用，大氣中的氧氣含量將發(fā)生微小的變化。因此，雖然在我們的氣候未來(lái)有很多事情需要擔(dān)心，但呼吸空氣的生物(包括人類(lèi))的氧氣供應(yīng)并不是其中之一。

海洋中的氧氣減少

然而，人們對(duì)海洋中的氧氣含量存在重大擔(dān)憂。海洋的 O 2水庫(kù)很脆弱，因?yàn)樗鶅?chǔ)存的氧氣不到大氣中儲(chǔ)存的氧氣的 1%。特別是，氧氣含量極低或缺氧的海洋區(qū)域，被稱(chēng)為最低氧區(qū)，隨著地球變暖而擴(kuò)大，使新的區(qū)域適合魚(yú)類(lèi)等呼吸生物。

1970-2010 年，公海前 1000 米的氧氣儲(chǔ)量減少了0.5% 至 3.3%，最低含氧區(qū)的體積增加了 3-8%。

這種氧氣損失主要是由于海洋分層增加。在這個(gè)過(guò)程中，變得更暖、更輕的表層海洋與更深、更密集的海洋層的混合效率較低，限制了氧氣的滲透。酶的活性，包括與呼吸有關(guān)的酶，通常也隨著溫度的升高而增加。因此，海洋生物的耗氧量隨著海洋變暖而增加。

最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，公海中的氧氣最低區(qū)擴(kuò)大了數(shù)百萬(wàn)平方公里，數(shù)百個(gè)沿海地區(qū)現(xiàn)在的氧氣濃度低到足以限制動(dòng)物種群并改變重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)。在高 CO 2排放情景下，預(yù)計(jì)到2100 年，低氧地區(qū)的面積將增長(zhǎng)約 7%。

這種脫氧會(huì)影響生物多樣性和食物網(wǎng);并對(duì)依賴(lài)糧食的人們的糧食安全和生計(jì)產(chǎn)生負(fù)面影響。

事實(shí)

那么這讓我們的口頭禪在哪里呢?

雖然說(shuō)海洋提供了我們呼吸的 50% 的氧氣是不正確的，但可以正確地說(shuō)，在地質(zhì)時(shí)間尺度上，海洋提供了我們今天吸入的大部分氧氣。海洋負(fù)責(zé)地球上 50% 的初級(jí)生產(chǎn)，維持我們的食物系統(tǒng)，這也是完全正確的。

雖然我們不應(yīng)該擔(dān)心未來(lái)人類(lèi)呼吸的氧氣供應(yīng)，但我們應(yīng)該擔(dān)心魚(yú)類(lèi)越來(lái)越多地從氧氣耗盡的擴(kuò)大海洋區(qū)域中流離失所。