Deadly Serious: els oceans àcids i el que hem de fer

per Mark J. Spalding, president de The Ocean Foundation

La setmana passada vaig estar a Monterey, Califòrnia 3r Simposi Internacional sobre l'oceà en un món alt en CO2, que era simultània a la Festival de cinema BLUE Ocean a l'hotel del costat (però això és tota una altra història per explicar). Al simposi, em vaig unir a centenars d'altres assistents per conèixer l'estat actual del coneixement i les possibles solucions per abordar els efectes del diòxid de carboni (CO2) elevat sobre la salut dels nostres oceans i la vida interior. A les conseqüències les anomenem acidificació de l'oceà perquè el pH del nostre oceà és cada cop més baix i, per tant, més àcid, amb un dany potencial important als sistemes oceànics tal com els coneixem.

Acidificació oceànica

La reunió d'alt CO2012 de 2 va suposar un gran salt respecte a la segona reunió a Mònaco l'any 2. Més de 2008 assistents i 500 ponents, en representació de 146 nacions, es van reunir per debatre els problemes en qüestió. Inclou una primera inclusió important d'estudis socioeconòmics. I, tot i que l'enfocament principal encara era en les respostes dels organismes de vida marina a l'acidificació dels oceans i el que això significa per al sistema oceànic, tothom estava d'acord que el nostre coneixement sobre els efectes i les solucions potencials ha avançat molt en els últims quatre anys.

Per la meva banda, em vaig asseure meravellat mentre un científic rere l'altre donava una història de la ciència al voltant de l'acidificació dels oceans (OA), informació sobre l'estat actual del coneixement científic sobre l'OA i els nostres primers coneixements específics sobre l'ecosistema i les conseqüències econòmiques. d'un oceà més càlid, més àcid i amb nivells d'oxigen més baixos.

Com va dir el doctor Sam Dupont del Centre Sven Lovén de Ciències del Mar - Kristineberg, Suècia:

Què en sabem?

L'acidificació de l'oceà és real
Prové directament de les nostres emissions de carboni
Està passant ràpid
L'impacte és cert
Les extincions són certes
Ja és visible als sistemes
El canvi es produirà

Calent, àcid i sense alè són símptomes de la mateixa malaltia.

Especialment quan es combina amb altres malalties, l'OA es converteix en una amenaça important.

Podem esperar molta variabilitat, així com efectes positius i negatius.

Algunes espècies alteraran el comportament sota OA.

Sabem prou per actuar

Sabem que s'acosta un gran esdeveniment catastròfic

Sabem com prevenir-ho

Sabem el que no sabem

Sabem què hem de fer (en ciència)

Sabem en què ens centrarem (aportar solucions)

Però, hauríem d'estar preparats per a sorpreses; hem pertorbat completament el sistema.

El doctor Dupont va tancar els seus comentaris amb una foto dels seus dos fills amb una potent i sorprenent declaració de dues frases:

No sóc un activista, sóc un científic. Però també sóc un pare responsable.

La primera afirmació clara que l'acumulació de CO2 al mar podria tenir "possibles conseqüències biològiques catastròfiques" es va publicar l'any 1974 (Whitfield, M. 1974. Acumulació de CO2 fòssil a l'atmosfera i al mar. Natura 247:523-525.). Quatre anys més tard, el 1978, es va establir la vinculació directa dels combustibles fòssils amb la detecció de CO2 a l'oceà. Entre 1974 i 1980, nombrosos estudis van començar a demostrar el canvi real de l'alcalinitat de l'oceà. I, finalment, l'any 2004, l'espectre de l'acidificació dels oceans (OA) va ser acceptat per la comunitat científica en general i es van celebrar els primers simposis d'alt CO2.

