作者:Catriona L. Hurd 来源:ICESJMS 发布时间:2015/9/16 10:46:02
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海洋酸化模型短板乍现
研究设计缺陷使海洋生物前途未卜

 

 

由于海洋酸化,美国西海岸海洋蜗牛的外壳正变得越来越脆弱。 图片来源:NOAA

海洋化学性质已被大气中二氧化碳水平增加而改变,以海为家的生物如鱼类、甲壳类动物和珊瑚前途未卜。研究人员试图找到答案,但对近20年的文献资料进行分析之后,他们发现很多实验或存在设计缺陷,或未能恰当反映研究结果。

海洋会吸收由人类活动如燃烧煤炭排放的二氧化碳。这会导致一系列化学反应,例如让水质变酸,也就是普遍所说的海洋酸化。联合国警告称,由于对渔业和旅游业的影响,到本世纪末,海洋酸化将导致全球每年经济损失达到1万亿美元。据估计,美国牡蛎行业每年已经损失数千万美元,而造成牡蛎减产的部分原因则是海洋酸化。

研究缺陷

过去十年,关于海洋pH值变化对海洋“居民”影响的研究日益增多,尤其是通过把一些有机物放在水箱中,模拟未来海洋化学变化的研究。然而,根据西澳大学海洋学家Christopher Cornwall和塔斯马尼亚大学生态学家Catriona Hurd今年7月发表的一篇文章,这些实验室的大多数研究或是采用了不恰当的研究方法,或是没有正确地解释所采用的方法。

Cornwall说,这些研究中关于海洋酸化造成的负面影响的“大量证据”仍然站得住脚。例如,日益酸化的海水会减缓许多物种的生长,并对它们的健康造成损害,如影响甲壳类动物甲壳中碳酸钙的形成。但两名科学家同时发现,这些实验中有许多都存在问题,使研究结果难以精确评估海洋酸化的影响程度,难以把单个实验结果进行综合以建立海洋生态系统整体如何发展的预测模型。

这项发表于《ICES海洋科学期刊》的研究,分析了斯高帕斯论文索引库中的相关研究成果。Cornwall和Hurd分析了从1993年~2014年间发表的465篇海水化学研究论文,发现这些实验常常因为没有遵从普遍认可的措施,从而使研究质量打了折扣。

例如,为了确保实验的稳定性,研究应该利用一系列模仿海洋环境的独立水箱。在控制海水酸化背景下对比海洋动物反应的实验中,水箱应该进行随机检测,以消除偏差。但分析人员在许多研究论文中发现,研究人员仅使用了一个大水箱,并用其为原本应该分开用水的小水箱加水。

化学错误

研究人员还发现,此前的研究中存在着基础化学错误:一些作者只是简单地在水箱中加入酸性物质,而忽视了海水吸收二氧化碳之后产生的其他化学变化,比如碳酸盐含量的增加。尽管在2010年国际海洋酸化实验“最佳条例”出版之后,类似的化学错误有所减少,但研究人员发现,在水箱使用设计方面并没有改善。

中国香港大学海洋酸化研究专家Bayden Russell在评审完最新的论文手稿之后注意到,一些研究人员在设计实验时,完全没有考虑海洋酸化的复杂性。“正是这些复杂性驱动生态系统产生海洋酸化。”他说。

整体来看,Cornwall和Hurd发现,只有27个案例采用了恰当的实验设计,而有278项研究的设计明显不当。研究者表示,其他的研究在实验装置细节上存在不当——即实验装置本身就出现了问题。

两名研究人员提出了一系列实验设计指导建议,并提出了论文应该包含可以让实验重复进行的详细列表,例如采用了哪些化学物质控制海水化学性质以及水箱组的配置等。

发表压力

昆士兰大学全球变化研究所主任Ove Hoegh-Guldberg建议,研究人员在设计实验时还需要考虑温度和二氧化碳的自然变化,确保模拟海洋酸化的实验同时还能顾及到全球变暖导致的气温升高。

Russell认为,现在大多数研究团队都在尝试采用更恰当的设计,但当前依然存在许多其他问题,他对问题成因进行了总结。“不幸的是,真正优秀的设计无论在实验装置还是在实验维持阶段,不仅在逻辑上极为复杂,而且会耗费大量金钱。”他说,“而考虑到在顶级期刊上迅速发表论文的压力,一些研究人员或研究团队仍在试图发表我认为是质量欠佳的研究。”

瑞典哥德堡大学海洋无脊椎动物研究专家、2010年海洋酸化实验指导规范的参与制定者Jonathan Havenhand对Cornwall和Hurd的研究表示赞赏:“所有人都应该了解Cornwall和Hurd的论文内容。他们能写这篇研究论文非常好,但他们写这篇论文背后的原因却让人沮丧。”

Havenhand推测,这篇论文引用率将会很高(来源:中国科学报 鲁捷)

 
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