《極端生存》

作者：[美]史蒂芬·帕魯比 安東尼·帕魯比

譯者：王巍巍

版本：湛廬文化丨天津科學(xué)技術(shù)出版社

2026年3月

在面積寬廣，歷史深厚的海洋中，生命是極其堅強的。從征服早期地球的微生物到從布爾吉斯頁巖一直爬到今日大洋城棧道的活化石，海洋物種是終極幸存者。有的生物生活在深海滾燙的噴口附近，以噴出的硫化物作為唯一食物來源，有的在鯨尸骨上鑿出一片天地。無助的雄鮫鳙魚在夜幕中的海底搜尋著自己的歸屬，支持它們的只有信念和一小包卵黃。珊瑚經(jīng)歷了5次大滅絕事件，但依然生存了下來，并且在這個動蕩的星球上生存了2.5億年之久。

海洋生物通常有著非常特定的生活方式，居住在非常特定的棲息地中，所以它們很脆弱。海洋極端生命的秘密在于，它們可以在這些困難的環(huán)境下繁榮生長。這些成功的物種已經(jīng)完美地適應(yīng)了特定的生態(tài)位，有著特別的生活方式。陸地上也有這樣的生態(tài)位，不過通常都很小，生活在溪流中的小魚就是一個例子，這樣的生態(tài)位只能容納一個物種中為數(shù)不多的個體。然而海洋是如此龐大，就連相對很小的生態(tài)位也可以萌生出一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，海底熱泉就是一個好例子：它們只能占據(jù)海底很小很小的一部分空間，每一個噴口只能維持幾年的噴發(fā)，但海底是如此廣大，海底熱泉的數(shù)量也有很多，而海洋生命已經(jīng)適應(yīng)了在開開合合的海底熱泉之間的遷徙。

冰魚能在可以凍結(jié)血液的溫度下生存。劍魚帶著眼球加熱器來增加視覺靈敏度，以便捕捉獵物。這些復(fù)雜的適應(yīng)能力依賴一點：海洋如此廣闊，即使小眾的生存策略也是可行的。這樣看來，海洋中的極端生物就像是精品店的生意，它們對自己的業(yè)務(wù)極其擅長，但需要依賴繁榮的“經(jīng)濟”才能運行下去。

不幸的是，這些成功已經(jīng)受到了人類活動帶來的各方面的壓力。每一天，我們都在讓海洋生物的情況變得越來越糟。影響不需要有多大：溫度高一點，酸度高一點，食物供應(yīng)變化一點，捕撈數(shù)量多一點，就足以威脅到海洋生物的生存。這些變化隨著人類經(jīng)濟的增長而增加，而70多億人的影響已經(jīng)給海洋帶來了巨大的壓力。從單個生命體到整個生態(tài)系統(tǒng)的功能和存在，無不受到了人類的影響。

溫度升高1℃意味著什么？

如果你的一只腳在最冷的海洋棲息地里，另一只在最熱的地方，那你就跨越了冰冷的極地海洋和沸騰的海底熱泉，一只腳處于-1℃，而另一只在121℃。這兩類地方都孕育著多姿多彩的美好生命，從冰魚到龐貝蠕蟲：生命在它們特殊的生態(tài)位上興旺生長。

海洋的溫度變化范圍非常寬廣，與此相反，全球氣候的變化趨勢是溫度將升高2～3℃。對于我們來說，這似乎是一個很小的數(shù)字，因為我們對于氣候不敏感。作為生活在空氣中的大型哺乳動物，我們擁有高效的升降溫機制，因此對于溫度變化的看法其實是存在偏差的。我們的祖先僅僅依靠動物的毛皮和露天的火堆，就從非洲熱帶地區(qū)擴散到了北歐冰川的邊緣，中間只花了短短幾千年。后來他們又穿越了白令海峽，擴散到得克薩斯州，步行穿越巴拿馬地峽，在安第斯山脈地區(qū)落腳，最后抵達了南美洲的最南端。沿著這條路，我們每天醒來要面對各種不同的氣候，而我們的哺乳動物的身軀幫我們應(yīng)對著這一切。

人類身軀維持體溫消耗的能量，和一盞100瓦的燈泡差不多。當(dāng)體溫下降時，我們會加速新陳代謝，補償損失的熱量，這時我們?nèi)紵目防锔啵∪饣顒右矔a(chǎn)生更多的熱量。當(dāng)然，當(dāng)外部溫度升高時，我們會通過出汗將多余的熱量排出。在這些過程中，我們身體的其余部分都能以基本正常的溫度和速度工作。我們的消化、思維、心率以及其他代謝功能，只會受到外部溫度的微弱影響。

紀(jì)錄片《海洋》（2009）劇照。

不過對于冷血動物而言，環(huán)境溫度就是一切。外部溫度增加10℃會讓它們的代謝速度增加差不多一倍。生命之鐘走快了一倍，它們需要更多食物，也會產(chǎn)生更多排泄物。作為對比，人類跑一趟樓梯，心率會增加一倍。所以對冷血動物來說，溫度升高就意味著它們在不停地鍛煉中。

