第9章 海洋威脅 林雨莊編譯
生物多樣性
科學家用生物多樣性或生物多樣性來描述地球上豐富多樣的生命。生物多樣性越高，物種就越繁衍生息，它們賴以生存的棲息地也就越多。為什麼生物多樣性很重要？許多人認為，人們沒有權利為了賺錢而破壞棲息地和危害物種。大多數人會同意，減少生物多樣性會減少對自然的享受，也會減少留給後代的快樂。如果人們破壞珊瑚礁，尚未出生的孩子將沒有機會體驗珊瑚礁的奇跡。
更實際的是，海洋生態系統，其生境中的海洋生物群落提供了許多服務。海洋中的浮游植物通過清除空氣中的二氧化碳並用氧氣來代替二氧化碳起著重要的作用。鹽沼淨化通過它的水。當人們排幹鹽沼和其他濕地時，附近河口的水質常常受到影響。如果人類破壞了生態系統，他們就會奪走這些自然系統提供的服務。
科學家很少有足夠的瞭解來知道哪些生物對維持生態系統服務最重要。移除一個關鍵物種可以徹底改變群落中其他生物的平衡。
活潑的海洋是一個數不盡化學物質的寶庫。在過去的20年裡，從海洋生物中發現了幾十種有用的物質，從抗癌藥物到天然殺蟲劑。如果人類行為使物種滅絕，有價值的物質可能會永遠消失。
1995年，美國海洋生態系統生物多樣性委員會決定海洋生物多樣性面臨五大威脅：
■ 捕魚作業
■ 化學污染
■ 外來物種的入侵
■ 海洋生境的物理改變
■ 全球氣候變化
人們如何應對這些威脅將對世界海洋的健康產生巨大影響。
海洋污染
1970年，挪威探險家索爾·海耶達爾(Thor Heyerdahl)在拉二世(Ra II)穿越大西洋時，每天看到垃圾漂浮在他的船上。從那以後，世界水域的污染變得更加嚴重。即使是海床最深，最偏遠的部分，也包含從船上傾瀉下來的垃圾碎片。
漏油和污水管破損成為了新聞報導。但是，大多數海洋污染並未引起人們的注意。每天，世界上的河流將數千噸的有害化學物質排放到沿海水域。每天，工廠的煙囪和汽車廢氣將數千噸的污染化學物質排放到大氣中，這些化學物質溶解在水滴中並在雨中落到地球上。大多數海洋污染是從陸地進入海洋的。相對較小的比例(不到四分之一)是從海上船舶排放的。
污染物是會造成環境破壞的化學物質：各種各樣的污染物進入海洋。它們包括油，人類污水，重金屬以及諸如塑料和合成農藥之類的人工化學品。此外，還有放射性廢物，採礦作業產生的顆粒物和農業逕流。當發電廠的熱量升高海水溫度並改變當地海洋生物群落時，甚至來自發電廠的熱量也是一種污染物。
污水處理
污水或一般廢水可能是最古老的污染物。如今，來自城鎮的污水主要包括有機(含碳)物質，例如人們產生的固體廢物(糞便)。但除此之外，還可以添加本地行業的石油，重金屬，塑料等。
污水中有機物含量高會產生三種污染效應。首先，污水中的養分充當肥料，導致浮游植物和海藻以不受控制的方式生長。浮游動物和其他放牧者無法控制其生長。當大量浮游植物死亡和腐爛時，細菌會在水中繁殖，並去除其他生物所依賴的氧氣。那些無法遊走的生物將死亡。在珊瑚礁上，過多的養分會導致綠藻過度繁殖，從而使珊瑚窒息。
其次，由高營養水平引發的一些浮游植物開花涉及產生毒素的物種。所謂的赤潮會毒害其他生物，甚至如果人們食用了食用了有毒浮游植物的動物，也會對他們造成傷害。
最後，在人類污水中，常見的致病生物從病毒和細菌到卵和寄生蟲的幼蟲不等。當人們吞嚥被污染的海水或食用已經消耗了有害生物的貝類時，人們可能會被感染。隨著世界人口的不斷增加，處理污水以防止其有害影響成為一項昂貴但必不可少的過程。