La primavera següent, els finançadors marins van ser informats a la seva reunió anual a Monterey, inclosa una excursió de camp per veure algunes investigacions d'avantguarda a l'Institut de Recerca de l'Aquàrium de la Badia de Monterey (MBARI). He de tenir en compte que la majoria de nosaltres ens havíem de recordar què significa l'escala de pH, tot i que semblava que tothom recordava haver fet servir el paper tornasol per provar líquids a les aules de ciències de secundària. Afortunadament, els experts estaven disposats a explicar que l'escala de pH és de 0 a 14, sent 7 neutre. Com més baix sigui el pH, significa menys alcalinitat o més acidesa.

En aquest punt, ha quedat clar que l'interès primerenc pel pH de l'oceà ha produït alguns resultats concrets. Tenim alguns estudis científics creïbles, que ens diuen que a mesura que cau el pH de l'oceà, algunes espècies prosperaran, algunes sobreviuran, algunes seran substituïdes i moltes s'extingeixen (el resultat esperat és la pèrdua de biodiversitat, però el manteniment de la biomassa). Aquesta conclusió àmplia és el resultat d'experiments de laboratori, experiments d'exposició de camp, observacions en llocs naturalment alts de CO2 i estudis centrats en registres fòssils d'esdeveniments anteriors d'OA de la història.

El que sabem dels esdeveniments passats d'acidificació dels oceans

Tot i que podem veure canvis en la química oceànica i la temperatura de la superfície del mar de l'oceà durant els 200 anys transcorreguts des de la revolució industrial, hem de retrocedir més enrere en el temps per a una comparació de control (però no massa enrere). Així, el període precàmbric (els primers 7/8 de la història geològica de la Terra) s'ha identificat com l'únic bon anàleg geològic (si no és per una altra raó que espècies similars) i inclou alguns períodes amb un pH més baix. Aquests períodes anteriors van experimentar un món de CO2 similar amb un pH més baix, nivells d'oxigen més baixos i temperatures més càlides a la superfície del mar.

Tanmateix, no hi ha res en el registre històric que iguali el nostre ritme de canvi actual de pH o temperatura.

L'últim esdeveniment dramàtic d'acidificació de l'oceà es coneix com a PETM, o el màxim tèrmic del Paleocè-Eocè, que va tenir lloc fa 55 milions d'anys i és la nostra millor comparació. Va passar ràpidament (al llarg d'uns 2,000 anys) va durar 50,000 anys. Tenim dades/evidències sòlides per a això i, per tant, els científics l'utilitzen com el nostre millor anàleg disponible per a una alliberació massiva de carboni.

Tanmateix, no és un anàleg perfecte. Mesurem aquestes emissions en petagrames. PgC són petagrames de carboni: 1 petagram = 1015 grams = 1 milions de tones mètriques. El PETM representa un període en què es van alliberar 3,000 PgC durant uns quants milers d'anys. El que importa és la taxa de canvi en els darrers 270 anys (la revolució industrial), ja que hem bombejat 5,000 PgC de carboni a l'atmosfera del nostre planeta. Això significa que l'alliberament era d'1 PgC y-1 en comparació amb la revolució industrial, que és de 9 PgC y-1. O, si només sou un home de dret internacional com jo, això es tradueix a la crua realitat que el que hem fet en poc menys de tres segles és 10 vegades pitjor que el que va causar els esdeveniments d'extinció a l'oceà al PETM.

L'esdeveniment d'acidificació de l'oceà PETM va provocar grans canvis en els sistemes oceànics globals, incloses algunes extincions. Curiosament, la ciència indica que la biomassa total es va mantenir aproximadament igual, amb floracions de dinoflagel·lats i esdeveniments similars que van compensar la pèrdua d'altres espècies. En total, el registre geològic mostra un ampli ventall de conseqüències: floracions, extincions, recanvis, canvis de calcificació i nanisme. Així, l'OA provoca una reacció biòtica important fins i tot quan la taxa de canvi és molt més lenta que la nostra taxa actual d'emissions de carboni. Però, com que va ser molt més lent, el "futur és un territori inexplorat en la història evolutiva de la majoria dels organismes moderns".

Així, aquest esdeveniment d'OA antropogènic superarà fàcilment el PETM en impacte. I, hauríem d'esperar veure canvis en com es produeix el canvi perquè hem pertorbat el sistema. Traducció: Espereu ser sorprès.

