Dodelik ernstig: suur oseane en wat ons moet doen

deur Mark J. Spalding, President van The Ocean Foundation

Verlede week was ek in Monterey, Kalifornië vir die 3de Internasionale Simposium oor die Oseaan in 'n hoë CO2-wêreld, wat gelyktydig was met die BLOU Oseaan-rolprentfees by die hotel langsaan (maar dit is 'n heel ander storie om te vertel). By die simposium het ek by honderde ander deelnemers aangesluit om te leer oor die huidige stand van kennis en potensiële oplossings om die uitwerking van verhoogde koolstofdioksied (CO2) op die gesondheid van ons oseane en die lewe daarbinne aan te spreek. Ons noem die gevolge oseaanversuring omdat die pH van ons see laer word en dus suurder word, met aansienlike potensiële skade aan seestelsels soos ons dit ken.

Suurvorming

Die 2012 High CO2-vergadering was 'n groot sprong vanaf die 2de vergadering in Monaco in 2008. Meer as 500 deelnemers en 146 sprekers, wat 37 nasies verteenwoordig, is bymekaargekom om die kwessies te bespreek. Dit het 'n eerste groot insluiting van sosio-ekonomiese studies ingesluit. En, terwyl die primêre fokus steeds was op seelewe-organismes se reaksies op oseaanversuring en wat dit vir die seestelsel beteken, was almal dit eens dat ons kennis oor effekte en potensiële oplossings baie gevorder het in die afgelope vier jaar.

Op my beurt het ek in verwondering gesit terwyl die een wetenskaplike na die ander 'n geskiedenis gegee het van die wetenskap rondom oseaanversuring (OA), inligting oor die huidige stand van wetenskapkennis oor OA, en ons eerste idees van besonderhede oor die ekosisteem en ekonomiese gevolge van 'n warmer oseaan wat suurder is en laer suurstofvlakke het.

Soos Dr. Sam Dupont van die Sven Lovén Sentrum vir Mariene Wetenskappe – Kristineberg, Swede gesê het:

Wat weet ons?

Oseaanversuring is werklik
Dit kom direk van ons koolstofvrystellings
Dit gebeur vinnig
Die impak is seker
Uitsterwings is seker
Dit is reeds sigbaar in die stelsels
Verandering sal plaasvind

Warm, suur en asemloos is almal simptome van dieselfde siekte.

Veral wanneer dit met ander siektes gekombineer word, word OA 'n groot bedreiging.

Ons kan baie veranderlikheid verwag, sowel as positiewe en negatiewe oordrag-effekte.

Sommige spesies sal gedrag onder OA verander.

Ons weet genoeg om op te tree

Ons weet 'n groot katastrofiese gebeurtenis kom

Ons weet hoe om dit te voorkom

Ons weet wat ons nie weet nie

Ons weet wat ons moet doen (in die wetenskap)

Ons weet waarop ons sal fokus (oplossings bring)

Maar ons moet voorbereid wees op verrassings; ons het die stelsel so heeltemal versteur.

Dr. Dupont het sy kommentaar afgesluit met 'n foto van sy twee kinders met 'n kragtige en treffende twee sinne-stelling:

Ek is nie 'n aktivis nie, ek is 'n wetenskaplike. Maar ek is ook 'n verantwoordelike pa.

Die eerste duidelike stelling dat CO2-akkumulasie in die see "moontlike katastrofiese biologiese gevolge" kan hê, is in 1974 gepubliseer (Whitfield, M. 1974. Ophoping van fossiel CO2 in die atmosfeer en in die see. Nature 247:523-525.). Vier jaar later, in 1978, is die direkte koppeling van fossielbrandstowwe aan CO2-opsporing in die see vasgestel. Tussen 1974 en 1980 het talle studies begin om die werklike verandering in die alkaliniteit van die oseaan te demonstreer. En uiteindelik, in 2004, het die spook van oseaanversuring (OA) deur die wetenskaplike gemeenskap in die algemeen aanvaar, en die eerste van die hoë CO2-simposia is gehou.