石油污染
石油是一種有價值的商品。原油(未經加工)通常是濃稠的深綠色棕色液體。在可預見的將來，人們將繼續依賴這種油，這種油在加工後可提供燃料，並被混入從塑料到肥料的各種產品中。目前，我們生活在石油中，還面臨著使用大型油輪將其運輸到世界各地的後果。
儘管沉船事故造成的重大漏油事件廣為人知，但每天仍有一些漏油事件從管道和清潔海上油罐的油輪洩漏到海中。這樣的指控是非法的，但是當局往往只起訴最嚴重的罪犯。衛星遙感可以發現排放油的船舶。化學家可以分析洩漏物中的油，然後通過其精確的混合物告訴油從何而來以及必須由哪個容器進行運輸。
當原油洩漏到海上時，會阻塞海鳥的羽毛，使它們無法飛行。它消除了它們的絕緣，使它們死於寒冷。油還會阻塞魚fish和海豹和水獺的頭髮。吞下的油會通過中毒或阻塞空氣通道殺死海洋生物。石油中的某些化學物質會溶解並會毒害地表水中的浮游生物。但是，最終細菌和真菌會通過自然過程將油分解成無害的物質。
油輪繼續大量漏油。石油加工公司繼續使用過時的便利旗油輪來運輸石油。一艘這樣的船(在巴哈馬註冊的Prestige)於2002 年11月在西班牙沿海沉沒，向西班牙的魚和貝類產地放出燃油，污染了超過300 公里的海岸線。該沉船有可能釋放出1989年埃克森·瓦爾迪茲溢油量兩倍的石油。
重金屬污染
生活和工業廢水以及污染土地的逕流可能包含痕量的重金屬，例如汞，鉛和鎘，它們對許多生命形式都是有毒的。
1950年代中期，最嚴重的重金屬污染案發生在日本水俁市海灣。當地一家塑料廠開始將受汞污染的廢水排入海中。廢水中含有特別有害的汞基物質甲基汞。這種物質比汞本身更容易進入生物體細胞。異常多的當地人開始出現一系列症狀：頭痛，發抖，麻痺甚至失明。當局花了大約10年的時間才確信受污染的廢水是爆發的原因。到那時，數百人患有“水俁病”並因此而致殘。最終，有100多人死於甲基汞中毒。
水俁的研究表明，浮游生物正在攝入甲基汞，而吃浮游生物的魚和貝類正在消耗這種毒物並將其集中在體內。如果生物體無法分解或擺脫毒物，則它會被傳遞到食物鏈上端的動物，而動物會積聚大量的食物。這個過程稱為生物放大。在水俁灣，吃了很多海鮮的當地人正在食用高含量的危險甲基汞。
今天，大多數政府意識到重金屬污染對人類和環境健康的威脅。他們制定法律以阻止公司排放金屬污染的廢水。
塑料顆粒、農藥和多氯聯苯(PCB)
沉積物顆粒可能沒有毒，但仍可能是污染物。它們使水渾濁並阻止陽光的滲透，這使海洋植物的陽光飢餓以進行光合作用。沉澱物的沉降也可能使生活在底部的生物窒息，並堵塞過濾器餵食器的餵食裝置。珊瑚礁對窒息特別敏感。
1990年，聯合國專家估計，世界河流的泥沙淤積比農業和工業增長之前的淤泥多三倍。當人們砍伐森林砍伐木材或為農業或建築發展而砍伐土地時，樹根不再束縛土壤，更多的土地被沖走。這些額外的淤泥進入河流，最終在河口排入海中。
通過工業過程製造的許多人造物質是不可生物降解的。它們不容易被自然衰變過程分解。當此類物質進入環境時，它們可以在該處保持數十年或更長時間。在這些物質中，大多數是塑料和一些農藥。在全球範圍內，漁民每年損失或丟棄的尼龍釣魚線和網超過11萬噸(100,000噸)。這些繼續浪費了數月的魚類和其他海洋生物。估計每年有40,000個海豹被各種塑料殺死。它們纏繞在尼龍線，繩子或網中，或者吞嚥阻礙其消化系統的塑料物體。無論哪種方式，他們都死於痛苦，纏綿的死亡。