Resposta dels ecosistemes i les espècies

L'acidificació dels oceans i el canvi de temperatura tenen el diòxid de carboni (CO2) com a motor. I, tot i que poden interactuar, no funcionen en paral·lel. Els canvis de pH són més lineals, amb desviacions més petites, i són més homogenis en diferents espais geogràfics. La temperatura és molt més variable, amb grans desviacions i és substancialment variable espacialment.

La temperatura és el motor dominant del canvi a l'oceà. Per tant, no és d'estranyar que el canvi provoqui un canvi en la distribució de les espècies en la mesura que es puguin adaptar. I hem de recordar que totes les espècies tenen límits de capacitat d'aclimatació. Per descomptat, algunes espècies segueixen sent més sensibles que altres perquè tenen límits de temperatura més estrets en què prosperen. I, com altres factors estressants, les temperatures extremes augmenten la sensibilitat als efectes de l'elevat CO2.

El camí té aquest aspecte:

Emissions de CO2 → OA → impacte biofísic → pèrdua de serveis ecosistèmics (p. ex. un escull mor, i ja no atura les onades de tempesta) → impacte socioeconòmic (quan l'onatge de la tempesta treu el moll de la ciutat)

Observant, al mateix temps, que la demanda de serveis ecosistèmics està augmentant amb el creixement de la població i l'augment dels ingressos (riquesa).

Per veure els efectes, els científics han examinat diversos escenaris de mitigació (diferents taxes de canvi de pH) en comparació amb el manteniment de l'statu quo que comporta els riscos:

Simplificació de la diversitat (fins a un 40%), i per tant una reducció de la qualitat dels ecosistemes
Hi ha poc o cap impacte en l'abundància
La mida mitjana de diverses espècies disminueix un 50%
L'OA provoca l'allunyament del domini dels calcificants (organismes l'estructura dels quals està formada per material basat en calci):

No hi ha esperança de supervivència dels corals que depenen completament de l'aigua a un pH determinat per sobreviure (i per als coralls d'aigua freda, les temperatures més càlides agreujaran el problema);
Els gasterpodes (caragols marins de closca fina) són els mol·luscs més sensibles;
Hi ha un gran impacte en els invertebrats aquàtics que porten exoesquelet, incloses diverses espècies de mol·luscs, crustacis i equinoderms (penseu en cloïsses, llamàntols i eriçons)
Dins d'aquesta categoria d'espècies, els artròpodes (com ara les gambes) no estan tan malament, però hi ha un clar senyal del seu declivi.

Altres invertebrats s'adapten més ràpidament (com les meduses o els cucs)
Els peixos, no tant, i és possible que els peixos tampoc no tinguin un lloc on migrar (per exemple, al sud-est d'Austràlia)
Un cert èxit per a les plantes marines que poden prosperar consumint CO2
Certa evolució es pot produir en escales de temps relativament curtes, cosa que pot significar esperança
Rescat evolutiu d'espècies o poblacions menys sensibles dins de les espècies de la variació genètica permanent per a la tolerància al pH (ho podem veure a partir d'experiments de reproducció o de noves mutacions (que són rares))

Per tant, la pregunta clau segueix sent: quines espècies es veuran afectades per l'OA? Tenim una bona idea de la resposta: bivalves, crustacis, depredadors de calcificadors i depredadors principals en general. No és difícil imaginar com de greus seran les conseqüències financeres només per a les indústries del marisc, el marisc i el turisme de busseig, i molt menys per a altres de la xarxa de proveïdors i serveis. I davant l'enormitat del problema, pot ser difícil centrar-se en les solucions.

