人類對海洋生物的影響是指人類的各式活動對海洋生物造成的影響。 因為人類的活動而造成的如過度捕撈、棲息地破壞、引進入侵物種、汙染海洋、導致海洋酸化及暖化，而對海洋生物和海洋棲息地產生負面的影響。這類影響會牽連到海洋生態系統和，並會對生物多樣性和海洋生物的延續造成目前尚無法估算的後果。Human impacts on marine ecosystems GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Retrieved 20191022 根據聯合國所屬的政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在 2019 年釋出的，自 1950 年以來 許多不同種群的海洋物種為應對海洋暖化、海冰變化和生物地球化學變化（例如氧氣損失）對它們棲息地的影響，而必須遷移，以及變更自身的季節性活動。 據估計全世界的海洋區域中只剩 13 仍然是荒野（即尚未遭到人類侵入），而且主要是位於開闊的海域，而非沿海地區。Jones KR Klein CJ Halpern BS Venter O Grantham H Kuempel CD Shumway N Friedlander AM Possingham HP and Watson JE 2018 The location and protection status of Earths diminishing marine wilderness Current Biology 28 15 25062512 過度捕撈 根據聯合國糧食及農業組織（FAO）在 2018 年釋出的報告，世界有 3 分之 1 的魚類種群正遭受過度捕撈。此外，行業觀察家認為大多數的捕撈活動都存在非法、瞞報及無管制的情況，在一些重要漁業活動中，這種做法的撈捕數量已達總漁獲量的 30。World Wildlife Fund Fishing problems Illegal fishing 在一種稱為的做法中，由於高營養級魚類遭到持續濫捕，世界漁業捕獲的平均營養級已經下降。Pauly Daniel and Watson Reg 2009 Spatial Dynamics of Marine Fisheries In Simon A Levin ed The Princeton Guide to Ecology Pages 501509 棲息地喪失 尤其是已被人類破壞。Waycott M Duarte CM Carruthers TJ Orth RJ Dennison WC Olyarnik S Calladine A Fourqurean JW Heck KL Hughes AR and Kendrick GA 2009 Accelerating loss of seagrasses across the globe threatens coastal ecosystems Proceedings of the national academy of sciences 106 30 1237712381 如、紅樹林和珊瑚礁等棲息地，受人類幹擾及嚴重破壞，它們在各地的面積都在減少中。 珊瑚礁是地球上生產力和多樣性最高的生態系統之一，但近年來由於人為幹擾，其中 5 分之 1 已經消失。Wilkinson Clive 2008 Status of Coral Reefs of the World Executive Summary Global Coral Reef Monitoring Network 珊瑚礁是個由微生物驅動的生態系統，依賴海洋微生物來保留和迴圈利用營養物質，才能在水域中茁壯成長。然而這些相同的微生物也可觸發反饋迴圈，加劇珊瑚礁的衰敝，在和海洋食物網中產生級聯效應。如果希望在未來能在珊瑚礁保護方面獲得成功，則需要對珊瑚礁內複雜的微生物相互作用做更好的瞭解。Vanwonterghem I and Webster NS 2020 Coral reef microorganisms in a changing climate Iscience 23 4 淺海海草生長區在近幾十年來減少的面積已累積達 30000 平方公里（12000 平方英里）。目前這個生態系統每年所產生的效益價值約有 19 兆美元，包括，提供食物和棲息地給許多海洋動物，包括瀕臨滅絕的儒艮、海牛和綠蠵龜，那兒也是珊瑚礁魚類的主要棲息地。 自 1980 年以來，世上有 5 分之 1 的紅樹林已經消失。對海藻林最緊迫的威脅可能是發生在沿海生態系統的過度捕撈，高營養級魚類被捕撈殆盡，剩下的是低營養級的正對海藻林大肆破壞。Sala E CF Bourdouresque and M HarmelinVivien 1998 Fishing trophic cascades and the structure of algal assemblages evaluation of an old but untested paradigm Oikos 82 425439 入侵物種 入侵物種是指進入特定地點的非原生物種，其繁殖到一定的程度後會對環境、人類經濟或健康造成損害。