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随着气候变化导致的海洋变暖，海洋动物还可以在温暖的海洋中维持其当前的活动范围吗？理论上讲，许多人能够忍受远远高于今天的温度，但这并不意味着海洋动物可以在更温暖的海洋中维持它们目前的活动范围。发表于《Nature》的一项研究表明，由于温暖的水域拥有较少的氧气，因此对于某一特定物种来说，今天可以生存的一些海洋区域在未来可能就不复存在了。
物种特有的特性、总的含氧量和水温共同决定了不同的海洋生物可以在海洋的哪些部分生存。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。研究表明，脊椎动物、甲壳类动物和软体动物等各种各样的海洋动物已经在生理学允许的最大范围内栖息在可呼吸的海洋中。今天的有机体基本上生活在最温暖的温度下，可以为它们的活动水平提供足够的氧气，温度升高会立即影响它们获得足够氧气的能力。为应对气候变暖，它们的活动水平将受到限制，或者栖息地将开始萎缩。
海水中的氧气含量和温度都在变化。一般来说，赤道附近的水比两极附近的水更暖和，含氧量也更少，但是从海洋表层到更深的水域，氧气和温度会同时降低。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3D模式。为了了解透气性是否是当今海洋动物范围的限制因素，研究人员将海洋温度和氧气含量的数据与来自5种不同海洋动物的72种生理学、需氧量和新陈代谢的研究相结合。
研究小组模拟了每种物种在海洋中哪些地方适宜或不宜居住，结果表明，物种的海流范围通常与预计适合它居住的部分海洋重叠。模型预测，甲壳类动物北部虾应该能够在北纬约50度以北的凉爽水域获得足够的氧气，而这正是目前虾的活动范围；斑点小鲶鱼可以栖息在不同深度的温带和凉爽水域，但在热带地区附近，只有300英尺以上的表层水才可呼吸，这与它目前的活动范围一致。
在许多情况下，物种的分布范围一直延伸到可呼吸的边缘，这表明对于海洋动物来说，获得足够氧气的能力可能是决定它们能生活在哪里的主要限制因素。在这个范围之外，有机体就有缺氧的危险，或者得不到足够的氧气。温度既影响海水所能容纳的氧气量，也影响动物维持相同活动水平所需的氧气量。在气候变化的情况下，温度的长期上升很可能会限制并改变许多海洋动物的活动范围，甚至引发物种灭绝的危险。研究人员表示，如果了解这些动物对环境的反应，可以更好地预测随着气候的变化这些种群将受到怎样的影响。
参考文献：Metabolic trait diversity shapes marine biogeography, Nature，2020，DOI: 10.1038/s41586-020-2721-y。
责编：朱张航宇