《极端生存》
作者：[美]史蒂芬·帕鲁比 安东尼·帕鲁比
译者：王巍巍
版本：湛庐文化丨天津科学技术出版社
2026年3月
在面积宽广，历史深厚的海洋中，生命是极其坚强的。从征服早期地球的微生物到从布尔吉斯页岩一直爬到今日大洋城栈道的活化石，海洋物种是终极幸存者。有的生物生活在深海滚烫的喷口附近，以喷出的硫化物作为唯一食物来源，有的在鲸尸骨上凿出一片天地。无助的雄鲛鳙鱼在夜幕中的海底搜寻着自己的归属，支持它们的只有信念和一小包卵黄。珊瑚经历了5次大灭绝事件，但依然生存了下来，并且在这个动荡的星球上生存了2.5亿年之久。
海洋生物通常有着非常特定的生活方式，居住在非常特定的栖息地中，所以它们很脆弱。海洋极端生命的秘密在于，它们可以在这些困难的环境下繁荣生长。这些成功的物种已经完美地适应了特定的生态位，有着特别的生活方式。陆地上也有这样的生态位，不过通常都很小，生活在溪流中的小鱼就是一个例子，这样的生态位只能容纳一个物种中为数不多的个体。然而海洋是如此庞大，就连相对很小的生态位也可以萌生出一个完整的生态系统，海底热泉就是一个好例子：它们只能占据海底很小很小的一部分空间，每一个喷口只能维持几年的喷发，但海底是如此广大，海底热泉的数量也有很多，而海洋生命已经适应了在开开合合的海底热泉之间的迁徙。
冰鱼能在可以冻结血液的温度下生存。剑鱼带着眼球加热器来增加视觉灵敏度，以便捕捉猎物。这些复杂的适应能力依赖一点：海洋如此广阔，即使小众的生存策略也是可行的。这样看来，海洋中的极端生物就像是精品店的生意，它们对自己的业务极其擅长，但需要依赖繁荣的“经济”才能运行下去。
不幸的是，这些成功已经受到了人类活动带来的各方面的压力。每一天，我们都在让海洋生物的情况变得越来越糟。影响不需要有多大：温度高一点，酸度高一点，食物供应变化一点，捕捞数量多一点，就足以威胁到海洋生物的生存。这些变化随着人类经济的增长而增加，而70多亿人的影响已经给海洋带来了巨大的压力。从单个生命体到整个生态系统的功能和存在，无不受到了人类的影响。
温度升高1℃意味着什么？
如果你的一只脚在最冷的海洋栖息地里，另一只在最热的地方，那你就跨越了冰冷的极地海洋和沸腾的海底热泉，一只脚处于-1℃，而另一只在121℃。这两类地方都孕育着多姿多彩的美好生命，从冰鱼到庞贝蠕虫：生命在它们特殊的生态位上兴旺生长。
海洋的温度变化范围非常宽广，与此相反，全球气候的变化趋势是温度将升高2～3℃。对于我们来说，这似乎是一个很小的数字，因为我们对于气候不敏感。作为生活在空气中的大型哺乳动物，我们拥有高效的升降温机制，因此对于温度变化的看法其实是存在偏差的。我们的祖先仅仅依靠动物的毛皮和露天的火堆，就从非洲热带地区扩散到了北欧冰川的边缘，中间只花了短短几千年。后来他们又穿越了白令海峡，扩散到得克萨斯州，步行穿越巴拿马地峡，在安第斯山脉地区落脚，最后抵达了南美洲的最南端。沿着这条路，我们每天醒来要面对各种不同的气候，而我们的哺乳动物的身躯帮我们应对着这一切。
人类身躯维持体温消耗的能量，和一盏100瓦的灯泡差不多。当体温下降时，我们会加速新陈代谢，补偿损失的热量，这时我们燃烧的卡路里更多，肌肉活动也会产生更多的热量。当然，当外部温度升高时，我们会通过出汗将多余的热量排出。在这些过程中，我们身体的其余部分都能以基本正常的温度和速度工作。我们的消化、思维、心率以及其他代谢功能，只会受到外部温度的微弱影响。
纪录片《海洋》（2009）剧照。
不过对于冷血动物而言，环境温度就是一切。外部温度增加10℃会让它们的代谢速度增加差不多一倍。生命之钟走快了一倍，它们需要更多食物，也会产生更多排泄物。作为对比，人类跑一趟楼梯，心率会增加一倍。所以对冷血动物来说，温度升高就意味着它们在不停地锻炼中。