Die volgende lente is die mariene befondsers ingelig by hul jaarlikse vergadering in Monterey, insluitend 'n veldbesoek om 'n paar voorpuntnavorsing by die Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) te sien. Ek moet daarop let dat die meeste van ons herinner moes word aan wat die pH-skaal beteken, alhoewel dit gelyk het asof almal onthou dat hulle die lakmoespapier gebruik het om vloeistowwe in middelskoolwetenskapklaskamers te toets. Gelukkig was die kenners bereid om te verduidelik dat die pH-skaal van 0 tot 14 is, met 7 wat neutraal is. Hoe laer die pH, beteken laer alkaliniteit, of meer suur.

Op hierdie stadium het dit duidelik geword dat die vroeë belangstelling in see-pH 'n paar konkrete resultate opgelewer het. Ons het 'n paar geloofwaardige wetenskaplike studies, wat vir ons sê dat soos die pH van die see daal, sommige spesies sal floreer, sommige oorleef, sommige word vervang, en baie gaan uitsterf (die verwagte resultaat is verlies aan biodiversiteit, maar 'n instandhouding van biomassa). Hierdie breë gevolgtrekking is die resultaat van laboratoriumeksperimente, veldblootstellingseksperimente, waarnemings by natuurlike hoë CO2-liggings en studies wat gefokus is op fossielrekords van vorige OA-gebeure in die geskiedenis.

Wat ons weet uit vorige Oseaanversuringsgebeure

Alhoewel ons veranderinge in seechemie en see-oppervlaktemperatuur oor die 200 jare sedert die industriële rewolusie kan sien, moet ons verder teruggaan in tyd vir 'n kontrolevergelyking (maar nie te ver terug nie). Die Pre-Kambriese tydperk (die eerste 7/8s van die Aarde se geologiese geskiedenis) is dus geïdentifiseer as die enigste goeie geologiese analoog (indien vir geen ander rede as soortgelyke spesies nie) en sluit sommige tydperke met 'n laer pH in. Hierdie vorige tydperke het 'n soortgelyke hoë CO2-wêreld ervaar met laer pH, laer suurstofvlakke en warmer see-oppervlaktemperature.

Daar is egter niks in die historiese rekord wat gelyk is aan ons nie huidige tempo van verandering van pH of temperatuur.

Die laaste dramatiese oseaanversuringsgebeurtenis staan ​​bekend as PETM, of die Paleoseen-Eoseen Termiese Maksimum, wat 55 miljoen jaar gelede plaasgevind het en is ons beste vergelyking. Dit het vinnig gebeur (oor ongeveer 2,000 50,000 jaar) dit het vir XNUMX XNUMX jaar aangehou. Ons het sterk data/bewyse daarvoor - en daarom gebruik wetenskaplikes dit as ons beste beskikbare analoog vir 'n massiewe koolstofvrystelling.

Dit is egter nie 'n perfekte analoog nie. Ons meet hierdie vrystellings in petagramme. PgC is petagrams van koolstof: 1 petagram = 1015 gram = 1 biljoen metrieke ton. Die PETM verteenwoordig 'n tydperk toe 3,000 270 PgC oor 'n paar duisend jaar vrygestel is. Wat saak maak, is die tempo van verandering in die afgelope 5,000 jaar (die industriële revolusie), aangesien ons 1 1 PgC koolstof in ons planeet se atmosfeer gepomp het. Dit beteken dat die vrystelling toe 9 PgC y-1 was in vergelyking met die industriële rewolusie, wat XNUMX PgC y-XNUMX is. Of, as jy net 'n volkereg ou soos ek is, vertaal dit na die skerp werklikheid dat wat ons in net minder as drie eeue gedoen het 10 keer erger as wat die uitsterwingsgebeure in die see by PETM veroorsaak het.

Die PETM-oseaneversuringsgebeurtenis het groot veranderinge in die wêreldwye oseaanstelsels veroorsaak, insluitend sommige uitsterwings. Interessant genoeg dui die wetenskap aan dat die totale biomassa ongeveer gelyk gebly het, met dinoflagellaatblomme en soortgelyke gebeurtenisse wat die verlies van ander spesies vergoed het. In totaal toon die geologiese rekord 'n wye reeks gevolge: bloeisels, uitsterwings, omset, verkalkingsveranderinge en dwerggroei. OA veroorsaak dus 'n beduidende biotiese reaksie selfs wanneer die tempo van verandering baie stadiger is as ons huidige tempo van koolstofvrystellings. Maar omdat dit baie stadiger was, is die "toekoms onbekende gebied in die evolusionêre geskiedenis van die meeste moderne organismes."

