Mortalmente serio: océanos ácidos y lo que debemos hacer

por Mark J. Spalding, presidente de The Ocean Foundation

La semana pasada estuve en Monterey, California para la 3er Simposio Internacional sobre el Océano en un Mundo Alto en CO2, que fue simultáneo a la Festival de Cine Océano AZUL en el hotel de al lado (pero esa es otra historia que contar). En el simposio, me uní a cientos de otros asistentes para aprender sobre el estado actual del conocimiento y las posibles soluciones para abordar los efectos del dióxido de carbono (CO2) elevado en la salud de nuestros océanos y la vida en su interior. Llamamos a las consecuencias acidificación de los océanos porque el pH de nuestros océanos se está volviendo más bajo y, por lo tanto, más ácido, con un daño potencial significativo para los sistemas oceánicos tal como los conocemos.

Acidificación de los océanos

La reunión High CO2012 de 2 fue un gran salto desde la segunda reunión en Mónaco en 2. Más de 2008 asistentes y 500 oradores, en representación de 146 naciones, se reunieron para discutir los temas en cuestión. Incluyó una primera inclusión importante de estudios socioeconómicos. Y, aunque el enfoque principal todavía estaba en las respuestas de los organismos de vida marina a la acidificación del océano y lo que eso significa para el sistema oceánico, todos estaban de acuerdo en que nuestro conocimiento sobre los efectos y las posibles soluciones ha avanzado mucho en los últimos cuatro años.

Por mi parte, me quedé asombrado mientras un científico tras otro brindaba una historia de la ciencia en torno a la acidificación de los océanos (AO), información sobre el estado actual del conocimiento científico sobre la OA y nuestros primeros indicios de detalles específicos sobre el ecosistema y las consecuencias económicas. de un océano más cálido que es más ácido y tiene niveles más bajos de oxígeno.

Como dijo el Dr. Sam Dupont del Centro Sven Lovén de Ciencias Marinas – Kristineberg, Suecia:

¿Qué sabemos?

La acidificación de los océanos es real
Viene directamente de nuestras emisiones de carbono.
esta pasando rapido
El impacto es seguro
Las extinciones son seguras
Ya es visible en los sistemas
El cambio sucederá

Caliente, agrio y sin aliento son síntomas de la misma enfermedad.

Especialmente cuando se combina con otras enfermedades, la OA se convierte en una gran amenaza.

Podemos esperar mucha variabilidad, así como efectos de arrastre positivos y negativos.

Algunas especies alterarán el comportamiento bajo OA.

Sabemos lo suficiente para actuar

Sabemos que se avecina un gran evento catastrófico

Sabemos cómo prevenirlo

Sabemos lo que no sabemos

Sabemos lo que tenemos que hacer (en ciencia)

Sabemos en qué nos enfocaremos (aportar soluciones)

Pero debemos estar preparados para las sorpresas; hemos perturbado completamente el sistema.

El Dr. Dupont cerró sus comentarios con una foto de sus dos hijos con una poderosa e impactante declaración de dos oraciones:

No soy un activista, soy un científico. Pero, también soy un padre responsable.

La primera afirmación clara de que la acumulación de CO2 en el mar podría tener “posibles consecuencias biológicas catastróficas” se publicó en 1974 (Whitfield, M. 1974. Acumulación de CO2 fósil en la atmósfera y en el mar. Naturaleza 247:523-525.). Cuatro años más tarde, en 1978, se estableció el vínculo directo de los combustibles fósiles con la detección de CO2 en el océano. Entre 1974 y 1980, numerosos estudios comenzaron a demostrar el cambio real en la alcalinidad del océano. Y, finalmente, en 2004, el espectro de la acidificación de los océanos (OA) fue aceptado por la comunidad científica en general, y se llevó a cabo el primero de los simposios de alto CO2.