這種額外的勞作是很難維持的。舊金山州立大學(xué)的喬納森·斯蒂爾曼在慢速加熱的水中跟蹤測量了螃蟹的心率。當(dāng)溫度從16℃升到34℃時，心率就從每分鐘148次升到了403次，最后它們都死于致命的抽搐。斯蒂爾曼不是施虐狂，他是想知道螃蟹生活的溫度距離致命溫度有多遠。結(jié)果很令人驚訝，他發(fā)現(xiàn)許多蟹類都生活在它們的溫度上限附近。對于棲息在全球變暖導(dǎo)致氣溫升高2～3℃的地方的生命來說，這是致命的。對于它們來說，未來100年的預(yù)期溫度變化不只會讓它們的代謝加速，還會讓它們在一年最熱的時候因心動過速而死。

氣候變化的結(jié)果不止這一個。海洋生物和陸地生物的做法一樣，它們已經(jīng)開始往高緯度地區(qū)搬家了。不過它們還面對著另一個人類造成的威脅，那就是酸的腐蝕。

“熱酸湯”，海洋生命的代謝稅

人類每年向大氣中以二氧化碳的形式排放90億噸碳，其中將近25%會溶解到海水中，通過簡單的化學(xué)反應(yīng)變成碳酸，孩子們用蘇打水溶解鐵釘，用的也是一樣的化學(xué)原理。

近幾十年，全球的碳酸和海洋酸度一直在穩(wěn)步上升。從20世紀(jì)開始，海洋的酸度已經(jīng)上升了22%，而且沒有下降的跡象。這并不是說海洋生物會被溶解成黏液，就跟西方邪惡女巫施的巫術(shù)一樣，海洋生物遭受的問題不易被察覺，但影響重大。

海洋動物使用海水制造外殼，用近乎魔法般的方式將清澈的液體變成堅硬的骨骼。珊瑚蟲從組織周圍的少量海水中積累鈣元素，通過維持微妙的化學(xué)不平衡度將鈣變成結(jié)晶。通過這種方式，已有的外殼表面會形成一層極薄的外殼。就這樣，珊瑚蟲坐在自己的骨架上，一層一層建造著新的骨架，一晃就是幾百年。

然而要維持制造外殼的化學(xué)不平衡度，就需要比正常海水低很多的酸度。為了制造外殼而降低酸度是一件成本高昂的事情，而當(dāng)海水酸度高出正常值時，制造外殼的成本就更高了。想象一下爐子上的開水壺：如果一開始是冷水，就會消耗更多能量，燒水時間也會更長。在大海中，如果一開始使用酸度較高的海水，那么制造外殼需要的能量和時間也會更多。

全球海洋中三處地區(qū)二氧化碳和pH值變化情況。自上而下分別為百慕大三角、加那利群島、夏威夷。二氧化碳濃度在上升（左），pH值在下降（右）。酸度越高，pH值就越小。因此隨著二氧化碳增加，pH值會下降。《極端生存》插圖

里奇·帕爾默是阿爾伯塔大學(xué)的海洋生物學(xué)家，他估算的結(jié)果是，一只蝸牛通常花在制造外殼上面的能量，要比生長繁殖消耗的能量還高。類似地，珊瑚會將每日能量的20%～30%用于制造骨骼。酸度增加使這一過程更為困難，在接下來的一個世紀(jì)中，制造硬質(zhì)結(jié)構(gòu)（外殼或骨骼）的成本或許會增加30%～50%。所以，和高溫一樣，酸度也算得上是一種代謝稅。如果稅率達到一定程度，成本就會過高，代謝銀行就會破產(chǎn)，生物就無法存活了。

在酸度更高的未來，眾多有殼動物都可能會受到影響。人們針對海洋生物的抗二氧化碳能力做過數(shù)以百計的實驗，盡管結(jié)果不完全一致，大部分實驗得到的都是負面結(jié)果，對于制造外殼的生物來說尤為如此。等到20世紀(jì)末，預(yù)期的溫度和酸度將很難讓許多物種健康生長。

其中的一些物種將直接影響到人類的福祉：橫跨美國西部海岸的牡蠣養(yǎng)殖場就面臨著海洋酸化帶來的減產(chǎn)。就像年輕的大學(xué)畢業(yè)生一樣，牡蠣的命運敏感地依賴于它生長的氣候。對于人類，在經(jīng)濟蕭條期參加工作會影響到一生的職業(yè)收入。同樣，在酸化海洋中出生的牡蠣也面對著迷茫的前景。在高二氧化碳含量和高酸度的海洋中，卵的孵化成功率會比較低。更重要的是，這些孵化出來的幼蟲生長速度也比較慢，它們的問題也許會持續(xù)，就跟人類的貧窮一樣，持續(xù)到下一代。