Dus, hierdie antropogeniese OA-gebeurtenis sal maklik die impak van PETM oortref. EN, ons moet verwag om veranderinge te sien in hoe verandering plaasvind omdat ons die stelsel so versteur het. Vertaling: Verwag om verras te wees.

Ekosisteem en Spesies reaksie

Oseaanversuring en temperatuurverandering het albei koolstofdioksied (CO2) as 'n drywer. En hoewel hulle interaksie kan hê, loop hulle nie parallel nie. Veranderinge in pH is meer lineêr, met kleiner afwykings, en is meer homogeen in verskillende geografiese ruimtes. Temperatuur is baie meer veranderlik, met wye afwykings, en is aansienlik veranderlik ruimtelik.

Temperatuur is die dominante drywer van verandering in die see. Dit is dus nie 'n verrassing dat verandering 'n verskuiwing in verspreiding van spesies veroorsaak in die mate wat hulle kan aanpas nie. En ons moet onthou dat alle spesies perke het aan akklimatiseringskapasiteit. Sommige spesies bly natuurlik meer sensitief as ander omdat hulle nouer temperatuurgrense het waarin hulle floreer. En, soos ander stressors, verhoog temperatuuruiterstes sensitiwiteit vir die gevolge van hoë CO2.

Die pad lyk soos volg:

CO2-vrystellings → OA → biofisiese impak → verlies aan ekosisteemdienste (bv. 'n rif sterf, en stop nie meer stormvloede nie) → sosio-ekonomiese impak (wanneer die stormvloed die dorpspier uithaal)

Let terselfdertyd op dat die vraag na ekosisteemdienste toeneem met bevolkingsgroei en toenemende inkomste (rykdom).

Om na die gevolge te kyk, het wetenskaplikes verskeie versagtingscenario's (verskillende tempo's van pH-verandering) ondersoek in vergelyking met die handhawing van die status quo wat die risiko loop:

Vereenvoudiging van diversiteit (tot 40%), en dus 'n vermindering van ekosisteemkwaliteit
Daar is min of geen impak op oorvloed nie
Gemiddelde grootte van verskeie spesies neem af met 50%
OA veroorsaak verskuiwing weg van dominansie deur verkalkers (organismes wie se struktuur uit kalsium-gebaseerde materiaal gevorm is):

Geen hoop vir oorlewing van korale wat heeltemal afhanklik is van water by 'n sekere pH om te oorleef nie (en vir kouewaterkorale sal warmer temperature die probleem vererger);
Buikpotiges (dundop seeslakke) is die sensitiefste van die weekdiere;
Daar is 'n groot impak op eksoskeletdraende ongewerwelde waterdiere, insluitend verskeie spesies weekdiere, skaaldiere en stekelhuidigen (dink mossels, krewe en egels)
Binne hierdie kategorie spesies is geleedpotiges (soos garnale) nie so sleg af nie, maar daar is 'n duidelike teken van hul afname

Ander ongewerwelde diere pas vinniger aan (soos jellievisse of wurms)
Visse, nie so baie nie, en visse het dalk ook geen plek om na te migreer nie (byvoorbeeld in SE Australië)
Sommige sukses vir mariene plante wat kan floreer met die verbruik van CO2
Sommige evolusie kan op relatief kort tydskale plaasvind, wat hoop kan beteken
Evolusionêre redding deur minder sensitiewe spesies of populasies binne spesies van staande genetiese variasie vir pH-verdraagsaamheid (ons kan dit sien uit teeleksperimente; of van nuwe mutasies (wat skaars is))

Die sleutelvraag bly dus: Watter spesie sal deur OA geraak word? Ons het 'n goeie idee van die antwoord: tweekleppige, skaaldiere, roofdiere van verkalkers, en top roofdiere in die algemeen. Dit is nie moeilik om te dink hoe ernstig die finansiële gevolge vir die skulpvis-, seekos- en duiktoerismebedrywe alleen sal wees nie, nog minder ander in die netwerk van verskaffers en dienste. En in die lig van die omvang van die probleem, kan dit moeilik wees om op oplossings te fokus.