Quina hauria de ser la nostra resposta

L'augment del CO2 és la causa principal (de la malaltia) [però com fumar, aconseguir que el fumador deixi de fumar és molt difícil]

Hem de tractar els símptomes [tensió arterial alta, enfisema]
Hem de reduir altres factors d'estrès [reduir el consum de beure i menjar en excés]

La reducció de les fonts d'acidificació dels oceans requereix un esforç sostingut de reducció de les fonts tant a escala global com local. Les emissions globals de diòxid de carboni són el principal motor de l'acidificació dels oceans a escala de l'oceà del món, per la qual cosa les hem de reduir. Les addicions locals de nitrogen i carboni de fonts puntuals, fonts no puntuals i fonts naturals poden agreujar els efectes de l'acidificació dels oceans creant condicions que acceleren encara més les reduccions del pH. La deposició de contaminació atmosfèrica local (específicament diòxid de carboni, nitrogen i òxid de sofre) també pot contribuir a reduir el pH i l'acidificació. L'acció local pot ajudar a frenar el ritme d'acidificació. Per tant, hem de quantificar els processos antropogènics i naturals clau que contribueixen a l'acidificació.

Els següents són els elements d'acció prioritaris a curt termini per abordar l'acidificació dels oceans.

1. Reduir de manera ràpida i significativa les emissions globals de diòxid de carboni per mitigar i revertir l'acidificació dels nostres oceans.
2. Limitar les descàrregues de nutrients que entren a les aigües marines des de petits i grans sistemes de clavegueram in situ, instal·lacions d'aigües residuals municipals i agricultura, limitant així els factors d'estrès sobre la vida oceànica per donar suport a l'adaptació i la supervivència.
3. Implementar un seguiment efectiu de l'aigua neta i les millors pràctiques de gestió, així com revisar i/o adoptar nous estàndards de qualitat de l'aigua per fer-los rellevants per a l'acidificació dels oceans.
4. Investigar la cria selectiva per a la tolerància a l'acidificació dels oceans en mariscs i altres espècies marines vulnerables.
5. Identificar, controlar i gestionar les aigües marines i les espècies en potencials refugis de l'acidificació dels oceans perquè puguin suportar tensions concurrents.
6. Entendre l'associació entre les variables de la química de l'aigua i la producció i supervivència de marisc en criadors i en el medi natural, fomentant la col·laboració entre científics, gestors i mariscadors. I, establiu una capacitat d'avís i resposta d'emergència quan el seguiment indiqui un augment de l'aigua de pH baix que amenaça l'hàbitat sensible o les operacions de la indústria del marisc.
7. Restaurar herbes marines, manglars, herbes marismas, etc. que absorbiran i fixaran el carboni dissolt a les aigües marines i evitaran localment (o retardaran) els canvis en el pH d'aquestes aigües marines.
8. Educar el públic sobre el problema de l'acidificació dels oceans i les seves conseqüències per als ecosistemes marins, l'economia i les cultures

La bona notícia és que s'està avançant en tots aquests fronts. A nivell mundial, desenes de milers de persones estan treballant per reduir les emissions de gasos d'efecte hivernacle (inclòs el CO2) a nivell internacional, nacional i local (Ítem 1). I, als EUA, el tema 8 és el focus principal d'una coalició d'ONG coordinada pels nostres amics d'Ocean Conservancy. Per a l'element 7, hosts TOF el nostre propi esforç per restaurar els prats d'herbes marines danyats. Però, en un desenvolupament emocionant per als ítems 2-7, estem treballant amb els principals responsables de la presa de decisions dels estats de quatre estats costaners per desenvolupar, compartir i introduir legislació dissenyada per abordar l'OA. Els efectes existents de l'acidificació dels oceans sobre els mariscs i altres espècies marines a les aigües costaneres de Washington i Oregon han inspirat l'acció de diverses maneres.

Tots els ponents de la conferència van deixar clar que es necessita més informació, especialment sobre on el pH canvia ràpidament, quines espècies podran prosperar, sobreviure o adaptar-se i les estratègies locals i regionals que funcionin. Al mateix temps, la lliçó per emportar va ser que tot i que no sabem tot el que volem saber sobre l'acidificació dels oceans, podem i hem de prendre mesures per mitigar-ne els efectes. Continuarem treballant amb els nostres donants, assessors i altres membres de la comunitat TOF per donar suport a les solucions.