Смяротна сур'ёзна: кіслыя акіяны і што мы павінны рабіць

Марк Дж. Спалдынг, прэзідэнт Фонду Акіяна

На мінулым тыдні я быў у Мантэрэй, штат Каліфорнія, на 3-ці Міжнародны сімпозіум па акіяну ў свеце з высокім утрыманнем CO2, які быў адначасовым з в Кінафестываль BLUE Ocean у суседнім гатэлі (але гэта ўжо зусім іншая гісторыя). На сімпозіуме я разам з сотнямі іншых удзельнікаў даведаўся аб сучасным стане ведаў і патэнцыйных рашэннях для барацьбы з уздзеяннем павышанага ўзроўню вуглякіслага газу (CO2) на здароўе нашых акіянаў і жыццё ў іх. Мы называем наступствы закісленнем акіяна, таму што рН нашага акіяна становіцца ніжэйшым і, такім чынам, становіцца больш кіслым, з патэнцыйнай шкодай для акіянічных сістэм, якія мы ведаем.

акісленне акіяна

Сустрэча High CO2012 у 2 годзе стала вялікім крокам у параўнанні з 2-й сустрэчай у Манака ў 2008 годзе. Больш за 500 удзельнікаў і 146 дакладчыкаў, якія прадстаўлялі 37 краін, сабраліся, каб абмеркаваць разгляданыя праблемы. Ён уключаў у сябе першае буйное ўключэнне сацыяльна-эканамічных даследаванняў. І хаця асноўная ўвага па-ранейшаму засяроджвалася на рэакцыі арганізмаў марскіх насельнікаў на закісленне акіяна і на тым, што гэта значыць для сістэмы акіяна, усе былі згодныя з тым, што нашы веды аб наступствах і патэнцыйных рашэннях значна прасунуліся за апошнія чатыры гады.

Са свайго боку, я сядзеў у поўным здзіўленні, калі навукоўцы адзін за адным давалі гісторыю навукі аб закісленні акіяна (ОА), інфармацыю аб сучасным стане навуковых ведаў аб ОА і нашы першыя здагадкі пра экасістэму і эканамічныя наступствы. больш цёплага акіяна, які з'яўляецца больш кіслым і мае больш нізкі ўзровень кіслароду.

Як сказаў доктар Сэм Дзюпон з Цэнтра марскіх навук імя Свена Ловена ў Крысцінебергу, Швецыя:

Што мы ведаем?

Закісленне акіяна рэальна
Гэта адбываецца непасрэдна ад нашых выкідаў вугляроду
Гэта адбываецца хутка
Уплыў пэўны
Выміранні пэўныя
Гэта ўжо бачна ў сістэмах
Перамены адбудуцца

Гарачае, кіслае і дыхавіца - усё гэта сімптомы аднаго захворвання.

Асабліва ў спалучэнні з іншымі захворваннямі ОА становіцца сур'ёзнай пагрозай.

Мы можам чакаць шмат зменлівасці, а таксама станоўчых і адмоўных эфектаў пераносу.

Некаторыя віды зменяць паводзіны пры ОА.

Мы ведаем дастаткова, каб дзейнічаць

Мы ведаем, што надыходзіць буйная катастрафічная падзея

Мы ведаем, як гэтага прадухіліць

Мы ведаем тое, чаго не ведаем

Мы ведаем, што нам трэба рабіць (у навуцы)

Мы ведаем, на чым мы будзем засяроджвацца (прыцягненне рашэнняў)

Але, мы павінны быць гатовыя да сюрпрызаў; мы так цалкам разбурылі сістэму.

Доктар Дзюпэн завяршыў свой каментарый фатаграфіяй сваіх двух дзяцей з моцнай і яркай заявай з двух прапаноў:

Я не актывіст, я навуковец. Але я яшчэ і адказны бацька.

