Ecological impacts of human activities

欢迎来到第9.1章：人类活动的生态影响

未来的海洋科学家们，你们好！这一章至关重要。它将我们学过的关于健康生态系统（如珊瑚礁和食物网）的所有知识，与人类在陆地和海洋上的行为所造成的实际破坏联系了起来。
了解这些影响不仅仅是为了通过考试；更是为了掌握如何保护我们所依赖的海洋。如果某些话题看起来令人担忧，别担心——我们也会探讨相应的解决方案！

第一节：污染与栖息地退化 (9.1.1)

人类活动将各种各样的物质和物理变化引入海洋环境。我们将逐一剖析污染的主要来源及其特定的生态影响。

1.1 工业和陆源活动的影响

石油工业（溢油与长期排放）

石油泄漏固然触目惊心，但工业和运输过程中产生的长期渗漏（较小规模、规律性的排放）同样具有破坏性。

• 水质： 石油是一种碳氢化合物混合物，会在水面形成浮油。这会降低透光率，严重限制浮游植物和水下植物的光合作用。
• 栖息地与生物： 石油会物理性地覆盖在地表生物（如海鸟和海洋哺乳动物）身上，导致其保温能力和浮力下降。在沿海栖息地（如红树林和岩岸），石油覆盖表面会阻碍气体交换，导致生物窒息。
• 食物网： 石油中的有毒成分会杀死初级消费者，从而破坏食物网的基础。

农业（径流）

当雨水冲刷农田时，会将物质带入河流，最终汇入海洋。

• 营养负荷： 含有硝酸盐和磷酸盐的化肥会导致富营养化。
• 富营养化解释： 高营养水平会引发藻类的快速大量生长（即藻华）。当大量藻类死亡时，分解者（细菌）在呼吸作用中会消耗大量的溶解氧。这会产生缺氧（低氧）或无氧（无氧）的“死区”，鱼类和其他活动能力较强的生物在这些区域无法生存。
• 毒素： 用于杀灭害虫和杂草的杀虫剂和除草剂，通常对海洋生物（尤其是幼体阶段）具有毒性。

污水与垃圾处理

处理不当的污水和一般垃圾会严重影响沿海水域。

• 污水： 与农业径流类似，未经处理的污水会引入高浓度的营养物质，导致富营养化和缺氧。
  此外，它还会引入病原体（致病细菌和病毒），对人类和海洋生物造成健康风险（例如引起贝类疾病）。
• 垃圾处理： 不可生物降解的废弃物（塑料、金属、玻璃）会通过摄入（误认为是食物）或缠绕（例如被废弃渔网缠住的海豹）对生物造成物理伤害。

海水淡化厂

海水淡化通过去除海水中的盐分来生产淡水，常用于干旱的沿海地区。

• 影响： 其副产品是高浓度的咸水，称为浓盐水（brine）。这种浓盐水通常比周围海水温度高，并含有化学预处理药剂。
  当排放回海洋时，浓盐水会形成一片盐度和温度异常高的水体，这可能会杀死或使无法忍受这些快速环境变化的底层生物产生应激反应。

1.2 海洋设施与捕捞实践的影响 (9.1.1)

可再生能源设施

海上风力涡轮机或潮汐能发电机等结构的建设和存在，改变了海洋栖息地。

• 栖息地变化： 涡轮机地基的物理存在充当了人工鱼礁基质，吸引了各种物种（如贻贝），从而改变了当地的群落结构。
• 物理影响： 施工过程伴随着噪音和振动，这可能会干扰鲸鱼和海豚等敏感物种。

破坏性捕捞实践

某些不可持续的捕捞方法会造成严重且直接的生态破坏。

• 拖网捕捞： 该技术通过在海底拖拽大型金属框架或网来捕获贝类（如扇贝）。
  

  影响： 它会导致底栖栖息地的物理破坏，刮除海草床或生长缓慢的珊瑚等生物和基质，并卷起大量沉积物（增加浊度）。

• 炸药捕捞（爆破捕捞）： 这种非法手段使用炸药震晕或杀死鱼类，以便于捕捞。
  

  影响： 它会对珊瑚礁等栖息地造成灾难性的物理破坏，通常瞬间将数十年的珊瑚生长化为瓦砾。它还会不加选择地杀死非目标生物。

---

第二节：食物链中的毒素——生物积累与生物放大 (9.1.2)

有些污染物特别危险，因为它们不易分解（具有持久性），并且会在生物组织中积累。对于某些重金属来说尤其如此。

2.1 理解积累

生物积累 (Bioaccumulation)

定义： 不可生物降解的毒素在生物体一生中于其组织内积累的过程。

示例： 一条小鱼不断进食，每次吃到含有微量汞的食物时，汞就会储存在它的脂肪或器官中，随着时间推移，浓度不断增加。

生物放大 (Biomagnification)