这种额外的劳作是很难维持的。旧金山州立大学的乔纳森·斯蒂尔曼在慢速加热的水中跟踪测量了螃蟹的心率。当温度从16℃升到34℃时，心率就从每分钟148次升到了403次，最后它们都死于致命的抽搐。斯蒂尔曼不是施虐狂，他是想知道螃蟹生活的温度距离致命温度有多远。结果很令人惊讶，他发现许多蟹类都生活在它们的温度上限附近。对于栖息在全球变暖导致气温升高2～3℃的地方的生命来说，这是致命的。对于它们来说，未来100年的预期温度变化不只会让它们的代谢加速，还会让它们在一年最热的时候因心动过速而死。
气候变化的结果不止这一个。海洋生物和陆地生物的做法一样，它们已经开始往高纬度地区搬家了。不过它们还面对着另一个人类造成的威胁，那就是酸的腐蚀。
“热酸汤”，海洋生命的代谢税
人类每年向大气中以二氧化碳的形式排放90亿吨碳，其中将近25%会溶解到海水中，通过简单的化学反应变成碳酸，孩子们用苏打水溶解铁钉，用的也是一样的化学原理。
近几十年，全球的碳酸和海洋酸度一直在稳步上升。从20世纪开始，海洋的酸度已经上升了22%，而且没有下降的迹象。这并不是说海洋生物会被溶解成黏液，就跟西方邪恶女巫施的巫术一样，海洋生物遭受的问题不易被察觉，但影响重大。
海洋动物使用海水制造外壳，用近乎魔法般的方式将清澈的液体变成坚硬的骨骼。珊瑚虫从组织周围的少量海水中积累钙元素，通过维持微妙的化学不平衡度将钙变成结晶。通过这种方式，已有的外壳表面会形成一层极薄的外壳。就这样，珊瑚虫坐在自己的骨架上，一层一层建造着新的骨架，一晃就是几百年。
然而要维持制造外壳的化学不平衡度，就需要比正常海水低很多的酸度。为了制造外壳而降低酸度是一件成本高昂的事情，而当海水酸度高出正常值时，制造外壳的成本就更高了。想象一下炉子上的开水壶：如果一开始是冷水，就会消耗更多能量，烧水时间也会更长。在大海中，如果一开始使用酸度较高的海水，那么制造外壳需要的能量和时间也会更多。
全球海洋中三处地区二氧化碳和pH值变化情况。自上而下分别为百慕大三角、加那利群岛、夏威夷。二氧化碳浓度在上升（左），pH值在下降（右）。酸度越高，pH值就越小。因此随着二氧化碳增加，pH值会下降。《极端生存》插图
里奇·帕尔默是阿尔伯塔大学的海洋生物学家，他估算的结果是，一只蜗牛通常花在制造外壳上面的能量，要比生长繁殖消耗的能量还高。类似地，珊瑚会将每日能量的20%～30%用于制造骨骼。酸度增加使这一过程更为困难，在接下来的一个世纪中，制造硬质结构（外壳或骨骼）的成本或许会增加30%～50%。所以，和高温一样，酸度也算得上是一种代谢税。如果税率达到一定程度，成本就会过高，代谢银行就会破产，生物就无法存活了。
在酸度更高的未来，众多有壳动物都可能会受到影响。人们针对海洋生物的抗二氧化碳能力做过数以百计的实验，尽管结果不完全一致，大部分实验得到的都是负面结果，对于制造外壳的生物来说尤为如此。等到20世纪末，预期的温度和酸度将很难让许多物种健康生长。
其中的一些物种将直接影响到人类的福祉：横跨美国西部海岸的牡蛎养殖场就面临着海洋酸化带来的减产。就像年轻的大学毕业生一样，牡蛎的命运敏感地依赖于它生长的气候。对于人类，在经济萧条期参加工作会影响到一生的职业收入。同样，在酸化海洋中出生的牡蛎也面对着迷茫的前景。在高二氧化碳含量和高酸度的海洋中，卵的孵化成功率会比较低。更重要的是，这些孵化出来的幼虫生长速度也比较慢，它们的问题也许会持续，就跟人类的贫穷一样，持续到下一代。
酸化和过热以各自的方式对生物收取代谢税