Першая выразная заява аб тым, што назапашванне CO2 у моры можа мець «магчымыя катастрафічныя біялагічныя наступствы», было апублікавана ў 1974 годзе (Whitfield, M. 1974. Accumulation of fossil CO2 in the atmosfera and in the sea. Прырода 247:523-525.). Чатыры гады праз, у 1978 годзе, была ўстаноўлена прамая сувязь выкапнёвага паліва з выяўленнем CO2 у акіяне. Паміж 1974 і 1980 гадамі шматлікія даследаванні пачалі дэманстраваць рэальную змену шчолачнасці акіяна. І, нарэшце, у 2004 годзе прывід акіслення акіяна (OA) стаў прызнаным навуковай супольнасцю ў цэлым, і быў праведзены першы сімпозіум з высокім узроўнем CO2.

Наступнай вясной марскія фундатары былі праінфармаваныя на іх штогадовай сустрэчы ў Мантэрэі, у тым ліку ў палявой паездцы, каб убачыць некаторыя перадавыя даследаванні ў Навукова-даследчым інстытуце акварыума Мантэрэй Бэй (MBARI). Я павінен заўважыць, што большасці з нас прыйшлося нагадаць, што азначае шкала рН, хаця ўсе, здавалася, памяталі, як выкарыстоўвалі лакмусавую паперку ​​для праверкі вадкасцей у натуральных класах сярэдняй школы. На шчасце, эксперты былі гатовыя растлумачыць, што шкала pH складае ад 0 да 14, дзе 7 нейтральны. Чым ніжэй pH, азначае меншую шчолачнасць або большую кіслотнасць.

На дадзены момант стала ясна, што ранняя цікавасць да pH акіяна дала некаторыя канкрэтныя вынікі. У нас ёсць некаторыя вартыя даверу навуковыя даследаванні, якія кажуць нам, што калі pH акіяна падае, некаторыя віды будуць квітнець, некаторыя выжываюць, некаторыя замяняюцца, а многія выміраюць (чаканым вынікам будзе страта біяразнастайнасці, але захаванне біямасы). Гэтая шырокая выснова з'яўляецца вынікам лабараторных эксперыментаў, эксперыментаў з палявым уздзеяннем, назіранняў у месцах з натуральным высокім утрыманнем CO2 і даследаванняў, прысвечаных выкапням рэшткаў з папярэдніх падзей ОА ў гісторыі.

Што мы ведаем з мінулых падзей закіслення акіяна

Нягледзячы на ​​тое, што мы бачым змены ў хімічным складзе акіяна і тэмпературы паверхні акіяна за некалькі 200 гадоў пасля прамысловай рэвалюцыі, нам трэба вярнуцца ў мінулае для кантрольнага параўнання (але не занадта далёка). Такім чынам, дакембрыйскі перыяд (першыя 7/8 геалагічнай гісторыі Зямлі) быў ідэнтыфікаваны як адзіны добры геалагічны аналаг (калі не па іншай прычыне, чым па падобных відах) і ўключае некаторыя перыяды з больш нізкім pH. У гэтыя папярэднія перыяды назіраўся падобны высокі ўзровень CO2 з больш нізкім pH, больш нізкім узроўнем кіслароду і больш высокай тэмпературай паверхні мора.

Аднак у гістарычных запісах няма нічога роўнага нашым бягучая хуткасць змены pH або тэмпературы.

Апошняя драматычная падзея падкіслення акіяна вядомая як PETM, або тэрмічны максімум палеацэну-эацэну, які адбыўся 55 мільёнаў гадоў таму і з'яўляецца нашым лепшым параўнаннем. Гэта адбывалася хутка (прыблізна за 2,000 гадоў) і працягвалася 50,000 XNUMX гадоў. У нас ёсць сур'ёзныя дадзеныя/доказы гэтага - і таму навукоўцы выкарыстоўваюць яго ў якасці нашага лепшага даступнага аналага масавага выкіду вугляроду.