直到1970年代末，合成農藥DDT一直被農民和衛生機構廣泛使用。現在，由於它對野生生物的累積影響，許多國家已禁止使用它。例如，在1960年代末和1970年代初，洛杉磯沿海水域的DDT污染研究在洛杉磯動物園的死海鷗和mor中發現了高水平的DDT及其分解產物。滴滴涕還與當地海獅和褐鵜鶘的繁殖失敗有關。DDT污染被追溯到附近DDT生產廠的廢水。滴滴涕沿當地食物鏈傳播，並積聚在海鷗和cor吃的魚中。
多氯聯苯酚(簡稱PCB)是一種工業化學品，曾經廣泛用於從塑料到油漆的各種產品中。現在，在大多數國家/地區中已禁止使用多氯聯苯，但不會很快降解。他們從傾倒在陸地或海上的產品進入海洋，降解後釋放出PCB。在死海豹，海獅和鯨類(鯨魚，海豚和海豚)的脂肪組織中發現了高含量的多氯聯苯。很難證明PCB與死亡原因之間的聯繫。在某些情況下，動物死於疾病，而多氯聯苯似乎破壞了動物的免疫系統(抗病系統)。一些多氯聯苯模仿了與繁殖有關的生物化學物質，它們可能使海洋哺乳動物的繁殖能力降低。
過度捕撈
人類是海洋環境中的重要掠食者。漁民對海洋社區產生廣泛影響，無論是捕撈食物鏈頂部附近的捕食者的高價值物種，還是捕撈食物鏈中較低級別的魚類。漁民通過移走捕食者(例如鱈魚和金槍魚)或取下誘餌魚(例如an魚，沙丁魚和鯡魚)來破壞食物鏈，否則，海洋哺乳動物，海鳥和較大的魚類可以利用這些誘餌。此外，拖網漁船捕撈的魚中有超過三分之一是兼捕(無法使用或非法捕撈)，它們被浪費地扔回海中，通常被殺死。
許多魚類種群被過度捕撈。捕撈魚類的速度快於自然繁殖所能替代的速度。在1990年代後期，聯合國糧食及農業組織(糧農組織)得出的結論是，世界17個最大的漁業中有13個正在被捕撈到極限或被過度捕撈。這怎麼發生的？
1960年代，食品和漁業專家認為，捕撈更多魚類將是滿足世界人口對蛋白質日益增長的需求的一種方式。全球海產品捕撈量約為4000萬公噸，專家們認為，採用更高效的技術，如果採用新技術，則可以增加約150％，達到1億公噸。魚類資源可以被開發。已經有一些魚類種群出現了災難性的下降，特別是加利福尼亞沙丁魚，秘魯an魚和北大西洋鯡魚。但是，大多數漁業專家認為這些種群將恢復。
政府和捕撈公司聽取了專家的意見，並大力投資了採用最新捕撈技術的新船隊。從那以後，世界魚類的捕撈量增加了，但環境代價卻很高。此外，早期的估計過於樂觀。1989年，全球海洋魚類和貝類的捕撈量達到高峰，達到約9800萬噸(8900萬噸)，此後一直沒有增加。同時，漁民更遠的地方釣到他們的魚。
如果將捕獲的魚替換為成年大小的幼魚，則捕撈是可持續的(可以年復一年，而且不會下降)。但是，如果種群被過度捕撈，則捕獲的魚類不會被替換，種群中的魚類數量會減少。如果繼續過度捕撈，魚的平均尺寸會變小，成年的成年魚就會減少。繁殖種群可能會變得如此之小，以致該物種無法成功繁殖並且種群死亡。
在1990年代初期，由於多年的過度捕撈，西北大西洋的鱈魚和黑線鱈漁業崩潰了。一些加拿大和美國的漁場不得不關閉，導致超過40,000名漁民和其他工人失業。在1999年，開始了一些有限的鱈魚捕撈活動，但是魚的數量沒有按預期恢復。變暖的海洋可能影響了鱈魚的繁殖成功，而小鯊魚似乎已經取代了鱈魚在食物網中的作用。fish魚現在正在吃鱈魚曾經食用的食物，小鯊魚也吃年輕的鱈魚。過度捕撈改變了海洋中生物群落的結構，並威脅著人們的工作。