海洋暖化和酸化对物种的伤害大相径庭，不过最终，它们的伤害都可以用代谢的硬通货来解释：卡路里从食物流入，被代谢、生长、繁殖消耗掉。酸化和过热都以各自的方式对生物的代谢收入收取了所得税。将卡路里用在克服酸度和温度上面以后，就无法再将其用于生长繁殖了。今天的税率还是比较低的（尽管有一些生物的日子已经过得紧巴巴了），不过现在税率还在逐年上升。等到21世纪末，对于很多物种来说，这将会是一个非常沉重的负担。
当然了，最成功的物种（收入最高的物种）可以很容易地缴纳税款。一些建造珊瑚礁的珊瑚可以增加进食从而减弱酸的影响。如果珊瑚有合适的抗压力基因，那它就能在温度较高的水中存活；如果海胆携带了合适的基因，那它就能在低pH值的水中存活。尽管如此，这些幸运的物种还是要付出代价，过高的温度和酸度每年都会侵蚀它们的代谢储备。到最后，就连最富有的物种也会感受到气候变化带来的代谢税。
纪录片《海洋》（2009）剧照。
高温会让水的体积变大，如果作用于大量的水，那么海面就会上升。这种热膨胀据说是海平面上升的主要原因，冰川融化和其他人为原因也是重要的“贡献者”。随着海洋的持续变暖，海洋体积会持续扩展，冰川会继续融化，海平面也会继续上升。冰原破裂落入大海这样的灾难性事件会在短期内迅速升高海平面，但即使没有这些事件的影响，未来的海洋依旧会扩张。
在过去的50年里，平均海平面已经上升了18厘米，而最好的科学预测表明，在未来的100年内，海平面可能会上升0.75～2.1米。对于低洼的珊瑚环礁来说，海平面的上升可能会将其整个淹没。以赤道附近太平洋中部图瓦卢国的富纳富提环礁为例，这处环礁最高点的海拔也只有2.7米。西太平洋和印度洋的水位上升很可能会更严重。
上升的海水会冲击所有的海岸，遭殃的不只是珊瑚礁。盐沼植物（如生长在美国东部海岸抵抗波浪冲击的盐沼植物）每年只能生长几毫米到一厘米，如果海平面以现在预测的速度升高，它们将会被上升的海水完全淹没。
淹没是海平面上升最严重的后果，不只是因为它破坏了栖息地，改变了沿海物种的生活，还因为它会给人类经济带来严重破坏。人类有10%的人口居住在沿海地带，而且这一比例还在上升。潮水的升高和风暴的增加曾经使纽约市受到了严重的影响，维修费用高达600亿美元。纽约市民提议追加200亿美元保卫城市中心免受未来灾难的影响，但没有人敢保证这一提议实行起来会真的有效。
在世界各地，账都是一样的算法。潮水升高的代价，就是波浪和风暴摧毁海岸。现在保卫海岸的是活的海洋生命。珊瑚礁在近海阻挡波浪，减缓海岸受到的冲击。比起死去的光滑珊瑚礁，活珊瑚礁可以更有效地阻挡波浪。不过当潮水和波浪升高，或者珊瑚死去以后，过去平静的海岸和漏湖就会变成一口翻滚着泥沙的大锅。还有一些海岸被红树林保护着。2004年东南亚的海啸以后，有完整红树林的海岸破坏程度较轻，而红树林被砍掉的海岸则遭到了较大程度的破坏。沿海沼泽、牡蛎礁石、海草床，它们都起到了这种保护温带海岸线的缓冲作用。
使用海堤防卫大海似乎是一个好的解决方案，不过建造海堤成本很高，有时建造一千米海堤需要的花费超过120万美元。不过，如果能有一种能自己生长的海堤，能够随着海水升高而增高，不就能保护到海岸了？快速生长的珊瑚礁或者湿地丛林就能做到这一点，它们一个世纪能生长0.9～1.2米，并且能为成百上千千米的海岸线提供免费的保护。这一免费海堤唯一需要的，就是有一个健康的生态环境，好让它们能在沿海区域正常生长。在气候变迁中维护健康的生态环境对我们来说是一个很大的挑战。
本文选自《极端生存》，已获得出版方授权刊发。
原文作者/[美]史蒂芬·帕鲁比 安东尼·帕鲁比
摘编/何也
编辑/何安安
校对/赵琳
