الخطورة القاتلة: المحيطات الحمضية وما يجب أن نفعله

بقلم مارك جيه سبالدينج ، رئيس مؤسسة المحيط

في الأسبوع الماضي كنت في مونتيري ، كاليفورنيا لحضور حفل الندوة الدولية الثالثة حول المحيطات في عالم مرتفع ثاني أكسيد الكربون، والذي كان متزامنًا مع مهرجان بلو أوشن السينمائي في الفندق المجاور (لكن هذه قصة أخرى كاملة يجب سردها). في الندوة ، انضممت إلى مئات الحاضرين الآخرين للتعرف على الحالة الحالية للمعرفة والحلول المحتملة لمعالجة آثار ارتفاع ثاني أكسيد الكربون (CO2) على صحة محيطاتنا والحياة بداخلها. نحن نطلق على عواقب تحمض المحيطات لأن درجة الحموضة في محيطنا آخذة في الانخفاض وبالتالي تصبح أكثر حمضية ، مع احتمال حدوث ضرر كبير لأنظمة المحيطات كما نعرفها.

تحمض المحيطات

كان اجتماع ثاني أكسيد الكربون لعام 2012 قفزة هائلة عن الاجتماع الثاني في موناكو عام 2. اجتمع أكثر من 2 مشارك و 2008 متحدثًا يمثلون 500 دولة لمناقشة القضايا المطروحة. تضمنت أول إدراج رئيسي للدراسات الاجتماعية والاقتصادية. وبينما كان التركيز الأساسي لا يزال على استجابات الكائنات الحية البحرية لتحمض المحيطات وما يعنيه ذلك لنظام المحيطات ، اتفق الجميع على أن معرفتنا بالآثار والحلول المحتملة قد تقدمت بشكل كبير في السنوات الأربع الماضية.

من ناحيتي ، جلست في ذهول شديد حيث قدم عالم تلو الآخر تاريخًا للعلم حول تحمض المحيطات (OA) ، ومعلومات عن الحالة الحالية للمعرفة العلمية حول الزراعة العضوية ، وتلميحاتنا الأولى بالتفاصيل حول النظام البيئي والعواقب الاقتصادية من المحيط الأكثر دفئًا والذي يكون أكثر حموضة ويحتوي على مستويات أكسجين أقل.

كما قال الدكتور سام دوبون من مركز سفين لوفين لعلوم البحار - كريستينبيرج ، السويد:

ما الذي نعرفه؟

تحمض المحيطات أمر حقيقي
إنه يأتي مباشرة من انبعاثات الكربون لدينا
إنه يحدث بسرعة
التأثير مؤكد
الانقراضات مؤكدة
إنه مرئي بالفعل في الأنظمة
التغيير سيحدث

الحارة والحامضة وضيق التنفس كلها أعراض للمرض نفسه.

خاصة عندما يقترن بأمراض أخرى ، يصبح الزراعة العضوية تهديدًا كبيرًا.

يمكننا أن نتوقع الكثير من التباين ، بالإضافة إلى الآثار المرحلية الإيجابية والسلبية.

بعض الأنواع ستغير السلوك في ظل الزراعة العضوية.

نحن نعرف ما يكفي للعمل

نحن نعلم أن حدثًا كارثيًا قادمًا

نحن نعرف كيف نمنعه

نحن نعلم ما لا نعرفه

نحن نعلم ما يجب علينا فعله (في العلم)

نحن نعلم ما سنركز عليه (تقديم الحلول)

لكن يجب أن نكون مستعدين للمفاجآت. لقد أزعجنا النظام تمامًا.

ختم الدكتور دوبون تعليقاته بصورة لطفليه ببيان مؤلف من جملة قوية ومذهلة:

أنا لست ناشطة ، أنا عالم. لكنني أيضًا أب مسؤول.