2008 年，Molnar 等學者把數百種海洋入侵物種的路徑做過研究，發現海上航運是運送海洋入侵物種的主要機制。把海洋生物移轉到其他海洋環境的兩種機制是：透過在船體的生物附著和壓載水。 空載船舶會在海上抽入壓艙水以穩定船身，進入港口裝載貨物時，又將之釋放，這道程式是運載這類不受歡迎的海洋生物的主要源頭。具有入侵性的淡水斑馬貽貝原產於黑海、裡海和亞速海，很可能透過越洋航行船舶的壓載水，最終運到加拿大與美國之間的五大湖。Aquatic invasive species A Guide to LeastWanted Aquatic Organisms of the Pacific Northwest 2001 University of Washington 學者 Meinesz 認為對生態系統造成損害最嚴重的單一入侵物種案例中，是看似無害的水母。 是種櫛水母，目前在世界許多的河口灣中均有，據信是在 1982 年首次引入，而且是透過船舶的壓載水被運送到黑海。這種入侵水母的數量在當地呈指數增長，到 1988 年已對當地的漁業造成嚴重的破壞。 「鯷魚捕撈量從 1984 年的 204000 噸下降到 1993 年的 200 噸、捕撈量從 1984 年的 24600 噸下降到 1993 年的 12000 噸以及從 1984 年的 4000 噸下降到 1993 年的零。」Meinesz A 2003 Deep Sea Invasion The Impact of Invasive Species PBS NOVA Retrieved 26 November 2009 水母已把當地水域中的浮游生物（包括剛孵出的幼魚）捕食殆盡，因此最終本身的數量也急劇下降，但它仍保有對生態系統的控制力道。 入侵物種可將曾是別的物種存在的地區佔領，傳播新型疾病，引入新的遺傳物質，改變水底景觀，並危及原生物種覓食的能力。僅在美國，入侵物種每年就造成約 1380 億美元的經濟成本（包括收入損失和管理成本）。 海洋汙染 當人類使用或傳播如工業、農業和居家產生的廢棄物、懸浮微粒、噪音、過量的二氧化碳或入侵生物進入海洋，並在那裡產生有害影響時，即造成海洋汙染。大部分廢棄物（80）由陸上活動所產生，但海上運輸也貢獻不少。由於大多數的來源均為陸地，無論是透過河流、生活汙水或是大氣，最容易受到汙染的還是大陸棚。空氣汙染也會把鐵、碳酸、氮、矽、硫、農藥或灰塵顆粒帶入海洋。汙染來源通常是，例如農業逕流、風吹和灰塵。徑流透過河流把汙染物帶進海洋，風吹的碎片殘骸和灰塵會沉澱到水道和海洋中。汙染傳播的途徑包括直接排放、地表徑流、船舶產生的汙染、大氣汙染以及將來或許會發生的深海採礦。 海洋汙染的型別可分為海洋廢棄物汙染、海洋塑膠汙染（包括微塑膠）、海洋酸化、、毒素和水下噪音。海洋塑膠汙染中的塑膠尺寸，從塑膠瓶和塑膠袋等大型原始材料，到細小的微塑膠均有。海洋廢棄物主要是漂浮或懸浮在海洋中的人類垃圾。塑膠汙染對海洋生物有害。 另一個問題是集約化農業施用營養物質（氮和磷），而後產生的流失，以及未經處理或僅部分處理過的汙水，排放進入河流，再進入海洋。這些氮和磷（通常包含在肥料中）會刺激浮游生物和海藻的生長，而有害的藻類因富營養化而大量繁殖，對人類和海洋生物都有害。過度的藻類繁殖也會扼殺敏感的珊瑚礁，導致生物多樣化和珊瑚礁健康的喪失。第二個重要的問題是藻類大量繁殖後，其死亡及分解會消耗沿海水域中的氧氣，由於氣候變化，這種沿海水域缺氧的情況會因海水變暖，而減少洋流間的混合，讓缺氧情況更為惡化。 營養物汙染 營養物汙染是導致地表水優氧化的主要原因，其中過量的營養物質（通常是硝酸鹽或磷酸鹽）會刺激藻類生長。而當藻類死亡後，會下沉並被水中的細菌分解。而在分解的過程中會消耗氧氣，斷絕其他海洋生物所需的氧氣供應，而造成所謂的 。死區水中的溶解氧含量極低。或因此導致其中海洋生物死亡，或迫使其移往別處，當地因而無生命存在，而得死區的名稱。缺氧區（或是死區）可在自然的情況下發生，但人類活動造成的營養汙染，已將這原本是種自然的過程變成環境問題。 營養物汙染有 5 個主要來源。最常見的是城市汙水逕流。這些生活汙水可透過雨水、洩漏或是直接把未處理過的汙水排入水體。次一個常見的來源是農業耕作。農業使用的化肥會滲入地下水或被雨水沖走，進入水道，並將過量的氮和磷引入環境之中。牲畜的糞便也會進入水道，帶入多餘的營養物質。工業化畜牧方式把成百上千的牲畜集中在一處飼養，所產生的動物糞便會造成嚴重的營養物汙染。另一個營養物汙染的來源是逕流，來自住宅區和不透水地表的營養物和肥料經過雨水沖刷，被逕流帶入附近的河或溪流，最終抵達大海。營養物汙染的第 5 個主要來源是水產養殖業，人類在受控區域中養殖水生動物而產生的排洩物、多餘的食物和其他有機廢物將以營養物的形式引入周圍的水中。 有毒化學品 有毒化學物質會附著在微小的顆粒上，然後被浮游生物和底棲生物（其中大多數是食碎屑動物或濾食性動物）攝食。透過這種方式，毒素在海洋食物鏈中受到向上式的集中。