定义： 毒素浓度在食物链中随营养级升高而增加的过程。

类比： 假设毒素颗粒是一颗弹珠。浮游生物吃了一颗弹珠；小鱼吃了10个浮游生物，所以现在它体内有10颗弹珠；大型捕食者吃了10条小鱼，累积了100颗弹珠。

• 机制： 由于能量传递效率较低（各营养级之间约为10%），高营养级的生物为了维持自身生存，必须从低营养级摄入大量的猎物。如果猎物体内含有积累的毒素，捕食者就会接收到巨大的浓缩剂量。
• 毒素示例：
  • 汞： 由化石燃料（如煤炭）燃烧释放到环境中。它会在鱼类中产生生物积累。
  • 防污漆中的重金属： 历史上，船体涂料中含有有毒化合物（如有机锡化合物），用于防止生物附着。这些化合物会渗入水中并进入食物链，影响顶层捕食者。

---

第三节：塑料与微塑料的威胁 (9.1.3, 9.1.4, 9.1.5, 9.1.6)

3.1 定义微塑料

塑料也许是最普遍的污染物。我们根据大小对塑料碎片进行分类。

• 微塑料： 定义为直径小于 5 mm 的任何塑料颗粒。

微塑料的类别：

1. 初级微塑料： 这些是专门制造为微小尺寸的塑料。
   示例：用于去角质沐浴露中的微珠，或在洗涤过程中从合成衣物上脱落的小纤维。
2. 次级微塑料： 这些碎片源于大型塑料制品的分解。
   示例：随着时间推移而破碎的塑料瓶或渔网碎片。

3.2 非生物降解过程 (9.1.4)

大多数塑料是不可生物降解的。这意味着它们无法被生物（如细菌）化学分解成简单、无害的物质（如二氧化碳和水）。

相反，大型塑料通过物理和化学风化被分解成越来越小的次级碎片，其中包括：

• 紫外线（阳光）： 打断塑料聚合物中的化学键，使材料变脆。
• 风和波浪作用： 物理磨损将脆化的塑料破碎成微小的碎片。
• 温度： 较高的温度会增加这些分解过程的速率，加速次级微塑料的形成。

3.3 塑料与微塑料的影响 (9.1.5)

塑料的影响范围广泛，从食物链的最底层到顶层都会受到影响。

• 被浮游生物摄取： 浮游生物（尤其是浮游动物）是海洋食物链基础的微小生物。它们会误将微塑料当作食物直接摄入。
• 在食物链中传递： 一旦浮游生物摄入微塑料，塑料就会传递给初级消费者（如小鱼或滤食性动物），并沿食物链向上移动，类似于生物放大（虽然塑料本身不一定会放大，但摄入的总量在累积）。
• 吸收有毒化合物： 塑料（尤其是由于其高表面积体积比而产生的微塑料）可以从海水中吸收有毒化合物（如DDT或多氯联苯）。当生物摄入塑料时，这些毒素会被释放到生物体组织中。
• 摄入与缠绕：
  • 摄入： 大型塑料碎片会填满生物（如海龟、鲸鱼和海鸟）的胃，使它们产生虚假的饱腹感，从而导致饥饿。
  • 缠绕： 被丢弃的渔具，通常被称为幽灵网，会继续“捕鱼”，通过缠绕困住并杀死海洋动物。
• 对人类的风险： 如果含有塑料或高浓度塑料相关毒素的鱼类、贝类或甲壳类动物进入人类食物链，将直接威胁人类健康。

3.4 限制塑料释放的策略 (9.1.6)

限制塑料流入海洋需要全球性的多方位策略：

• 改进废物管理： 建立更好的收集、分类和回收基础设施，特别是在沿海发展中国家。
• 立法与政策： 禁止特定的问题产品，如一次性塑料制品和初级微塑料（例如化妆品中的微珠）。
• 生产者责任延伸制（EPR）： 使制造商对其产品的生命周期负责，包括处置和回收。
• 教育与意识： 促进消费者行为转变，如减少塑料制品消费、使用可重复利用物品，以及参与清理活动。
• 创新： 开发可生物降解的替代品，并改进过滤系统（例如洗衣机过滤器以拦截微纤维）。

---

章节总结：要点回顾

人类活动的生态影响主要分为物理破坏（拖网、炸药捕捞、溢油）、化学污染（重金属、石油毒性）和营养过载（农业/污水引起的富营养化）。
毒素通过生物积累（在一个生物体内）和生物放大（沿营养级向上）构成了双重威胁。
特别是微塑料，通过被浮游生物摄入并充当有毒物质的载体，威胁着生态系统，干扰了整个海洋食物网。