تم نشر أول بيان واضح مفاده أن تراكم ثاني أكسيد الكربون في البحر يمكن أن يكون له "عواقب بيولوجية كارثية محتملة" في عام 2 (ويتفيلد ، م 1974. تراكم أحافير ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وفي البحر. Nature 247: 523-525.). بعد أربع سنوات ، في عام 1978 ، تم إنشاء الارتباط المباشر للوقود الأحفوري باكتشاف ثاني أكسيد الكربون في المحيط. بين عامي 2 و 1974 ، بدأت العديد من الدراسات لإثبات التغيير الفعلي في قلوية المحيطات. وأخيرًا ، في عام 1980 ، أصبح شبح تحمض المحيطات (OA) مقبولًا من قبل المجتمع العلمي عمومًا ، وعُقدت أولى ندوات ثاني أكسيد الكربون عالية.

في الربيع التالي ، تم إطلاع الممولين البحريين في اجتماعهم السنوي في مونتيري ، بما في ذلك رحلة ميدانية لمشاهدة بعض الأبحاث المتطورة في معهد أبحاث الأحياء المائية بخليج مونتيري (MBARI). يجب أن أشير إلى أنه يجب تذكير معظمنا بما يعنيه مقياس الأس الهيدروجيني ، على الرغم من أن الجميع بدا وكأنهم يتذكرون استخدام ورقة عباد الشمس لاختبار السوائل في فصول العلوم بالمدارس الإعدادية. لحسن الحظ ، كان الخبراء على استعداد لتوضيح أن مقياس الأس الهيدروجيني يتراوح من 0 إلى 14 ، مع كون الرقم 7 محايدًا. كلما انخفض الرقم الهيدروجيني ، يعني انخفاض القلوية ، أو زيادة الحموضة.

في هذه المرحلة ، أصبح من الواضح أن الاهتمام المبكر بدرجة حموضة المحيطات قد أدى إلى بعض النتائج الملموسة. لدينا بعض الدراسات العلمية الموثوقة ، والتي تخبرنا أنه مع انخفاض درجة الحموضة في المحيط ، ستزدهر بعض الأنواع ، ويبقى بعضها على قيد الحياة ، وبعضها ينقرض ، وينقرض الكثير (النتيجة المتوقعة هي فقدان التنوع البيولوجي ، ولكن الحفاظ على الكتلة الحيوية). هذا الاستنتاج العام هو نتيجة التجارب المعملية ، وتجارب التعرض الميداني ، والملاحظات في مواقع ثاني أكسيد الكربون عالية بشكل طبيعي ، والدراسات التي ركزت على السجلات الأحفورية من أحداث الزراعة العضوية السابقة في التاريخ.

ما نعرفه من أحداث سابقة لتحمض المحيطات

بينما يمكننا أن نرى التغييرات في كيمياء المحيطات ودرجة حرارة سطح البحر على مدار 200 عام منذ الثورة الصناعية ، نحتاج إلى العودة إلى الوراء في الوقت المناسب لإجراء مقارنة تحكم (ولكن ليس بعيدًا جدًا). لذلك تم تحديد فترة ما قبل الكمبري (أول 7/8 ثوانٍ من التاريخ الجيولوجي للأرض) على أنها النظير الجيولوجي الجيد الوحيد (إن لم يكن لسبب آخر غير الأنواع المماثلة) وتتضمن بعض الفترات ذات الأس الهيدروجيني المنخفض. شهدت هذه الفترات السابقة ارتفاعًا مماثلًا في عالم ثاني أكسيد الكربون مع انخفاض درجة الحموضة وانخفاض مستويات الأكسجين ودرجات حرارة سطح البحر الأكثر دفئًا.

ومع ذلك ، لا يوجد شيء في السجل التاريخي يعادلنا معدل التغيير الحالي من الرقم الهيدروجيني أو درجة الحرارة.

يُعرف آخر حدث دراماتيكي لتحمض المحيطات باسم PETM ، أو العصر الباليوسيني - الإيوسيني الحراري الأقصى ، والذي حدث قبل 55 مليون سنة وهو أفضل مقارنة لدينا. لقد حدث بسرعة (أكثر من 2,000 عام) واستمر لمدة 50,000 عام. لدينا بيانات / أدلة قوية على ذلك - وبالتالي يستخدمه العلماء كأفضل نظير متاح لدينا لإطلاق هائل للكربون.