為了防止過度捕撈，科學家研究了魚類種群，以可持續的方式計算出可以捕撈多少魚(大小)。為了進行計算，科學家們捕獲了自己的魚樣本，並從商業捕魚者那裡取樣。通過研究魚的鱗片和耳垂的年輪(年輪越多，魚越長)，他們就可以計算出魚的生長速度。如果捕獲的魚的平均大小每年下降，因為魚的壽命不足以長成成年魚，那麼這可能是過度捕撈的跡象。
不幸的是，以可持續的方式計算每年可以捕撈多少魚並不容易。例如，魚類種群的繁殖成功每年取決於天氣和食物供應等因素而變化。科學家試圖估計配額-漁民可以可持續方式捕撈的魚的數量和大小。但是，即使科學家正確地進行了計算，規範捕魚的當局也可能不會聽取他們的建議。即使他們這樣做，設置捕魚配額也是一回事，但確保漁民遵守這些配額是另一回事。除非當局定期檢查漁船及其捕獲物，否則漁民可能會忽略配額。除非受到監管，否則漁民會相互競爭以捕獲盡可能多的魚。
海洋哺乳動物種群與魚類種群一樣，無法承受不受控制的收穫。實際上，由於海洋哺乳動物的成熟速度緩慢，幾乎沒有幼崽，因此它們更容易過度捕撈。
密集捕鯨導致1900年至1970年代後期，南大鯨的種群減少了約90％。世界自然保護聯盟(IUCN)已將南大洋藍，鰭，座頭鯨和鯨列入瀕危物種名單。1986年，國際捕鯨委員會(IWC)在全球範圍內臨時禁止商業捕鯨。為了給鯨魚提供進一步的保護，1979年在印度洋和1994年在南洋建立了鯨魚保護區。
沿海海洋哺乳動物必須承受海洋污染的衝擊，不小心被漁具纏住，並通過過度捕撈來去除其食物供應。但是，有一些成功的故事表明，當過度捕撈的海洋物種受到保護時，有些物種會捲土重來。
外來物種入侵
船舶運載不需要的，經常看不見的貨物。在一個位置上拾取的海洋生物在船體上生長並在壓艙水(充入船體水箱以調節船的浮力)中蒸騰而來，它們無意間被運送到其他目的地。這些外來物種中有許多在新的目的地死亡。有些人與其在新棲息地遇到的生物或多或少地和諧相處。但是，在某些情況下，新引入的物種比本地物種更具競爭優勢，並可能極大地改變本地海洋群落。
到1980年代初，來自北美東海岸的船隻已抵達黑海，在壓艙水中載有一種梳狀果凍。這種動物逃到了周圍的海水中，沒有天然的掠食者來控制其數量，因此繁殖得不受限制。在十年之內，這個侵略性的捕食者使黑海的動物園浮游生物數量減少，其中包括鯡魚和an魚等重要食用魚的卵和幼蟲。到1990年，一些重要的黑海漁業(包括亞速海an魚漁業)已經崩潰。
在某些情況下，故意引入物種。例如，人們試圖將東海岸牡蠣種引入舊金山灣。實驗失敗了，但是附著在牡蠣殼上的其他物種(或在牡蠣水中刺入的牡蠣)確實轉移了。如今，據估計，舊金山灣較大的底棲無脊椎動物中有四分之三是有意或無意引入的非本地物種。
國際海事組織(IMO)正在尋求尋找方法，使船舶能夠處理其壓艙水以殺死搭便車的海洋生物。正在考慮化學處理和用紫外線輻照。
棲息地的喪失
大陸架(大陸棚)(大陸棚)僅佔海洋面積的8％。但是，正是在這些水域中，世界上大多數魚類才被捕撈。在這裡可以找到海洋上生產力最高的社區：珊瑚礁，海草草甸，海帶森林和紅樹林。這些海洋社區以及河口及其鹽沼遭受陸地污染和人類破壞性活動的威脅最大。
全球約三分之二的人口居住在距離大海不到160公里的地方。我們許多大城市都位於沿海地區或附近。當開發商創建或擴大沿海居民區時，他們會建造水壩或海堤以保護陸地免受海洋侵害。他們排幹沿海濕地，以提供堅實，乾燥的基礎。這樣做會破壞生活在沙灘，多岩石的海岸，灘塗和鹽沼上的生物群落。效果不只是局部的。建造城鎮，城市和工業綜合體會造成海洋污染，並改變淡水逕流的方式。這可以改變沿海水域的鹽度，渾濁和溫度，從而改變居住在那裡的動植物的群落。
