加拿大阿卡迪亞大學的研究團隊在義大利佛羅倫斯舉行的實驗生物學學會會議上發表了一項研究成果，揭示了海洋酸化對頭足類動物的驚人影響。初步數據顯示，在二氧化碳濃度與本世紀末預測值相似的水域中飼養的魷魚，其腦容量最多可減少50%，這將直接影響它們的捕獵和生存能力。
這項由加勒特·艾倫博士領導的研究聚焦於大鰭礁魷（ Sepioteuthis lessoniana），這種魷魚被認為是地球上最聰明的無脊椎動物之一，其神經元數量堪比一隻狗。大氣中二氧化碳含量增加導致的海洋酸化早已被證實會對許多海洋生物造成危害，但這項研究揭示了一種先前未知的神經系統影響，這種影響可能會危及整個鞘亞綱（Coleoidea），該亞綱還包括章魚和烏賊。
實驗是這樣進行的。
為了模擬未來的環境，科學家設定了兩個平行的水箱：一個水箱的pH值與目前海洋的pH值相同（8,2），另一個水箱的pH值為7,8，這是根據最悲觀的氣候情境預測的2100年海洋pH值。剛孵化的魷魚在這兩個水箱中飼養90天后，取下它們的頭部，利用擴散磁振造影（dMRI）進行分析。
在對比圖像時，研究團隊發現了一個驚人的事實。 「我立刻意識到它們的腦容量只有原來的一半，我不得不修改軟體的診斷程序，」艾倫坦言。暴露於較高二氧化碳濃度的樣本腦容量平均減少了49%，而整體體型並未發生顯著變化，這排除了腦容量縮小是由於體型較小造成的可能性。
視覺區域受影響最大
詳細分析顯示，受影響最嚴重的區域是負責處理視覺訊息的區域。與對照組魷魚相比，這些魷魚的視葉減少了52%，視束減少了62%。由於這些動物幾乎完全依賴視覺來定位和捕獲獵物，因此其後果立竿見影：它們的捕獵行為急劇下降。
事實上，這項研究建立在同一團隊先前的研究基礎上，該團隊先前的研究已經證實，幼體在急性暴露於高濃度二氧化碳環境僅2天后，其捕獵行為減少了65%；而從孵化開始持續暴露於高濃度二氧化碳環境90天后，其捕獵行為減少了42%。艾倫認為，視力下降並非由於視網膜受損（視網膜看起來完好無損），而是由於視葉萎縮，阻礙了影像的解讀。
可能的原因和未來後果
研究人員目前仍未對這種現象給予確切解釋，但他們正在考慮兩個主要假設。一方面，大腦能量不足可能導致神經元無法正常運作；另一方面，過量二氧化碳引起的氧化壓力可能會傷害神經細胞。無論哪種情況，結果都是大腦無法充分傳遞訊息，導致異常的飲食行為。
這些發現對頭足類動物的未來敲響了警鐘，頭足類動物是海洋食物網中的關鍵類群。如果海洋酸化繼續以目前的速度發展，像魷魚這樣的高智商物種的認知能力和生存能力可能會下降，進而對整個生態系統產生連鎖反應。艾倫的團隊將繼續研究，以確定其他海洋無脊椎動物是否也遭受類似的損害，以及它們是否有適應的空間。