La primavera siguiente, se informó a los financiadores marinos en su reunión anual en Monterey, incluida una excursión para ver algunas investigaciones de vanguardia en el Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey (MBARI). Debo señalar que a la mayoría de nosotros se nos tuvo que recordar lo que significa la escala de pH, aunque todos parecían recordar haber usado el papel de tornasol para probar líquidos en las aulas de ciencias de la escuela secundaria. Afortunadamente, los expertos estaban dispuestos a explicar que la escala de pH es de 0 a 14, siendo 7 neutral. Cuanto menor sea el pH, significa menor alcalinidad o mayor acidez.

En este punto, ha quedado claro que el temprano interés en el pH del océano ha producido algunos resultados concretos. Tenemos algunos estudios científicos creíbles, que nos dicen que a medida que cae el pH del océano, algunas especies prosperarán, algunas sobrevivirán, algunas serán reemplazadas y muchas se extinguirán (el resultado esperado es la pérdida de biodiversidad, pero el mantenimiento de la biomasa). Esta amplia conclusión es el resultado de experimentos de laboratorio, experimentos de exposición de campo, observaciones en lugares naturalmente altos en CO2 y estudios centrados en registros fósiles de eventos anteriores de OA en la historia.

Lo que sabemos de eventos pasados ​​de acidificación de los océanos

Si bien podemos ver cambios en la química de los océanos y la temperatura de la superficie del océano durante los 200 años desde la revolución industrial, debemos retroceder más en el tiempo para una comparación de control (pero no demasiado atrás). Entonces, el período Precámbrico (los primeros 7/8 de la historia geológica de la Tierra) ha sido identificado como el único buen análogo geológico (aunque solo sea por especies similares) e incluye algunos períodos con un pH más bajo. Estos períodos anteriores experimentaron un mundo similar con niveles elevados de CO2, con un pH más bajo, niveles de oxígeno más bajos y temperaturas superficiales del mar más cálidas.

Sin embargo, no hay nada en el registro histórico que iguale nuestra tasa de cambio actual de pH o temperatura.

El último evento dramático de acidificación del océano se conoce como PETM, o Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno, que tuvo lugar hace 55 millones de años y es nuestra mejor comparación. Sucedió rápidamente (durante unos 2,000 años) y duró 50,000 años. Tenemos datos/evidencia sólidos para ello y, por lo tanto, los científicos lo utilizan como nuestro mejor análogo disponible para una liberación masiva de carbono.

Sin embargo, no es un análogo perfecto. Medimos estas liberaciones en petagramos. PgC son petagramos de carbono: 1 petagramo = 1015 gramos = mil millones de toneladas métricas. El PETM representa un período en el que se liberaron 1 PgC durante unos pocos miles de años. Lo que importa es la tasa de cambio en los últimos 3,000 años (la revolución industrial), ya que hemos bombeado 270 PgC de carbono a la atmósfera de nuestro planeta. Esto significa que la liberación entonces fue de 5,000 PgC y-1 en comparación con la revolución industrial, que es de 1 PgC y-9. O, si eres un tipo de derecho internacional como yo, esto se traduce en la cruda realidad de que lo que hemos hecho en poco menos de tres siglos es 10 veces peor que lo que causó los eventos de extinción en el océano en el PETM.

El evento de acidificación del océano PETM provocó grandes cambios en los sistemas oceánicos globales, incluidas algunas extinciones. Curiosamente, la ciencia indica que la biomasa total se mantuvo uniforme, con floraciones de dinoflagelados y eventos similares que compensaron la pérdida de otras especies. En total, el registro geológico muestra una amplia gama de consecuencias: florecimientos, extinciones, rotaciones, cambios de calcificación y enanismo. Por lo tanto, OA provoca una reacción biótica significativa incluso cuando la tasa de cambio es mucho más lenta que nuestra tasa actual de emisiones de carbono. Pero, debido a que fue mucho más lento, el "futuro es un territorio desconocido en la historia evolutiva de la mayoría de los organismos modernos".

Por lo tanto, este evento antropogénico de OA superará fácilmente al PETM en impacto. Y, deberíamos esperar ver cambios en cómo ocurre el cambio porque hemos perturbado mucho el sistema. Traducción: Espere ser sorprendido.