許多顆粒在進行化學結合時會消耗氧氣，導致河灣缺氧。農藥和有毒金屬同樣被納入海洋食物網，而損害海洋生物的健康。許多動物飼料含有高量的魚粉或。透過這種迴圈，海洋毒素被轉移到飼養的陸地動物身上，然後再進入人體。 在上個世紀，世上沿海水域的浮游生物密度有所增加，而最近在公海中的密度則有下降。沿海浮游生的增加是由陸地營養物質透過逕流進入而造成，而公海表面溫度升高會把洋流作用增強，而減少深海中的營養物質上升到表面，讓淺層浮游生物難以攝取。Boyce DG and Worm B 2015 Patterns and ecological implications of historical marine phytoplankton change Marine Ecology Progress Series 534251272 塑膠汙染 全球每年生產的塑膠超過 3 億噸，其中一半用於製造杯子、袋子和包裝材料等一次性產品。而每年進入海洋的塑膠至少有 1400 萬噸 。目前並無精確數字，但估計存在海洋中的數量約有 15 億公噸。塑膠汙染物在所有海洋廢棄物的佔比有 80，從地表水到深海沉積物之中均有。由於塑膠重量輕，大部分廢棄物都存在海洋的表面及其周圍，但在大多數海洋和陸地棲息地，包括深海、五大湖、珊瑚礁、海灘、河流和河灣均可發現塑膠垃圾及其顆粒。海洋塑膠問題中最醒目的證據是積聚在區域的。環流是由地球的風和地球自轉而形成的環狀洋流。地球有 5 個主要的海洋環流：北太平洋環流、南太平洋環流、北大西洋環流、南大西洋環流以及印度洋環流。每個環流中都有大型的垃圾帶。 海洋物種會攝入較大片的塑膠垃圾，填滿它們的胃，讓其相信自己已吃飽，但實際上並未攝取到任何營養，而讓胃部已填滿的海鳥、鯨、魚類和海龜餓死。塑膠垃圾也會讓海洋物種窒息或因糾纏而造成死亡。 海洋塑膠汙染物中的微塑膠是最大的威脅。這些小碎片中一些體積微小到宛如柔珠。有些微塑膠是由較大塑膠廢棄物風化而成，一旦塑膠廢棄物進入海洋或任何水道，經過陽光照射、溫度、濕度、海浪和風的風化作用，而被分解成長度小於 5 毫米的碎片。塑膠也會被較小的生物分解，它們會攝入碎片，將其分解成更小塊，然後排出或吐出。在實驗室的測試中，有種名為 Orchestia gammarellus 的端足類甲殼動物可迅速吞入塑膠袋碎片，將其撕碎，其能力等於可把單個袋子撕成 175 萬個微小碎片。雖然塑膠被撕開，但仍是不會受到生物降解的人造材料。據估計，遠洋帶內的塑膠中，微塑膠大約佔有 90。這些微塑膠經常被食物鏈底部的海洋生物（如浮游生物和魚類幼蟲）攝取，而導致塑膠往食物鏈上游集中。塑膠是用有毒化學物質生產，而這些化學物質會進入海洋食物鏈，包括一些最終被人類食用的魚。 FileMicroplastics in sediment from the Rhinejpg 萊茵河底沉積物中的微塑膠以及玻璃珠，右下角的白線代表一毫米的長度。 FilePacificgarbagepatchmap 2010 noaamdpjpg 巨大的太平洋垃圾帶，垃圾聚集在各個海洋環流中心。 FileOcean plasic count densitygif 根據電腦模式演算出的海洋中，可被浮游生物吞食的微塑膠密集程度。Eriksen M Lebreton LC Carson HS Thiel M Moore CJ Borerro JC Galgani F Ryan PG and Reisser J 2014 Plastic pollution in the worlds oceans more than 5 trillion plastic pieces weighing over 250000 tons afloat at sea PLOS ONE 9 12 e111913 紅色表示高密度，綠色表示低密度 FileInteractions between marine microorganisms and microplasticswebp 海洋微生物與微塑膠之間的相互作用。Urbanek AK Rymowicz W and Mirończuk AM 2018 Degradation of plastics and plasticdegrading bacteria in cold marine habitats Applied microbiology and biotechnology 102 18 76697678 噪音汙染 海洋有個自然的音景，生物在其中進化已達數萬年。然而人類活動卻把這種音景破壞，在很大程度上把存在其中的生物所依賴用於交配、抵禦捕食者和旅行的聲音淹沒掉。船舶螺旋槳和發動機、工業化捕魚方式、沿海工程、石油鑽探、反射地震（地球物理探勘）、戰爭、海底採礦和聲納導航，都給海洋環境帶來噪音汙染。在過去的 50 年中，僅海上航運就讓主要航線上的低頻噪音增加 32 倍，造成海洋動物必須遠離重要的繁殖地和覓食地。聲音是種可在海洋中傳播最遠的感官訊號，人為噪聲汙染會破壞海洋生物利用聲音的能力，給海中生物帶來壓力，影響它們的整體健康，破壞它們的行為、生理和繁殖，甚至導致死亡。