ومع ذلك ، فهو ليس نظيرًا مثاليًا. نقيس هذه الإصدارات في بيتاغرام. PgC عبارة عن بيتاغرام من الكربون: 1 بيتاغرام = 1015 جرام = 1 مليار طن متري. يمثل PETM فترة تم فيها إطلاق 3,000 PgC على مدى بضعة آلاف من السنين. ما يهم هو معدل التغيير في آخر 270 عامًا (الثورة الصناعية) ، حيث قمنا بضخ 5,000 PgC من الكربون في الغلاف الجوي لكوكبنا. هذا يعني أن الإصدار كان 1 PgC y-1 مقارنة بالثورة الصناعية ، وهي 9 PgC y-1. أو ، إذا كنت مجرد رجل قانون دولي مثلي ، فهذا يترجم إلى حقيقة صارخة مفادها أن ما فعلناه في أقل من ثلاثة قرون 10 مرات أسوأ مما تسبب في أحداث الانقراض في المحيط في فترة بيتم.

تسبب حدث تحمض المحيطات الذي حدث في فترة بيتم تغييرات كبيرة في أنظمة المحيطات العالمية ، بما في ذلك بعض حالات الانقراض. ومن المثير للاهتمام ، أن العلم يشير إلى أن الكتلة الحيوية الكلية ظلت ثابتة ، مع أزهار دينوفلاجيلات وأحداث مماثلة تعوض فقدان الأنواع الأخرى. في المجموع ، يُظهر السجل الجيولوجي مجموعة واسعة من النتائج: الإزهار ، والانقراض ، والانقلاب ، وتغيرات التكلس ، والقزامة. وبالتالي ، يتسبب الزراعة العضوية في تفاعل حيوي كبير حتى عندما يكون معدل التغيير أبطأ بكثير من المعدل الحالي لانبعاثات الكربون. ولكن نظرًا لأنه كان أبطأ بكثير ، فإن "المستقبل هو منطقة مجهولة في التاريخ التطوري لمعظم الكائنات الحية الحديثة."

وبالتالي ، فإن حدث الزراعة العضوية هذا من صنع الإنسان سوف يتفوق بسهولة على PETM في التأثير. و ، يجب أن نتوقع رؤية التغييرات في كيفية حدوث التغيير لأننا أزعجنا النظام كثيرًا. الترجمة: توقع أن تفاجأ.

استجابة النظام البيئي والأنواع

يؤدي تحمض المحيطات وتغير درجة الحرارة إلى وجود ثاني أكسيد الكربون (CO2) كمحرك. وعلى الرغم من قدرتهم على التفاعل ، إلا أنهم لا يعملون بالتوازي. التغييرات في الأس الهيدروجيني تكون أكثر خطية ، مع انحرافات أصغر ، وتكون أكثر تجانساً في المساحات الجغرافية المختلفة. درجة الحرارة أكثر تقلبًا ، مع انحرافات واسعة ، ومتغيرة بشكل كبير من الناحية المكانية.

درجة الحرارة هي المحرك المهيمن للتغيير في المحيط. وبالتالي ، فليس من المستغرب أن يتسبب التغيير في حدوث تحول في توزيع الأنواع إلى الحد الذي يمكنها فيه التكيف. وعلينا أن نتذكر أن كل الأنواع لها حدود لقدرتها على التأقلم. بالطبع ، تظل بعض الأنواع أكثر حساسية من غيرها لأن لها حدودًا ضيقة لدرجة الحرارة التي تنمو فيها. ومثل عوامل الضغط الأخرى ، تزيد درجات الحرارة القصوى من الحساسية لتأثيرات ارتفاع ثاني أكسيد الكربون.

يبدو المسار كالتالي:

انبعاثات CO2 → OA → تأثير فيزيائي حيوي → فقدان خدمات النظام البيئي (على سبيل المثال ، تموت الشعاب المرجانية ، ولم تعد توقف هبوب العواصف) → الآثار الاجتماعية والاقتصادية (عندما اجتاحت العاصفة رصيف المدينة)

مع ملاحظة في الوقت نفسه ، أن الطلب على خدمات النظام الإيكولوجي آخذ في الازدياد مع النمو السكاني وزيادة الدخل (الثروة).