Respuesta de especies y ecosistemas

La acidificación de los océanos y el cambio de temperatura tienen el dióxido de carbono (CO2) como motor. Y, si bien pueden interactuar, no se ejecutan en paralelo. Los cambios de pH son más lineales, con menores desviaciones, y más homogéneos en diferentes espacios geográficos. La temperatura es mucho más variable, con amplias desviaciones, y es sustancialmente variable espacialmente.

La temperatura es el principal impulsor del cambio en el océano. Por lo tanto, no sorprende que el cambio esté provocando un cambio en la distribución de las especies en la medida en que pueden adaptarse. Y tenemos que recordar que todas las especies tienen límites en la capacidad de aclimatación. Por supuesto, algunas especies siguen siendo más sensibles que otras porque tienen límites de temperatura más estrechos en los que prosperan. Y, al igual que otros factores estresantes, las temperaturas extremas aumentan la sensibilidad a los efectos de las altas concentraciones de CO2.

El camino se ve así:

emisiones de CO2 → OA → impacto biofísico → pérdida de servicios ecosistémicos (por ejemplo, un arrecife muere y ya no detiene las marejadas ciclónicas) → impacto socioeconómico (cuando la marejada arrasa con el muelle del pueblo)

Observando al mismo tiempo, que la demanda de servicios ecosistémicos está aumentando con el crecimiento de la población y el aumento de los ingresos (riqueza).

Para observar los efectos, los científicos han examinado varios escenarios de mitigación (diferentes tasas de cambio de pH) en comparación con el mantenimiento del statu quo que corre el riesgo de:

Simplificación de la diversidad (hasta un 40 %) y, por tanto, reducción de la calidad del ecosistema
Hay poco o ningún impacto en la abundancia.
El tamaño promedio de varias especies disminuye en un 50%
La OA hace que los calcificadores (organismos cuya estructura está formada por material a base de calcio) se alejen del dominio:

No hay esperanza para la supervivencia de los corales que dependen totalmente del agua a un cierto pH para sobrevivir (y para los corales de agua fría, las temperaturas más cálidas exacerbarán el problema);
Los gasterópodos (caracoles marinos de caparazón delgado) son los moluscos más sensibles;
Hay un gran impacto en los invertebrados acuáticos con exoesqueleto, incluidas varias especies de moluscos, crustáceos y equinodermos (piense en almejas, langostas y erizos)
Dentro de esta categoría de especies, los artrópodos (como los camarones) no están tan mal, pero hay una clara señal de su declive.

Otros invertebrados se adaptan más rápido (como las medusas o los gusanos)
Peces, no tanto, y es posible que los peces no tengan un lugar al que migrar (por ejemplo, en el sureste de Australia)
Cierto éxito para las plantas marinas que pueden prosperar consumiendo CO2
Cierta evolución puede ocurrir en escalas de tiempo relativamente cortas, lo que puede significar esperanza
Rescate evolutivo por parte de especies o poblaciones menos sensibles dentro de las especies de la variación genética permanente para la tolerancia al pH (podemos ver esto a partir de experimentos de reproducción o de nuevas mutaciones (que son raras))

Entonces, la pregunta clave sigue siendo: ¿Qué especies se verán afectadas por la OA? Tenemos una buena idea de la respuesta: bivalvos, crustáceos, depredadores de calcificadores y depredadores tope en general. No es difícil imaginar qué tan severas serán las consecuencias financieras para las industrias de mariscos, productos del mar y turismo de buceo, y mucho menos para otros en la red de proveedores y servicios. Y frente a la enormidad del problema, puede ser difícil concentrarse en las soluciones.