反射地震勘測產生的聲波會損壞海洋動物的耳朵，而造成嚴重傷害。噪音汙染對依賴迴聲定位的海洋哺乳動物（如鯨和海豚）尤其有破壞性。這些動物使用迴聲定位來溝通、導航、進食和尋找配偶，過多的聲音會干擾它們使用這種功能。 採礦 對於將來可能會發生的深海採礦，科學家和環保組織均擔憂會影響到脆弱的深海生態系統，以及對海洋生物泵產生更廣泛的影響。 人為疾病 海洋環境的快速變化讓疾病活躍。致病微生物與其他海洋生物相比，有更快改變和適應新環境的能力，在海洋生態系統中具有優勢。這類生物包括病毒、細菌、真菌和原生動物。這些致病原生物可迅速適應，相對的，其他海洋生物因環境的快速變化而變得衰弱。此外，由於水產養殖，加上人類排洩物進入海洋，引入新的病原體和多餘的營養物質，讓致病微生物變得更豐富。 其中一些微生物可在廣泛的宿主中生存（稱為多宿主病原體），表示同一病原體可感染、繁殖和傳播到不同的、不相關的物種之中。多宿主病原體特別危險，因為它們可感染許多生物體，但並非對所有生物體均產生致命的效果。表示這種微生物可存在更具抵抗力的物種中，並將這些宿主用作持續對易感物種攻擊的載體。在這種情況下，病原體有機會把易感物種完全消滅，而同時讓宿主繼續存在。 氣候變化 在海洋環境中，屬於初級生產位階的微生物對碳截存有很大的貢獻。海洋微生物還可把營養物質回收，用於海洋食物網中，此過程會把二氧化碳釋放到大氣中。微生物的生物質和其他有機物質（植物和動物的殘骸）經過數百萬年而轉化為化石燃料。相比之下，燃燒化石燃料會在很短的時間內就釋放出溫室氣體，造成碳迴圈失衡，只要繼續燃燒化石燃料，大氣中的二氧化碳水準就會繼續上升。 Cavicchioli R Ripple WJ Timmis KN Azam F Bakken LR Baylis M Behrenfeld MJ Boetius A Boyd PW Classen AT and Crowther TW 2019 Scientists warning to humanity microorganisms and climate change Nature Reviews Microbiology 17 569586 海洋暖化 全球暖化所產生的大部分熱能並非進入大氣或土壤，而是進入海洋。科學家們在 30 多年前就意識到海洋是人類對氣候變化產生影響的關鍵證據，要改進我們對氣候敏感性的理解，最佳的機會就是監測海洋裡的溫度。Hansen J Fung I Lacis A Rind D Lebedeff S Ruedy R Russell G and Stone P 1988 Global climate changes as forecast by Goddard Institute for Space Studies threedimensional model Journal of geophysical research Atmospheres 93 D8 93419364 隨著全球暖化，海洋生物正往海洋中較冷的部分移動。例如美國對位於其東北海岸和白令海東部的一組 105 種海洋魚類和無脊椎動物進行監測。在 1982 年至 2015 年期間，這一組的平均生物量中心向北移動約 10 英里，並往下移動約 20 英尺深。 Data source NOAA and Rutgers University 2016 OceanAdapt Pinsky ML Worm B Fogarty MJ Sarmiento JL and Levin SA 2013 Marine taxa track local climate velocities Science 341 6151 12391242 有證據顯示海洋溫度升高已對海洋生態系統造成損害。例如，一項對印度洋中浮游植物變化的研究顯示在過去 60 年中，此處的浮游植物數量已下降 20。在夏季，西印度洋是世界上最大的海洋浮游植物開花集中地之一。印度洋的暖化加劇海水洋流分層，而營養物質無法在透光帶中被混合，讓此處的光合作用受到限制。因此初級生產受到影響，而讓整個食物網被破壞。如果快速暖化仍持續進行，印度洋可能會變成生態沙漠，生態產能會因而停止。 FileAntarctic krill Euphausia superbajpg 海洋暖化把南極磷蝦的聚集地區改變 FileTrematomus bernacchiijpg 在南極海洋淺海中的海生動物（如這種伯氏肩孔南極魚）的生存也受海洋暖化的威脅。Climate Change Could Threaten Many Antarctic Marine Species Pew 25 October 2019Rogers AD Frinault BAV Barnes DKA Bindoff NL Downie R Ducklow HW Friedlaender AS Hart T Hill SL Hofmann EE and Linse K 2019 Antarctic futures an assessment of climatedriven changes in ecosystem structure function and service provisioning in the Southern Ocean Annual review of marine science 12 87120 南極振盪（也稱為南半球環狀模（Southern Annular Mode））是圍繞南極洲的西風帶或低壓帶，根據所處的階段向北或向南移動。