Wat ons reaksie behoort te wees

Stygende CO2 is die hoofoorsaak (van die siekte) [maar soos rook, is dit baie moeilik om die roker te laat ophou]

Ons moet die simptome behandel [hoë bloeddruk, emfiseem]
Ons moet ander stressors verminder [besnoei op drink en ooreet]

Die vermindering van die bronne van oseaanversuring vereis volgehoue ​​pogings om bronne te verminder op beide die globale en die plaaslike skaal. Wêreldwye koolstofdioksiedvrystellings is die grootste aandrywer van seeversuring op die skaal van die wêreld se oseaan, so ons moet dit verminder. Plaaslike toevoegings van stikstof en koolstof uit puntbronne, niepuntbronne en natuurlike bronne kan die uitwerking van seeversuring vererger deur toestande te skep wat pH-verlagings verder versnel. Afsetting van plaaslike lugbesoedeling (spesifiek koolstofdioksied, stikstof en swaeloksied) kan ook bydra tot verlaagde pH en versuring. Plaaslike optrede kan help om die tempo van versuring te vertraag. Dus, ons moet sleutel antropogeniese en natuurlike prosesse wat bydra tot versuring, kwantifiseer.

Die volgende is prioriteite, korttermyn-aksie-items om die versuring van die see aan te spreek.

1. Verminder die wêreldwye vrystelling van koolstofdioksied vinnig en aansienlik om die versuring van ons oseane te versag en om te keer.
2. Beperk voedingstofvrystellings wat seewater binnedring vanaf klein en groot rioolstelsels op die terrein, munisipale afvalwaterfasiliteite en landbou, en beperk dus die stressors op seelewe om aanpassing en oorlewing te ondersteun.
3. Implementeer doeltreffende skoonwatermonitering en beste bestuurspraktyke, asook hersien bestaande en/of neem nuwe waterkwaliteitstandaarde aan om dit relevant te maak vir oseaanversuring.
4. Ondersoek selektiewe teling vir oseaanversuringverdraagsaamheid by skulpvis en ander kwesbare mariene spesies.
5. Identifiseer, monitor en bestuur die mariene waters en spesies in potensiële toevlugsoorde van seeversuring sodat hulle gelyktydige spanning kan verduur.
6. Verstaan ​​die verband tussen waterchemie-veranderlikes en skulpvisproduksie en oorlewing in broeiplekke en in die natuurlike omgewing, wat samewerking tussen wetenskaplikes, bestuurders en skulpviskwekers bevorder. En vestig 'n noodwaarskuwing en reaksievermoë wanneer monitering 'n styging in lae pH-water aandui wat sensitiewe habitat- of skulpvisbedryfbedrywighede bedreig.
7. Herstel seegras, mangroves, moerasgras ens. wat opgeloste koolstof in mariene waters sal opneem en bind en plaaslik voorkom (of stadige) veranderinge in die pH van daardie mariene waters
8. Leer die publiek oor die probleem van oseaanversuring en die gevolge daarvan vir mariene ekosisteme, ekonomie en kulture

Die goeie nuus is dat vordering gemaak word op al hierdie fronte. Wêreldwyd werk tienduisende mense daaraan om kweekhuisgasvrystellings (insluitend CO2) op internasionale, nasionale en plaaslike vlak te verminder (item 1). En in die VSA is item 8 die primêre fokus van 'n koalisie van NRO's wat deur ons vriende by Ocean Conservancy gekoördineer word. Vir item 7, TOF-gashere ons eie poging om beskadigde seegras weivelde te herstel. Maar, in 'n opwindende ontwikkeling vir items 2-7, werk ons ​​saam met belangrike staatsbesluitnemers in vier kusstate om wetgewing te ontwikkel, te deel en in te stel wat ontwerp is om OA aan te spreek. Die bestaande uitwerking van oseaanversuring op skulpvis en ander seelewe in Washington en Oregon se kuswaters het op verskeie maniere tot optrede geïnspireer.

Al die sprekers by die konferensie het dit duidelik gemaak dat meer inligting nodig is - veral oor waar pH vinnig verander, watter spesie sal kan floreer, oorleef of aanpas, en plaaslike en streekstrategieë wat werk. Terselfdertyd was die wegneemles dat al weet ons nie alles wat ons oor seeversuring wil weet nie, ons stappe kan en moet neem om die uitwerking daarvan te versag. Ons sal voortgaan om met ons skenkers, adviseurs en ander lede van die TOF-gemeenskap saam te werk om die oplossings te ondersteun.