Cuál debería ser nuestra respuesta

El aumento de CO2 es la causa raíz (de la enfermedad) [pero, como fumar, lograr que el fumador deje de fumar es muy difícil]

Debemos tratar los síntomas [presión arterial alta, enfisema]
Debemos reducir otros factores estresantes [reducir el consumo de alcohol y de comer en exceso]

Reducir las fuentes de acidificación de los océanos requiere esfuerzos sostenidos de reducción de fuentes tanto a escala global como local. Las emisiones globales de dióxido de carbono son el mayor impulsor de la acidificación de los océanos a la escala de los océanos del mundo, por lo que debemos reducirlas. Las adiciones locales de nitrógeno y carbono de fuentes puntuales, fuentes no puntuales y fuentes naturales pueden exacerbar los efectos de la acidificación de los océanos al crear condiciones que aceleran aún más las reducciones de pH. La deposición de la contaminación del aire local (específicamente dióxido de carbono, nitrógeno y óxido de azufre) también puede contribuir a la reducción del pH y la acidificación. La acción local puede ayudar a frenar el ritmo de acidificación. Por lo tanto, necesitamos cuantificar los procesos antropogénicos y naturales clave que contribuyen a la acidificación.

Los siguientes son elementos de acción prioritarios a corto plazo para abordar la acidificación de los océanos.

1. Reducir rápida y significativamente las emisiones globales de dióxido de carbono para mitigar y revertir la acidificación de nuestros océanos.
2. Limitar las descargas de nutrientes que ingresan a las aguas marinas desde los sistemas de alcantarillado in situ pequeños y grandes, las instalaciones de aguas residuales municipales y la agricultura, limitando así los factores de estrés en la vida marina para apoyar la adaptación y la supervivencia.
3. Implementar un monitoreo efectivo del agua limpia y las mejores prácticas de gestión, así como revisar los estándares existentes y/o adoptar nuevos estándares de calidad del agua para que sean relevantes para la acidificación de los océanos.
4. Investigar la crianza selectiva para tolerancia a la acidificación del océano en mariscos y otras especies marinas vulnerables.
5. Identificar, monitorear y gestionar las aguas marinas y las especies en refugios potenciales de la acidificación de los océanos para que puedan soportar presiones concurrentes.
6. Comprender la asociación entre las variables químicas del agua y la producción y supervivencia de moluscos en criaderos y en el medio natural, promoviendo colaboraciones entre científicos, administradores y criadores de moluscos. Y establezca una capacidad de respuesta y advertencia de emergencia cuando el monitoreo indique un aumento en el pH bajo del agua que amenaza el hábitat sensible o las operaciones de la industria de mariscos.
7. Restaurar pastos marinos, manglares, pastos de pantano, etc. que absorberán y fijarán el carbono disuelto en las aguas marinas y prevendrán (o retardarán) localmente los cambios en el pH de esas aguas marinas
8. Educar al público sobre el problema de la acidificación de los océanos y sus consecuencias para los ecosistemas marinos, la economía y las culturas.

La buena noticia es que se están logrando avances en todos estos frentes. A nivel mundial, decenas de miles de personas están trabajando para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (incluido el CO2) a nivel internacional, nacional y local (Ítem 1). Y, en los EE. UU., el punto 8 es el enfoque principal de una coalición de ONG coordinada por nuestros amigos de Ocean Conservancy. Para el artículo 7, hosts TOF nuestro propio esfuerzo para restaurar las praderas marinas dañadas. Pero, en un avance emocionante para los puntos 2 a 7, estamos trabajando con tomadores de decisiones estatales clave en cuatro estados costeros para desarrollar, compartir e introducir legislación diseñada para abordar la OA. Los efectos existentes de la acidificación del océano en los mariscos y otras especies marinas en las aguas costeras de Washington y Oregón han inspirado la acción de varias maneras.

Todos los oradores en la conferencia dejaron en claro que se necesita más información, especialmente sobre dónde el pH está cambiando rápidamente, qué especies podrán prosperar, sobrevivir o adaptarse, y las estrategias locales y regionales que están funcionando. Al mismo tiempo, la lección aprendida fue que, aunque no sabemos todo lo que queremos saber sobre la acidificación de los océanos, podemos y debemos tomar medidas para mitigar sus efectos. Continuaremos trabajando con nuestros donantes, asesores y otros miembros de la comunidad TOF para apoyar las soluciones.