酸化和過熱以各自的方式對生物收取代謝稅

海洋暖化和酸化對物種的傷害大相徑庭，不過最終，它們的傷害都可以用代謝的硬通貨來解釋：卡路里從食物流入，被代謝、生長、繁殖消耗掉。酸化和過熱都以各自的方式對生物的代謝收入收取了所得稅。將卡路里用在克服酸度和溫度上面以后，就無法再將其用于生長繁殖了。今天的稅率還是比較低的（盡管有一些生物的日子已經(jīng)過得緊巴巴了），不過現(xiàn)在稅率還在逐年上升。等到21世紀(jì)末，對于很多物種來說，這將會是一個非常沉重的負擔(dān)。

當(dāng)然了，最成功的物種（收入最高的物種）可以很容易地繳納稅款。一些建造珊瑚礁的珊瑚可以增加進食從而減弱酸的影響。如果珊瑚有合適的抗壓力基因，那它就能在溫度較高的水中存活；如果海膽攜帶了合適的基因，那它就能在低pH值的水中存活。盡管如此，這些幸運的物種還是要付出代價，過高的溫度和酸度每年都會侵蝕它們的代謝儲備。到最后，就連最富有的物種也會感受到氣候變化帶來的代謝稅。

紀(jì)錄片《海洋》（2009）劇照。

高溫會讓水的體積變大，如果作用于大量的水，那么海面就會上升。這種熱膨脹據(jù)說是海平面上升的主要原因，冰川融化和其他人為原因也是重要的“貢獻者”。隨著海洋的持續(xù)變暖，海洋體積會持續(xù)擴展，冰川會繼續(xù)融化，海平面也會繼續(xù)上升。冰原破裂落入大海這樣的災(zāi)難性事件會在短期內(nèi)迅速升高海平面，但即使沒有這些事件的影響，未來的海洋依舊會擴張。

在過去的50年里，平均海平面已經(jīng)上升了18厘米，而最好的科學(xué)預(yù)測表明，在未來的100年內(nèi)，海平面可能會上升0.75～2.1米。對于低洼的珊瑚環(huán)礁來說，海平面的上升可能會將其整個淹沒。以赤道附近太平洋中部圖瓦盧國的富納富提環(huán)礁為例，這處環(huán)礁最高點的海拔也只有2.7米。西太平洋和印度洋的水位上升很可能會更嚴(yán)重。

上升的海水會沖擊所有的海岸，遭殃的不只是珊瑚礁。鹽沼植物（如生長在美國東部海岸抵抗波浪沖擊的鹽沼植物）每年只能生長幾毫米到一厘米，如果海平面以現(xiàn)在預(yù)測的速度升高，它們將會被上升的海水完全淹沒。

淹沒是海平面上升最嚴(yán)重的后果，不只是因為它破壞了棲息地，改變了沿海物種的生活，還因為它會給人類經(jīng)濟帶來嚴(yán)重破壞。人類有10%的人口居住在沿海地帶，而且這一比例還在上升。潮水的升高和風(fēng)暴的增加曾經(jīng)使紐約市受到了嚴(yán)重的影響，維修費用高達600億美元。紐約市民提議追加200億美元保衛(wèi)城市中心免受未來災(zāi)難的影響，但沒有人敢保證這一提議實行起來會真的有效。

在世界各地，賬都是一樣的算法。潮水升高的代價，就是波浪和風(fēng)暴摧毀海岸。現(xiàn)在保衛(wèi)海岸的是活的海洋生命。珊瑚礁在近海阻擋波浪，減緩海岸受到的沖擊。比起死去的光滑珊瑚礁，活珊瑚礁可以更有效地阻擋波浪。不過當(dāng)潮水和波浪升高，或者珊瑚死去以后，過去平靜的海岸和漏湖就會變成一口翻滾著泥沙的大鍋。還有一些海岸被紅樹林保護著。2004年東南亞的海嘯以后，有完整紅樹林的海岸破壞程度較輕，而紅樹林被砍掉的海岸則遭到了較大程度的破壞。沿海沼澤、牡蠣礁石、海草床，它們都起到了這種保護溫帶海岸線的緩沖作用。

使用海堤防衛(wèi)大海似乎是一個好的解決方案，不過建造海堤成本很高，有時建造一千米海堤需要的花費超過120萬美元。不過，如果能有一種能自己生長的海堤，能夠隨著海水升高而增高，不就能保護到海岸了？快速生長的珊瑚礁或者濕地叢林就能做到這一點，它們一個世紀(jì)能生長0.9～1.2米，并且能為成百上千千米的海岸線提供免費的保護。這一免費海堤唯一需要的，就是有一個健康的生態(tài)環(huán)境，好讓它們能在沿海區(qū)域正常生長。在氣候變遷中維護健康的生態(tài)環(huán)境對我們來說是一個很大的挑戰(zhàn)。

本文選自《極端生存》，已獲得出版方授權(quán)刊發(fā)。

原文作者/[美]史蒂芬·帕魯比 安東尼·帕魯比

摘編/何也

編輯/何安安

校對/趙琳