لإلقاء نظرة على التأثيرات ، قام العلماء بفحص سيناريوهات التخفيف المختلفة (معدلات مختلفة لتغير الأس الهيدروجيني) مقارنة بالحفاظ على الوضع الراهن الذي يخاطر:

تبسيط التنوع (حتى 40٪) ، وبالتالي تقليل جودة النظام البيئي
هناك تأثير ضئيل أو معدوم على الوفرة
متوسط ​​حجم الأنواع المختلفة يتناقص بنسبة 50٪
تحول أسباب الزراعة العضوية بعيدًا عن هيمنة المُكلِس (الكائنات التي يتكون هيكلها من مادة أساسها الكالسيوم):

لا أمل في بقاء الشعاب المرجانية التي تعتمد كليًا على الماء عند درجة حموضة معينة من أجل البقاء (وبالنسبة لمرجان المياه الباردة ، فإن درجات الحرارة الأكثر دفئًا ستؤدي إلى تفاقم المشكلة) ؛
تعد بطنيات الأرجل (الحلزون البحري ذو القشرة الرقيقة) أكثر أنواع الرخويات حساسية.
هناك تأثير كبير على اللافقاريات المائية الحاملة للهيكل الخارجي ، بما في ذلك أنواع مختلفة من الرخويات والقشريات وشوكيات الجلد (مثل المحار والكركند والقنافذ)
ضمن هذه الفئة من الأنواع ، لا تعتبر المفصليات (مثل الجمبري) سيئة ، ولكن هناك إشارة واضحة على تراجعها

تتكيف اللافقاريات الأخرى بشكل أسرع (مثل قناديل البحر أو الديدان)
الأسماك ، ليس كثيرًا ، والأسماك أيضًا قد لا يكون لها مكان للهجرة إليه (على سبيل المثال في جنوب شرق أستراليا)
بعض النجاح للنباتات البحرية التي قد تزدهر باستهلاك ثاني أكسيد الكربون
يمكن أن يحدث بعض التطور على نطاقات زمنية قصيرة نسبيًا ، مما قد يعني الأمل
الإنقاذ التطوري من قبل الأنواع أو المجموعات الأقل حساسية داخل الأنواع من التباين الجيني الدائم لتحمل الأس الهيدروجيني (يمكننا أن نرى ذلك من تجارب التكاثر ؛ أو من الطفرات الجديدة (التي تكون نادرة))

لذا ، يبقى السؤال الرئيسي: ما هي الأنواع التي ستتأثر بالزراعة العضوية؟ لدينا فكرة جيدة عن الإجابة: ذوات الصدفتين ، والقشريات ، والحيوانات المفترسة للمكلس ، والحيوانات المفترسة بشكل عام. ليس من الصعب تخيل مدى خطورة العواقب المالية على المحار والمأكولات البحرية وصناعات الغوص وحدها ، ناهيك عن غيرها في شبكة الموردين والخدمات. وفي مواجهة ضخامة المشكلة ، قد يكون من الصعب التركيز على الحلول.

ما يجب أن تكون استجابتنا

ارتفاع ثاني أكسيد الكربون هو السبب الجذري (للمرض) [ولكن مثل التدخين ، من الصعب جدًا إقلاع المدخن]

يجب أن نعالج أعراض [ارتفاع ضغط الدم وانتفاخ الرئة]
يجب أن نحد من الضغوطات الأخرى [قلل من الشرب والإفراط في تناول الطعام]

يتطلب الحد من مصادر تحمض المحيطات جهودًا مستدامة للحد من المصادر على الصعيدين العالمي والمحلي. تعد انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية المحرك الأكبر لتحمض المحيطات على نطاق محيطات العالم ، لذلك يجب علينا تقليلها. يمكن أن تؤدي الإضافات المحلية للنيتروجين والكربون من المصادر الثابتة والمصادر غير المحددة والمصادر الطبيعية إلى تفاقم آثار تحمض المحيطات من خلال خلق ظروف تزيد من تسريع تخفيضات الأس الهيدروجيني. يمكن أن يساهم ترسب تلوث الهواء المحلي (على وجه التحديد ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين وأكسيد الكبريت) في تقليل درجة الحموضة والحموضة. يمكن أن يساعد الإجراء المحلي في إبطاء وتيرة التحمض. لذلك ، نحن بحاجة إلى تحديد العمليات البشرية والطبيعية الرئيسية التي تساهم في التحمض.