Australian Bureau of Meteorology The Southern Annular Mode Accessed 25102013 httpwwwbomgovauclimateensohistoryln201012SAMwhatshtml 在其正相期，驅動南極繞極流的西風帶向南極洲增強並接近南極洲，而在負相期，西風帶向赤道方向移動。由南半球環狀模引起的風使南極大陸架周圍海水深處的溫暖海水上升，這與冰架基底融化有關，代表一種可能的風驅動機制，可能會把大部分南極冰蓋的穩定性破壞。南極振盪目前處於一千多年來最極端的正相期，而最近的正相期正在加劇，顯示是由於溫室氣體水準上升，及之後平流層中臭氧匱乏所造成。這些物理環境的大規模變化正 推動南極海洋食物網所有層面的變化。海洋暖化把南極磷蝦的棲息地改變。南極磷蝦是海岸架以外南極生態系統的關鍵物種，是海洋哺乳動物和鳥類的重要食物來源。 IPCC 的 2019 年特別報告中說，全球的海洋生物正受到海洋暖化的影響，繼而直接影響到人類社群、漁業和糧食生產。由於氣候變化，海洋動物到 21 世紀末的數量可能會減少 15，漁業捕撈量可能會減少 21 至 24。 一份在 2020 年發表的研究報告稱，到 2050 年，即使溫室氣體排放量減少，海洋暖化在深海的蔓延速度也可能比現在快 7 倍。當海洋中層帶和更深層的暖化後。會對深海食物網產生重大影響，因為海洋物種需要移動以停留在適合生存的溫度地帶。Climate change in deep oceans could be seven times faster by middle of century report says The Guardian 20200525BritoMorales I Schoeman DS Molinos JG Burrows MT Klein CJ ArafehDalmau N Kaschner K Garilao C KesnerReyes K and Richardson AJ 2020 Climate velocity reveals increasing exposure of deepocean biodiversity to future warming Nature Climate Change pp16 海平面上升 由於海平面上升，沿海生態系統正面臨進一步的變化。一些生態系統可在高水位時向內陸移動，但其他生態系統受到自然或人工的障礙影響而無法遷移。如果因人為障礙而讓海岸帶變窄（稱為，會導致泥灘和沼澤等自然棲息地的喪失。紅樹林和原本可利用沉積物和有機物的累積來增加高度，以適應不斷上升的海平面。但如果海平面上升速度太快，它們無法跟上，就會遭到淹沒。 FileSea Level Change 1880 to 2015png FileSpring storm on the West Wales coastjpg 英國威爾斯西岸的春季暴風雨，由於海平面上升，影響更會深入內陸。 珊瑚礁對鳥類和魚類都很重要，這種生物也需往上生長以維持接近海面，以從陽光中獲得足夠的能量。目前它還算能夠跟上，但在將來就不見得能達成。這些生態系統有助於抵禦風暴潮、海浪和海嘯，如果失去，會讓海平面上升所產生的影響更為嚴重。人類的活動如興建水壩，由於有限制沉積物供給下游濕地的功能，濕地的自然適應過程受到破壞，潮汐沼澤因此也會喪失。當海水移向內陸時，所產生的會導致現有陸地生態系統出現問題，例如土壤遭到海水汙染。曾生存在澳大利亞大堡礁北端的珊瑚裸尾鼠是已知的首個因海平面上升而滅絕的陸地哺乳動物。 海洋環流和鹽度 海洋鹽度是衡量海洋中含有鹽分的指標。鹽分因陸地受到侵蝕，經水溶解後輸送而來。在研究全球水迴圈、海洋 大氣交換和洋流（是地球上輸送熱量、動能、碳和營養物質中的重要機制）時，海洋的表面鹽度是氣候系統中的一個關鍵變數。New maps of salinity reveal the impact of climate variability on oceans European Space Agency 2 December 2019 PHYSORG 冷水比溫水密度大，鹹水比淡水密度大。這表示海水的密度會隨著溫度和鹽度的變化而變。這些密度變化是驅動洋流的主要動力來源。 自 1950 年代以來所做的表層海洋鹽度測量顯示，全球水迴圈正在加劇，高鹽區變得鹽分更高，而低鹽區變得鹽分更低。 海洋酸化 海洋酸化是指海洋的酸度逐漸增加中，主要是因為從大氣中吸收二氧化碳所造成。主因是燃燒化石燃料，導致大氣中二氧化碳增加，而有更多的二氧化碳溶解在海洋中。