在遠離海岸的地方，漁民用挖泥船和拖網在海底耙耙。他們捕獲了目標魚類和貝類，但在此過程中造成了更廣泛的破壞。它們的漁具會破壞生活在底部的無脊椎動物的洞穴，驅逐生物，並增加使它們窒息的沉積物。拖網或挖泥幾乎可以將海底擦乾淨，恢復海底群落可能需要數月或數年。
在淺暖水域，紅樹林和珊瑚礁遭受毀滅性破壞。近年來，借助衛星遙感對這兩個生物群落的全球範圍進行了調查。
紅樹林流失
幾百年前，紅樹林覆蓋了大約四分之三的熱帶和亞熱帶海岸線。如今，僅剩下原始紅樹林面積的一半左右。清除了紅樹林，以提供用於農業，海洋養殖，工業和建設城鎮的土地。砍伐紅樹林以提供木材和薪柴。重金屬，石油，農藥和未經處理的污水等形式的污染也導致了紅樹林的死亡。大壩河流減少了產生紅樹林所依賴的微鹹水(淡海水)所需的淡水流量。
紅樹林是重要的社區，因為它們支持陸生(陸地)，空中(空氣)和水生(水)動植物群落。儘管與紅樹林相關的海洋群落並不是十分多樣，但生產力卻很高。紅樹林還為許多商業上重要的魚類和貝類提供了育苗場。去除紅樹林後，其根部不再束縛沉積物，沿海侵蝕增加。
環境機構認識到紅樹林社區的重要性，並鼓勵以樹木和薪柴可持續採伐紅樹林以及在已被砍伐的地區重新種植紅樹林。在撰寫本文時，紅樹林的損失仍然超過了其被替換的速度。
珊瑚 的 悲 歌
硬珊瑚只能在相當狹窄的條件下才能造礁。首先，堅硬的珊瑚息肉內的藻類需要適度強的陽光才能進行光合作用。珊瑚礁只會在海面附近的清澈水中生長。第二，造礁珊瑚需要鹽度接近正常的海水，並且不能在稀海水中生長。沿著海岸線，珊瑚礁系統之間存在空隙，淡水會進入海洋。第三，當地表溫度在64至86°F(18至30°C)的範圍內時，珊瑚礁生長最佳。這種需求意味著珊瑚對環境變化特別敏感。
在過去的30年中，人類活動對珊瑚礁產生了深遠的負面影響。有時很難知道負面影響是由人類行為，自然事件還是兩者共同造成的。例如，自1960年代初以來，以珊瑚為食的海星荊棘冠冕在西太平洋成倍增長。海星的瘟疫已嚴重破壞了澳大利亞大堡礁上5％的珊瑚礁，並適度影響了更大的面積。珊瑚礁地區被剝奪了活珊瑚，新的珊瑚物種取代了它們。研究人員懷疑是人為因素造成的。但是，在1989年，對大堡礁地區化石記錄的研究表明，在過去的80,000年中，荊棘冠海星經歷了豐盈循環。當前的災難可能是完全自然的現象。
2000年，全球珊瑚礁監測網估計，在1998年之前，世界上11％的珊瑚礁區域已被人為破壞。在1997-98年的厄爾尼諾事件期間，又損失了16％。人類活動帶來的各種壓力共同損害了珊瑚種群的健康。這些因素包括：
■ 去除首選的魚類，例如拿破崙瀨魚和珊瑚鱈魚，從而改變了珊瑚礁上食草動物和捕食者的平衡
■ 使用對炸藥造成物理破壞的捕魚方法，例如炸藥，或使用氰化物(殺死珊瑚蟲)使魚類昏迷以從事水族館貿易
■ 去除活珊瑚和貝類作為旅遊紀念品
■ 修建海岸線開發項目，以改變土地逕流並改變沿海流模式；相關廢水排放稀海水，使其渾濁並引入化學污染
■ 划船，浮潛和水肺潛水等旅遊活動直接破壞了珊瑚礁
■ 引進與當地物種競爭的外來物種