Аднак гэта не ідэальны аналаг. Мы вымяраем гэтыя выкіды ў петаграмах. PgC - гэта петаграмы вугляроду: 1 петаграм = 1015 грамаў = 1 мільярд метрычных тон. PETM прадстаўляе перыяд, калі 3,000 PgC былі выпушчаныя на працягу некалькіх тысяч гадоў. Важная хуткасць змяненняў за апошнія 270 гадоў (прамысловая рэвалюцыя), калі мы запампавалі 5,000 PgC вугляроду ў атмасферу нашай планеты. Гэта азначае, што выпуск тады складаў 1 ​​PgC y-1 у параўнанні з прамысловай рэвалюцыяй, якая складае 9 PgC y-1. Або, калі вы проста хлопец з міжнароднага права, як я, гэта азначае суровую рэальнасць таго, што тое, што мы зрабілі крыху менш чым за тры стагоддзі, У 10 разоў горш чым тое, што выклікала падзеі вымірання ў акіяне ў PETM.

Падкісленне акіяна PETM выклікала вялікія змены ў глабальных акіянскіх сістэмах, у тым ліку некаторыя вымірання. Цікава, што навука паказвае, што агульная біямаса заставалася прыкладна роўнай, прычым красаванне дынафлагеллят і падобныя падзеі кампенсавалі страту іншых відаў. У цэлым, геалагічныя летапісы паказваюць шырокі спектр наступстваў: красаванне, выміранне, абарот, змены кальцынацыі і карлікавасць. Такім чынам, ОА выклікае значную біятычную рэакцыю, нават калі хуткасць змяненняў значна меншая, чым наша цяперашняя хуткасць выкідаў вугляроду. Але, паколькі гэта было значна павольней, "будучыня - гэта нязведаная тэрыторыя ў эвалюцыйнай гісторыі большасці сучасных арганізмаў".

Такім чынам, гэтая антрапагенная падзея OA лёгка перасягне PETM па ўздзеянні. І мы павінны чакаць змен у тым, як адбываюцца змены, таму што мы моцна парушылі сістэму. Пераклад: чакайце здзіўлення.

Рэакцыя экасістэм і відаў

Закісленне акіяна і змяненне тэмпературы маюць у якасці рухавіка вуглякіслы газ (CO2). І хоць яны могуць узаемадзейнічаць, яны не працуюць паралельна. Змены рн больш лінейныя, з меншымі адхіленнямі і больш аднастайныя ў розных геаграфічных прасторах. Тэмпература значна больш зменлівая, з вялікімі адхіленнямі, і істотна зменлівая ў прасторы.

Тэмпература з'яўляецца галоўным рухавіком змен у акіяне. Такім чынам, не дзіўна, што змены выклікаюць зрух у размеркаванні відаў у той ступені, у якой яны могуць адаптавацца. І мы павінны памятаць, што ўсе віды маюць абмежаванні ў здольнасці да акліматызацыі. Вядома, некаторыя віды застаюцца больш адчувальнымі, чым іншыя, таму што яны маюць больш вузкія межы тэмпературы, пры якой яны развіваюцца. І, як і іншыя фактары стрэсу, экстрэмальныя тэмпературы павышаюць адчувальнасць да ўздзеяння высокага CO2.

Шлях выглядае так:

Выкіды CO2 → OA → біяфізічныя ўздзеянне → страта экасістэмных паслуг (напрыклад, рыф памірае і больш не спыняе штармавыя хвалі) → сацыяльна-эканамічны ўплыў (калі шторм разбурае гарадскую прыстань)

Адзначаючы ў той жа час, што попыт на экасістэмныя паслугі расце з ростам насельніцтва і павелічэннем даходаў (багацця).

