几周后，在塔斯马尼亚海岸附近的水域，海洋生态学家乔尼·斯塔克澳大利亚南极部门一个由生物学家和技术人员组成的团队将组装一个水下实验室。一旦他们将技术连接起来并运行起来，他们就会迅速拆开软管、仪器、泵和塑料面板，并把它们装进箱子里。这仅仅是一次彩排，而且比今年晚些时候在南极洲的演出要温和得多。
他们的任务吗?
“我们将在海底建造一个生物穹顶，里面有未来的海洋，”项目的共同负责人、澳大利亚海洋生物学家唐娜·罗伯茨(Donna Roberts)宣称南极气候与生态系统合作研究中心．
他们将在澳大利亚政府凯西站以南的南极小海湾的冰冻外壳下20米的实验室里，罗伯茨、斯塔克、他们的同事将从当地海底群落中挑选出一些植物和动物，并在2100年之前将其引入酸性更强的海水环境中。在接下来的4个月里，科学家们将通过一个脐带系统来维持舱内的人工条件，脐带系统通过在3米厚的冰层上钻一个洞来补给。他们的实验结果将有助于阐明未来气候变化的一个关键问题:海水化学成分的急剧变化会对海洋生物学产生什么影响?
澳大利亚研究项目是南极洲和北极的科学家进行的少数人，其中海洋酸化的现实 - 所谓的其他二氧化碳问题- 预计将首先感受到，很快和努力。那是因为较冷的海水吸气并从大气中留下更多的二氧化碳而不是温暖的水域。这造成了更高水平的酸度，并威胁着一系列的生物 - 从微小的浮游动物到海胆和海星 - 这可能难以建造壳体或在较低的水域中繁殖。
寒冷的极地海洋处于数百万年来海洋化学变化最剧烈的前沿。
科学家说寒冷的极地海洋是在数百万年来海洋化学变化最剧烈的前沿．
“在北极和南大洋，变化发生得非常快，”挪威水资源研究所的理查德·贝勒比(Richard Bellerby)说北极监测和评估计划酸化摘要和领导者一项正在进行的南大洋酸化研究．根据贝勒比的说法，北极报告的文件表明，“我们已经越过了北极一些重要的地球化学和生物阈值”，其中包括北极大陆架底部的区域，由于较高的酸度和较低的含氧量，现在已经不适合一些海洋生物生存。连同冰盖的变化和冰盖融化后海洋的恢复，它们导致了许多地区物种多样性的变化。
Bellerby说:“我们面临的挑战是了解生态系统的基线和自然运行方式。”“因为我们现在观察的是一个正在经历快速变化的系统，所以尽快获得知识是至关重要的。我们越早了解到这一点，我们对未来管理保护这些已经敏感的地区就越有信心。”
海洋的二氧化碳吸收已被翻译成26％的海洋酸度增加。
到目前为止，200多年来大量燃烧化石燃料所产生的人类活动产生的二氧化碳中，约有三分之一已经被海洋吞没，导致海水的pH值下降0.1个单位政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change)称。一个主要的摘要报告国际科学理事会去年11月发表的一篇文章指出，到目前为止，海洋吸收的二氧化碳已经转化为工业时代海洋酸度增加了26%。到2100年，如果人类继续按照目前的排放路线发展，这一变化预计将上升到170%。随着大气中的二氧化碳浓度达到数百万年来从未见过的水平，世界海洋中的碳酸盐离子将很快减少，而碳酸盐离子是海洋生物组装碳酸钙外壳和骨骼的关键组成部分。
北极专家警告称，到2018年，北极10%的表层水将对文石(碳酸钙的一种形式)具有腐蚀性，在这种恶劣的环境下会在本世纪末覆盖整个北冰洋吗．同样的20世纪30年代，南海的部分地区预计冬季．
2012年11月，英国南极调查发表了第一个证据这种变化已经影响了海洋生物。2008年研究巡航中收集的样品显示，在南海的口袋中发生了微小的海洋蜗牛，Pteropods的壳，在南洋的口袋中发生了更多的腐蚀性条件。
澳大利亚南极部的斯塔克说:“我们只讨论10到20年两极的表层水将是不饱和的”——也就是说，缺乏用于形成文石的碳酸盐离子。“在这些条件下，文石可能会变得脆弱，并开始溶解。目前还没有很多研究表明哪些生物体会感受到它——这还只是早期阶段，但翼足类动物就是其中之一．极地生态系统可能是海洋其他部分发生的事情的金丝雀。”