二氧化碳溶解在水中，形成氫離子和碳酸根離子，把海洋酸度升高，讓依靠碳酸鈣形成外殼的微生物、貝類和其他海洋生物的生存變得更加困難。Trujillo AP and Thurman HV 2009 Essentials of Oceanography 9th edition page 151 Pearson Education International 酸度提高後還會對海洋生物產生其他的危害，例如抑制某些生物的代謝率和免疫反應，並導致珊瑚白化。 自 18 世紀的工業革命開始以來，海洋的酸度已增加 26。IPCC 2019 Summary for Policymakers In IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate Chapter 1 page 14 HO Pörtner DC Roberts V MassonDelmotte P Zhai M Tignor E Poloczanska K Mintenbeck M Nicolai A Okem J Petzold B Rama N Weyer eds Final draft 20190924 這現象被比擬為 讓全球變暖的邪惡孿生兄弟 和 二氧化碳造成的另一個問題。 海洋低氧 海洋低氧給海洋生物增添額外的壓力源。這種低氧現象是由於燃燒化石燃料而導致海洋中範圍擴大。這種變化相當迅速，對魚類和其他型別的海洋生物，以及依賴海洋生物獲取營養或生計的人們構成威脅。Oceans suffocating as huge dead zones quadruple since 1950 scientists warn The Guardian 2018 海洋低氧對海洋初級生產力、養分迴圈、碳迴圈和海洋棲息地均產生影響。Laffoley D and Baxter J M eds 2019 Ocean deoxygenation everyones problem IUCN Report 海洋暖化加劇海洋低氧，更進一步給海洋生物帶來壓力，透過密度和溶解度效應增加洋流分層來限制養分的交換，同時又增加海中生物的代謝需求。Bednaršek N Harvey CJ Kaplan IC Feely RA and Možina J 2016 Pteropods on the edge Cumulative effects of ocean acidification warming and deoxygenation Progress in Oceanography 145 124 Keeling Ralph F and Hernan E Garcia 2002 The change in oceanic O2 inventory associated with recent global warming Proceedings of the National Academy of Sciences 99 12 78487853 根據 IPCC2019 年特別報告，由於海洋化學的變化，物種在整個海洋食物網中的生存能力正受到破壞。隨著海洋暖化，洋流分層間的混合減少，導致海洋生物能取得的氧氣和營養物質減少。 極地冰蓋 直到最近，極地的冰蓋均被視為碳迴圈的惰性部分，基本上在全球氣候模型中受到忽視。但過去 10 年的研究已把這一觀點改變，證明此處有獨特適應性的微生物群落存在、冰蓋中生物地球化學 物理的高速率風化，以及超過 1000 億噸的總有機碳量以及營養物在此儲存和迴圈。 生物地球化學 右圖顯示人類對海洋氮迴圈的一些影響。生物有效性氮 Nb 透過地表徑流或大氣沉降而引入海洋生態系統，導致富營養化、死區的形成和最少含氧區 OMZ 的擴大。人為活動和低氧區所釋放的氮氧化物 N2O NO 會導致大氣的平流層臭氧消耗，造成紫外線輻射升高，而對海洋生物造成損害、酸雨和海洋暖化。海洋暖化導致洋流分層強化、低氧和死區的形成。死區和最少含氧區是厭氧氨氧化菌和反硝化反應的熱點，會導致氮損失 N2 和 N2O）。大氣中二氧化碳濃度升高會讓海水酸化，減少仰賴 pH 值的氮迴圈過程，例如硝化作用，並增強 N2 的固氮作用。 碳酸鈣 霰石是碳酸鈣的一種形式，許多海洋動物用來建造碳酸鹽骨骼和外殼。海水中霰石飽和度越低，生物體建立和維持其骨骼和外殼的難度就越大。下圖顯示 1880 年至 2012 年間海洋表層水霰石飽和度的變化。 舉一例，翼足目是一組廣泛分佈的浮游海螺。對於它們來說，它們需要霰石來製造外殼，霰石由碳酸根離子和溶解的鈣組成。因為海水酸度提高，穩定地減少海水中的過飽和碳酸鹽，霰石難以形成，翼足目動物因而受到極大的影響。 當翼足目動物的外殼浸入 2100 年 pH 值水準的海水中時，它們的外殼在 6 週內幾乎會完全溶解。同樣的，珊瑚、珊瑚藻、鈣板金藻（球石藻）、有孔蟲以及一般的貝類都經歷因海洋酸化而導致的鈣化減少或溶解增加的現象。 