Каб паглядзець на наступствы, навукоўцы вывучылі розныя сцэнарыі змякчэння наступстваў (розныя хуткасці змены pH) у параўнанні з захаваннем статус-кво, што пагражае:

Спрашчэнне разнастайнасці (да 40%) і, такім чынам, зніжэнне якасці экасістэмы
Уплыў на багацце практычна не аказваецца
Сярэдні памер розных відаў памяншаецца на 50%
ОА выклікае адыход ад дамінавання кальцыфікатараў (арганізмаў, структура якіх складаецца з матэрыялу на аснове кальцыя):

Няма надзеі на выжыванне каралаў, якія цалкам залежаць ад вады з пэўным pH, каб выжыць (а для каралаў з халоднай вадой больш высокія тэмпературы пагоршаць праблему);
З малюскаў найбольш адчувальныя бруханогія малюскі (марскія слімакі з тонкім панцырам);
Вялікі ўплыў аказвае на экзашкілет водных бесхрыбтовых, у тым ліку на розныя віды малюскаў, ракападобных і вастрыц (успомніце малюскаў, амараў і вожыкаў).
Унутры гэтай катэгорыі відаў членістаногія (напрыклад, крэветкі) не ў такім дрэнным становішчы, але ёсць відавочны сігнал аб змяншэнні

Іншыя беспазваночныя адаптуюцца хутчэй (напрыклад, медузы або чарвякі)
Рыбы, не так шмат, і рыбе таксама можа не быць куды міграваць (напрыклад, на паўднёвым усходзе Аўстраліі)
Пэўны поспех для марскіх раслін, якія могуць квітнець за кошт спажывання CO2
Пэўная эвалюцыя можа адбыцца ў адносна кароткіх часавых маштабах, што можа азначаць надзею
Эвалюцыйнае выратаванне менш адчувальных відаў або папуляцый унутры відаў ад пастаянных генетычных варыяцый для талерантнасці да pH (мы можам бачыць гэта з эксперыментаў па селекцыі; або з новых мутацый (якія рэдкія))

Такім чынам, ключавым пытаннем застаецца: якія віды будуць закрануты ОА? У нас ёсць добрае ўяўленне пра адказ: двухстворкавыя малюскі, ракападобныя, драпежнікі кальцыфікатараў і галоўныя драпежнікі ў цэлым. Няцяжка ўявіць, наколькі цяжкімі будуць фінансавыя наступствы толькі для індустрыі малюскаў, морапрадуктаў і дайвінг-турызму, а тым больш для іншых у сетцы пастаўшчыкоў і паслуг. І перад абліччам велізарнасці праблемы можа быць цяжка засяродзіцца на рашэннях.

Якім павінен быць наш адказ

Павышэнне CO2 з'яўляецца асноўнай прычынай (хваробы) [але, як і курэнне, прымусіць курца кінуць паліць вельмі цяжка]

Мы павінны лячыць сімптомы [высокі крывяны ціск, эмфізэма лёгкіх]
Мы павінны паменшыць іншыя фактары стрэсу [скараціць спажыванне алкаголю і пераяданне]

Скарачэнне крыніц падкіслення акіяна патрабуе пастаянных намаганняў па скарачэнні крыніц як у глабальным, так і ў мясцовым маштабе. Глабальныя выкіды вуглякіслага газу з'яўляюцца найбуйнейшым рухавіком закіслення акіяна ў маштабе Сусветнага акіяна, таму мы павінны скараціць іх. Мясцовыя дабаўкі азоту і вугляроду з кропкавых крыніц, некропкавых крыніц і прыродных крыніц могуць узмацніць наступствы закіслення акіяна, ствараючы ўмовы, якія яшчэ больш паскараюць зніжэнне pH. Адклад мясцовага забруджвання паветра (у прыватнасці, вуглякіслага газу, азоту і аксіду серы) таксама можа спрыяць зніжэнню pH і падкісленню. Мясцовае дзеянне можа дапамагчы запаволіць тэмпы падкіслення. Такім чынам, нам неабходна колькасна вызначыць ключавыя антрапагенныя і прыродныя працэсы, якія спрыяюць падкісленню.