一位研究人员说，“极地生态系统可能是大海的其他地区发生的内容。
斯塔克说，也许生物将生存，但贝壳损坏或较弱。“对于发达的动物生长，试图从水中提取金龙，它会采取更多的能量，”他指出，“它具有较少的生殖和生存能源，用于增长和发展。”
贝勒比认为，一些物种，比如翼足类，将“在竞争中被排挤出特定的生态系统”，这将对海洋食物网产生深远的影响。另一些可能存活下来并茁壮成长，比如贻贝和其他双壳类动物，它们在pH值较低的水中生活得很好。
“所以我们有这种相互作用，这些多重压力，”Bellerby说。“生产力将如何变化?”气候变暖、环流、冰盖覆盖的时间和范围将如何影响食物供应?这并不像跨过一个特定的酸化门槛那么简单，你必须考虑整个过程。”
迄今为止，实验室水族馆的限制阻碍了人们把握大局的努力。人工条件永远无法模拟复杂的海洋生态系统的复杂性——各种物种未经测试的耐受性和适应性;海底沉积物等天然缓冲层在吸收和抵消变化方面的效率;在新的情况下，哪种人口会赢，哪种人口会输。
在凯西站的海冰下的实验是通过将“实验室的实验室”征服这些障碍而不是将生态系统带到实验室来征服这些障碍的一部分，“罗伯茨说。“我们希望了解整个社区如何应对。我们的假设是需要碳酸钙[构建和维持壳或骨骼]的东西会做得不佳，但植物将受到刺激。有趣的是对社区的响应总和是较大的。“
北方的科学家也突破了实验室，发射了一系列巨大的浮动外壳研究人员对挪威、芬兰和瑞典的峡湾进行了研究，研究了酸性环境对更广泛的海洋生物群落的影响。他们最初的发现之一这是一个小浮游生物在新的条件下大写和茁壮成长，但以牺牲更大的物种为代价，一个单独的变化可以从千斤顶上扔掉海洋生态系统。
考虑到在极地环境中工作的挑战，南极项目是迄今为止最雄心勃勃的努力。
唐娜·罗伯茨的南极项目是一个进化家族的最新成员原位实验使用自由海洋二氧化碳浓缩(force)加州研发的技术蒙特雷湾水族馆研究所．虽然现在有FOCE实验在其他三个海洋地点进行，在加利福尼亚海岸，在地中海，和在澳大利亚大堡礁的珊瑚浅滩-羽翼未丰的南极项目(“antFOCE”)是迄今为止最雄心勃勃的努力，考虑到在极地环境中工作的巨大挑战。
为了建造实验室，斯塔克和七个其他潜水员将通过冰近冻结水 - 每天四次近距离散热 - 大约1.5摄氏度 - 一小时，关于任何人都可以安全地忍受惩罚环境的限制。
他们将建造四个咖啡桌大小的聚碳酸酯室，并将它们固定在海底。其中两个室将作为控制，跟踪自然条件，主要是pH值水平。与此同时，两个活动室不断地被海水与二氧化碳混合，达到本世纪初大气中预期的水平大约是百万分之900，假设人类的速度继续降低当前的高排放轨迹。
2100年的化学情景相当于比今天环境海洋的pH值低7.8 - 0.4个pH单位，通过测试室技术不断校准和调整，以保持预测的未来酸度。由于pH值7.8刚好是有壳生物在海底火山喷口周围自然低pH值水域生存能力的临界点，罗伯茨说:“看看会发生什么将是有趣的。”
过滤器会阻止较大的鱼进入，但除此之外，这些房间是多孔的，有自然光、海水、营养物质和微小生物的流动，并坐在未受干扰的沉淀物上，一些专家认为，这些沉淀物可能提供了缓冲，以抵御更高的酸度的影响。
Bellerby说，在一个能够捕捉自然物理和生物条件的环境中进行这些实验，对于获得如何管理未来的有意义的洞察力至关重要。但他表示:“这让剔除结果变得更具挑战性。”“你会失去一定程度的控制，但这是快速学习曲线的一部分。”
这是一项复杂的、充满后勤保障的、昂贵的科学。凯西站的实验将花费大约550万美元，包括运输和后勤支持团队在南极洲。一旦冰山掠过，最新的实验就可能毁于一旦。“我们非常兴奋，”罗伯茨说。“一些回报最高的科学也存在一些风险最高的科学。”