鼓勵養護和可持續利用珊瑚礁生態系統可以取得很多成就(見“國際合作與環境條約”，第223-225頁)。但是，厄爾尼諾事件以及全球變暖可能是對珊瑚礁的最嚴重的短期威脅。在1997-98年的強厄爾尼諾現象期間，一些熱帶海洋的地表溫度連續數月升高，比正常水平高1.8至3.6°F(1至2°C)。這足以引發有史以來最廣泛的珊瑚褪色事件：充滿壓力的珊瑚蟲會噴出其五顏六色的共生藻類，變得蒼白。除非息肉迅速恢復藻類，否則它們會死亡。在印度和太平洋的某些珊瑚礁上，漂白殺死了三分之二以上的珊瑚。
政府間氣候變化專門委員會(IPCC)在2001年估計，到2100年，海面溫度平均可能會上升約5.2°F(2.9°C)。因此，珊瑚白化可能會變得更加頻繁，並且更普遍。同時，氣候變化正在使天氣模式更加極端。但是更大風暴和海流不可預測的變化將進一步加劇破壞珊瑚礁。
盲區 - 紅潮
在密西西比河口以外的墨西哥灣，每年夏季都會形成“ 盲區” ，這時河流中的營養物質會增加密集的浮游植物的繁殖。在某些年份中，盲區的面積約為16,000平方公里(km 2 )，大約相當於新澤西州的面積。
當浮游植物繁殖如此之快以至於它們形成密集的水華而在海面上形成浮渣時，它們有時被稱為赤潮。儘管這些花朵通常是紅色或棕色，但它們可以是其他顏色。一些赤潮含有某些浮游植物釋放的有毒化學物質，尤其是鞭毛藻。在許多情況下，毒藥不會傷害無脊椎動物，但會影響脊椎動物。貝類可以無害地以藻類為食。然而，當人們食用貝類時，它們可能會生病甚至死亡。一些科學家懷疑，隨著農業和污水污染提高沿海水域的營養水平，赤潮變得越來越普遍。目前，當局對美國沿海水域進行監控，以檢查有害藻類。當存在藻類中毒的威脅時，貝類床將關閉以進行捕撈。在2005年春季，異黃酮-膠狀體亞歷山大藻豐收的開花迫使新英格蘭貝類床暫時關閉。這種封鎖及其相關的科學監測計劃，每年在美國造成的損失至少為5000萬美元。
埃克森油輪洩漏事件
1989年3月24日，超級油輪埃克森·瓦爾迪茲(Exxon Valdez)在阿拉斯加威廉王子灣(Prince William Sound)撞礁。約有35,000公噸石油洩漏到海中。漏油最終覆蓋了1,950公里的海岸，形成了難看的污泥，使野生生物窒息或中毒。專家估計，事件中有多達300,000隻海鳥，5,000隻海獺和300隻海豹死亡。當地的鯡魚和鮭魚捕撈業遭到破壞。但是，受影響的海岸和沿海水域正在緩慢恢復。到2000年，鮭魚又回來了，許多海鳥也回來了，儘管海豹和鯡魚還沒有回來。今天，安全船護送所有進入威廉王子灣的油輪。
放射性物質
放射性物質是一種無形的但非常危險的污染形式，會引起導致生物失能或殺死的突變和癌症。直到1982年，核電站和軍事用途產生的高放射性廢物都用密封的容器傾倒入海。現在，國際上禁止這種做法。但是，仍然從諸如法國的海德拉角和英格蘭北部的塞拉菲爾德等核後處理廠向沿海水排空少量放射性物質。高級輻射源包括沉沒的核動力潛艇，墜毀的飛機和衛星以及洩漏(1982年前)的安全殼。低水平放射性廢物(例如被放射性化學物質污染的衣服和設備)被密封在容器中並合法地傾倒在海上。可能還會發生一些高低放廢物的非法傾倒。
保育瀕絕物種
到1996年，世界自然保護聯盟(IUCN)將100多種商業捕獲的魚類和貝類列為易受傷害的物種(在中期未來面臨野生物種滅絕的高風險)或瀕臨滅絕。它們包括幾種在淡水和海水之間遷移的鮭魚和鰻魚。過度捕撈，污染和河壩是造成河水下降的原因之一。