FileChanges in aragonite saturation of the worlds oceans 18802012 US EPApng FileEffect of Ocean Acidification on Calcificationsvg 大氣中的二氧化碳濃度越高，海中的翼足目受到因此酸化海水的侵蝕，外殼逐漸遭到溶化。 翼足目動物和蛇尾共同構成北極海中食物網的基礎，兩者都因海洋酸化而受到嚴重破壞。翼足目動物的外殼遭到溶解，蛇尾在重新長出附肢時會失去肌肉量。此外，當蛇尾的卵在特定的酸化條件下，會在幾天內死亡。酸化有可能會從根本上摧毀北極食物網。北極水域正迅速變化中，讓霰石不飽和的情況越來越明顯。北極食物網結構單純，食物鏈從小型生物到大型捕食者間的階段不多。例如翼足目動物是 許多高等捕食者 大型浮游生物、魚、海鳥、鯨魚的關鍵性食物來源。 矽酸鹽 人類農業活動從 400 年前開始興起後，讓岩石和土壤增加曝露的機會，而增加矽酸鹽風化的速度。從土壤中淋溶出的無定形體二氧化矽也隨之增加，導致河水有更高濃度的溶解二氧化矽。相反的，由於大壩後方的淡水矽藻將此二氧化矽吸收，能進入海洋的二氧化矽數量因而減少。由於人為的氮和磷含量增加以及溫暖水域中二氧化矽溶解的增加，反而限制矽質浮游生物的繁殖，對未來海洋中含矽沉積物的形成也產生限制。 一組科學家在 2019 年發布的研究報告，認為海水酸化正把南大洋中矽藻二氧化矽產量降低。New threat from ocean acidification emerges in the Southern Ocean Physorg 20190826Petrou K Baker KG Nielsen DA et al 2019 Acidification diminishes diatom silica production in the Southern Ocean Nature Climate Change 9 781786 FileWOA09 seasurf H4SIO4 AYoolpng 在南冰洋遠洋帶海水中有較高濃度的矽酸 。 碳 隨著移除陸地上二氧化碳的技術和政治挑戰變得更加明顯，海洋也成為全球氣候治理中減碳降排戰略的新 藍色 前線。海洋環境是巴黎協定後的氣候治理中，各項新型碳匯戰略的藍色前線，包含有自然的生態系統管理到全球工業級的技術幹預。去除海洋中的二氧化碳方法包含甚多，Royal SocietyRoyal Academy of Engineering 2018 Greenhouse Gas Removal GESAMP 2019 High level review of a wide range of proposed marine geoengineering techniques in Rep Stud GESAMP 98 IMOFAOUNESCOIOCUNIDOWMOIAEAUNUN Environment UNDPISA Joint Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Environmental Protection Eds P W Boyd and C M G Vivian International Maritime Organization London 但有幾種與去除陸地二氧化碳的關鍵建議類似。海洋鹼化 （把橄欖石等矽酸鹽礦物新增到沿海的海水中，利用化學反應增加二氧化碳的吸收）是增強風化作用的方式， （增強沿海植物吸收二氧化碳的能力）是在沿海重新造林，以及增加海洋生物質（即海藻）的種植。隨之而產生的效益，成為海洋版的生物能源和碳捕集與封存。從管理土壤和森林，進而把濕地、海岸和公海也構想和發展為受管理的去除和儲存碳的場所。 多重壓力源的影響 如果在同一時間有不止一個壓力源存在，則會有放大的效果。Breitburg DL and Riedel GF 2005 Multiple stressors in marine systems In M E Soulé Marine conservation biology the science of maintaining the seas biodiversity Island Press pages 167182 Bopp L Resplandy L Orr JC Doney SC Dunne JP Gehlen M Halloran P Heinze C Ilyina T Seferian R and Tjiputra J 2013 Multiple stressors of ocean ecosystems in the 21st century projections with CMIP5 models Biogeosciences 10 62256245 例如海洋酸化和海洋溫度升高，兩者對海洋生物的綜合影響，其威力遠超過任一單獨因素。