Ніжэй прыведзены прыярытэтныя пункты дзеянняў на бліжэйшы час для барацьбы з закісленнем акіяна.

1. Хутка і істотна скараціць глабальныя выкіды вуглякіслага газу, каб змякчыць і звярнуць назад закісленне нашых акіянаў.
2. Абмяжуйце скід пажыўных рэчываў, якія паступаюць у марскія воды з малых і буйных каналізацыйных сістэм, гарадскіх каналізацыйных збудаванняў і сельскай гаспадаркі, такім чынам абмяжоўваючы стрэсавыя фактары для жыцця акіяна для падтрымкі адаптацыі і выжывання.
3. Укараненне эфектыўнага маніторынгу чыстай вады і перадавой практыкі кіравання, а таксама перагляд існуючых і/або прыняцце новых стандартаў якасці вады, каб зрабіць іх актуальнымі для падкіслення акіяна.
4. Даследуйце селектыўнае развядзенне малюскаў і іншых уразлівых марскіх відаў на ўстойлівасць да падкіслення акіяна.
5. Выяўленне, маніторынг і кіраванне марскімі водамі і відамі ў патэнцыйных сховішчах ад закіслення акіяна, каб яны маглі вытрымліваць адначасовыя стрэсы.
6. Зразумець сувязь паміж зменнымі хімічнага складу вады і вытворчасцю малюскаў і выжываннем у інкубаторыях і ў натуральным асяроддзі, садзейнічаючы супрацоўніцтву паміж навукоўцамі, менеджэрамі і вытворцамі малюскаў. І ўстанавіце сістэму экстранага папярэджання і рэагавання, калі маніторынг паказвае на скачок нізкага рН вады, які пагражае адчувальным месцам пражывання або вытворчасці малюскаў.
7. Аднаўленне марской травы, мангравых зараснікаў, балотнай травы і г.д., якія будуць паглынаць і фіксаваць раствораны вуглярод у марскіх водах і лакальна прадухіляць (або запавольваць) змены pH гэтых марскіх вод
8. Інфармаваць грамадскасць аб праблеме закіслення акіяна і яго наступствах для марскіх экасістэм, эканомікі і культуры

Добрая навіна заключаецца ў тым, што на ўсіх гэтых франтах назіраецца прагрэс. Ва ўсім свеце дзесяткі тысяч людзей працуюць над скарачэннем выкідаў парніковых газаў (уключаючы CO2) на міжнародным, нацыянальным і мясцовым узроўнях (пункт 1). А ў ЗША пункт 8 з'яўляецца асноўнай задачай кааліцыі НДА, каардынаванай нашымі сябрамі з Ocean Conservancy. Для пункта 7, TOF гаспадароў нашымі ўласнымі намаганнямі аднавіць пашкоджаныя лугі марской травы. Але ў захапляльнай распрацоўцы пунктаў 2-7 мы працуем з ключавымі асобамі, якія прымаюць рашэнні ў чатырох прыбярэжных штатах, каб распрацаваць, падзяліцца і ўвесці заканадаўства, прызначанае для барацьбы з ОА. Існуючыя наступствы закіслення акіяна на малюскаў і іншых марскіх насельнікаў у прыбярэжных водах Вашынгтона і Арэгона натхнілі на розныя дзеянні.

Усе дакладчыкі на канферэнцыі ясна далі зразумець, што неабходная дадатковая інфармацыя — асабліва пра тое, дзе рН хутка змяняецца, якія віды змогуць квітнець, выжыць або адаптавацца, а таксама аб мясцовых і рэгіянальных стратэгіях, якія працуюць. У той жа час выніковы ўрок заключаўся ў тым, што нават калі мы не ведаем усё, што хочам ведаць пра закісленне акіяна, мы можам і павінны прымаць меры для змякчэння яго наступстваў. Мы будзем працягваць працаваць з нашымі донарамі, кансультантамі і іншымі членамі супольнасці TOF для падтрымкі рашэнняў.