فيما يلي بنود العمل ذات الأولوية على المدى القريب لمعالجة تحمض المحيطات.

1. تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية بسرعة وبشكل كبير للتخفيف من ارتفاع درجة حموضة محيطاتنا وعكس مساره.
2. الحد من تصريف المغذيات التي تدخل المياه البحرية من أنظمة الصرف الصحي الصغيرة والكبيرة في الموقع ومنشآت مياه الصرف الصحي البلدية والزراعة ، وبالتالي الحد من الضغوطات على حياة المحيطات لدعم التكيف والبقاء.
3. تنفيذ مراقبة فعالة للمياه النظيفة وأفضل ممارسات الإدارة ، وكذلك مراجعة معايير جودة المياه الحالية و / أو اعتمادها لجعلها ذات صلة بتحمض المحيطات.
4. التحقيق في التربية الانتقائية لتحمل تحمض المحيطات في المحار والأنواع البحرية الأخرى المعرضة للخطر.
5. تحديد ومراقبة وإدارة المياه والأنواع البحرية في الملاجئ المحتملة من تحمض المحيطات حتى يمكن أن تتحمل ضغوطًا متزامنة.
6. فهم العلاقة بين متغيرات كيمياء المياه وإنتاج المحار والبقاء على قيد الحياة في المفرخات وفي البيئة الطبيعية ، وتعزيز التعاون بين العلماء والمديرين ومربي المحار. وإنشاء تحذير للطوارئ وقدرة على الاستجابة عندما تشير المراقبة إلى ارتفاع حاد في المياه منخفضة الأس الهيدروجيني التي تهدد الموائل الحساسة أو عمليات صناعة المحار.
7. استعادة الأعشاب البحرية وأشجار المنغروف والأعشاب المستنقعية وما إلى ذلك التي ستمتص الكربون المذاب في المياه البحرية وتثبته ويمنع (أو يبطئ) التغيرات في درجة الحموضة في تلك المياه البحرية محليًا
8. تثقيف الجمهور حول مشكلة تحمض المحيطات وعواقبها على النظم الإيكولوجية البحرية والاقتصاد والثقافات

النبأ السار هو أنه يتم إحراز تقدم على كل هذه الجبهات. على الصعيد العالمي ، يعمل عشرات الآلاف من الأشخاص لتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري (بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون) على المستويات الدولية والوطنية والمحلية (البند 2). وفي الولايات المتحدة ، يمثل البند 1 المحور الأساسي لتحالف من المنظمات غير الحكومية بتنسيق من أصدقائنا في Ocean Conservancy. بالنسبة للبند 8 ، مضيفو TOF جهودنا الخاصة لاستعادة مروج الأعشاب البحرية المتضررة. ولكن في تطور مثير للبنود من 2 إلى 7 ، نعمل مع صانعي القرار الرئيسيين في الولاية في أربع ولايات ساحلية لتطوير ومشاركة وإدخال تشريعات مصممة لمعالجة الزراعة العضوية. لقد ألهمت التأثيرات الحالية لتحمض المحيطات على المحار والحياة البحرية الأخرى في المياه الساحلية لواشنطن وأوريغون العمل بعدة طرق.

أوضح جميع المتحدثين في المؤتمر أن هناك حاجة إلى مزيد من المعلومات - خاصة حول المكان الذي يتغير فيه الأس الهيدروجيني بسرعة ، والأنواع التي ستكون قادرة على الازدهار أو البقاء على قيد الحياة أو التكيف ، والاستراتيجيات المحلية والإقليمية التي تعمل. في الوقت نفسه ، كان الدرس المستفاد هو أنه على الرغم من أننا لا نعرف كل ما نريد معرفته عن تحمض المحيطات ، يمكننا ويجب علينا اتخاذ خطوات للتخفيف من آثاره. سنواصل العمل مع المتبرعين والمستشارين والأعضاء الآخرين في مجتمع TOF لدعم الحلول.