Kroeker et al June 2013 Impacts of ocean acidification on marine organisms quantifying sensitivities and interaction with warming Glob Chang Biol 19 6 18841896Harvey BP GwynnJones D and Moore PJ 2013 Metaanalysis reveals complex marine biological responses to the interactive effects of ocean acidification and warming Ecology and evolution 3 4 10161030 Nagelkerken Global alteration of ocean ecosystem functioning due to increasing human CO2 emissions PNAS vol 112 no 43 2015 雖然二氧化碳升高對海洋生態系統產生的全部影響仍在記錄之中，但大量研究的結果顯示，主要由二氧化碳和其他溫室氣體排放驅動的海洋酸化，加上海洋溫度升高，對海洋生命和環境的影響是複合式的。這種影響遠超過任何一種單一的因素。Harvey et al April 2013 Metaanalysis reveals complex marine biological responses to the interactive effects of ocean acidification and warming Ecol Evol 3 4 10161030 此外，海洋暖化會讓洋流分層強化，透過密度和溶解度效應，而限制營養物質交換，加劇海洋低氧現象，成為海洋生物的額外壓力源，卻又同時增加代謝的需求。 目前已有綜合分析對海洋酸化、暖化和低氧對海洋影響的方向和幅度做量化的工作，Gruber Nicolas Warming up turning sour losing breath ocean biogeochemistry under global change Philosophical Transactions of the Royal Society of London A Mathematical Physical and Engineering Sciences 3691943 2011 19801996Anthony et al May 2011 Ocean acidification and warming will lower coral reef resilience Global Change biology Volume 17 Issue 5 Pages 17981808 並透過做進一步的檢驗。中型生態池把這些壓力源的相互作用加以模擬，發現會對海洋食物網產生災難性的影響，即任何因二氧化碳增加而讓食物網中初級生物（如海藻）及二級生物（如草食性無脊椎生物）所增加的產量，遠不及第三級生物消耗的速度。Goldenberg Silvan U et al 2017 Boosted food web productivity through ocean acidification collapses under warming Global Change BiologyPistevos Jennifer CA et al 2015 Ocean acidification and global warming impair shark hunting behaviour and growth Scientific reports 5 16293 變革驅動力 海洋生態系統的動態變化受到社會經濟活動（例如捕魚、汙染）和人類引起的生物物理變化（例如溫度、海洋酸化）的影響，並透過相互作用，回過頭來嚴重影響海洋生態系統及人類創造的生態系統服務。對這些直接（或密切）的相互作用產生了解，是實現可持續利用海洋生態系統的重要一步。然而，密切的互動嵌入在更廣泛的社會經濟背景中，例如透過貿易和金融、人口遷移和技術進步的經濟，在全球運作和互動中，又對密切的互動發生影響。 移動基線 研究海洋生態系統會發生的情況，因為要衡量變化，就必須根據之前的參考點（基線），而這基線可能代表的是生態系統在更早前已發生過重大變化的結果。Pauly Daniel 1995 Anecdotes and the shifting baseline syndrome of fisheries Trends in ecology evolution 10 10 430 例如研究人員評估目前極度枯竭的漁業，他們所使用的是自己職業生涯開始時的漁業狀況作為基線，而非根本未開發或是未被濫捕前的狀態。在數百年前曾充滿特定物種的地區可能已經歷過長期衰退，但所使用的只是這個物種在幾十年前的水準作為參考點。使用這種方式，就會把生態系統或物種在很長的時間內，曾發生的大幅下降事實給掩蓋，這樣的謬誤在以往發生，現在也照樣會發生。當新一代人再次定義自然或未開發的事物時，就會失去對變化的感知。 參見 人類世 海洋垃圾帶 海洋廢棄物 海洋碳迴圈 ，由聯合國政府間氣候變化專門委員會提出 世界海洋日 參考文獻 分類：人類對環境的影響 分類：海洋生物學