Deadly Serious: océanos ácidos e o que debemos facer

por Mark J. Spalding, presidente da Ocean Foundation

A semana pasada estiven en Monterey, California III Simposio Internacional sobre o Océano nun Mundo de Alto CO3, que era simultáneo ao Festival de Cine BLUE Ocean no hotel do lado (pero esa é outra historia que contar). No simposio, xunteime a centos doutros asistentes para coñecer o estado actual do coñecemento e as posibles solucións para abordar os efectos do dióxido de carbono (CO2) elevado sobre a saúde dos nosos océanos e a vida interior. Chamamos ás consecuencias acidificación dos océanos porque o pH do noso océano está cada vez máis baixo e, polo tanto, máis ácido, con un dano potencial significativo para os sistemas oceánicos tal e como os coñecemos.

Acidificación dos océanos

A reunión High CO2012 de 2 supuxo un gran salto respecto á segunda reunión de Mónaco en 2. Máis de 2008 asistentes e 500 oradores, en representación de 146 nacións, reuníronse para discutir os asuntos que se ocupan. Incluíu unha primeira gran inclusión de estudos socioeconómicos. E, aínda que o foco principal aínda estaba nas respostas dos organismos da vida mariña á acidificación dos océanos e no que iso significa para o sistema oceánico, todos estaban de acordo en que o noso coñecemento sobre os efectos e as posibles solucións avanzou moito nos últimos catro anos.

Pola miña banda, quedei abraiado mentres un científico tras outro daba unha historia da ciencia arredor da acidificación dos océanos (OA), información sobre o estado actual do coñecemento científico sobre OA e as nosas primeiras indicacións de detalles específicos sobre o ecosistema e as consecuencias económicas. dun océano máis cálido que é máis ácido e ten niveis de osíxeno máis baixos.

Como dixo o doutor Sam Dupont do Centro Sven Lovén de Ciencias Mariñas - Kristineberg, Suecia:

Que sabemos?

A acidificación dos océanos é real
Provén directamente das nosas emisións de carbono
Está a suceder rápido
O impacto é certo
As extincións son certas
Xa está visible nos sistemas
O cambio ocorrerá

Quente, ácido e sen alento son todos síntomas da mesma enfermidade.

Especialmente cando se combina con outras enfermidades, a OA convértese nunha ameaza importante.

Podemos esperar moita variabilidade, así como efectos de arrastre positivos e negativos.

Algunhas especies alterarán o comportamento baixo OA.

Sabemos o suficiente para actuar

Sabemos que está chegando un gran evento catastrófico

Sabemos como evitalo

Sabemos o que non sabemos

Sabemos o que temos que facer (en ciencia)

Sabemos en que nos centraremos (traer solucións)

Pero, debemos estar preparados para sorpresas; perturbamos completamente o sistema.

O doutor Dupont pechou os seus comentarios cunha foto dos seus dous fillos cunha poderosa e rechamante declaración de dúas frases:

Non son un activista, son un científico. Pero, tamén son un pai responsable.

A primeira afirmación clara de que a acumulación de CO2 no mar podería ter “posibles consecuencias biolóxicas catastróficas” publicouse en 1974 (Whitfield, M. 1974. Acumulación de CO2 fósil na atmosfera e no mar. Natureza 247:523-525.). Catro anos despois, en 1978, estableceuse a conexión directa dos combustibles fósiles coa detección de CO2 no océano. Entre 1974 e 1980, numerosos estudos comezaron a demostrar o cambio real na alcalinidade dos océanos. E, finalmente, en 2004, o espectro da acidificación dos océanos (OA) foi aceptado pola comunidade científica en xeral, e celebráronse os primeiros simposios de alto CO2.

A primavera seguinte, os financiadores mariños foron informados na súa reunión anual en Monterey, incluíndo unha viaxe de campo para ver algunhas investigacións de vangarda no Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI). Teño que ter en conta que a maioría de nós tiñamos que recordar o que significa a escala de pH, aínda que todos parecían lembrar de usar o papel tornasol para probar líquidos nas aulas de ciencias do ensino medio. Afortunadamente, os expertos estaban dispostos a explicar que a escala de pH é de 0 a 14, sendo 7 neutro. Canto máis baixo sexa o pH, significa menor alcalinidade ou máis acidez.

Neste punto, quedou claro que o interese inicial polo pH dos océanos produciu algúns resultados concretos. Temos algúns estudos científicos cribles, que nos din que a medida que cae o pH do océano, algunhas especies prosperarán, algunhas sobrevivirán, outras serán substituídas e moitas desaparecerán (o resultado esperado é a perda de biodiversidade, pero un mantemento da biomasa). Esta conclusión ampla é o resultado de experimentos de laboratorio, experimentos de exposición de campo, observacións en lugares con altos niveis de CO2 naturalmente e estudos centrados en rexistros fósiles de eventos anteriores de OA na historia.

O que sabemos dos acontecementos pasados ​​de acidificación dos océanos

Aínda que podemos ver cambios na química dos océanos e na temperatura da superficie do océano durante os 200 anos transcorridos desde a revolución industrial, cómpre retroceder máis no tempo para facer unha comparación de control (pero non moi atrás). Polo tanto, o período Precámbrico (os primeiros 7/8 da historia xeolóxica da Terra) identificouse como o único bo análogo xeolóxico (se non por outra razón que especies similares) e inclúe algúns períodos con menor pH. Estes períodos anteriores experimentaron un mundo similar de alto CO2 con menor pH, niveis de osíxeno máis baixos e temperaturas na superficie do mar máis cálidas.

Porén, non hai nada no rexistro histórico que iguale ao noso taxa de cambio actual de pH ou temperatura.

O último evento dramático de acidificación dos océanos coñécese como PETM, ou Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno, que tivo lugar hai 55 millóns de anos e é a nosa mellor comparación. Ocorreu rapidamente (máis duns 2,000 anos) durou 50,000 anos. Temos datos/evidencias sólidos para iso e, polo tanto, os científicos utilízano como o noso mellor análogo dispoñible para unha liberación masiva de carbono.

Non obstante, non é un analóxico perfecto. Medimos estas emisións en petagramas. PgC son petagramas de carbono: 1 petagramo = 1015 gramos = 1 billón de toneladas métricas. O PETM representa un período no que se liberaron 3,000 PgC ao longo duns poucos miles de anos. O que importa é a taxa de cambio nos últimos 270 anos (a revolución industrial), xa que bombeamos 5,000 PgC de carbono á atmosfera do noso planeta. Isto significa que a liberación foi de 1 PgC y-1 en comparación coa revolución industrial, que é de 9 PgC y-1. Ou, se só es un tipo de dereito internacional coma min, isto tradúcese na cruda realidade de que o que fixemos en pouco menos de tres séculos é 10 veces peor que o que causou os eventos de extinción no océano en PETM.

O evento de acidificación do océano PETM causou grandes cambios nos sistemas oceánicos globais, incluíndo algunhas extincións. Curiosamente, a ciencia indica que a biomasa total mantívose aproximadamente uniforme, con floracións de dinoflaxelados e eventos similares que compensaron a perda doutras especies. En total, o rexistro xeolóxico mostra unha ampla gama de consecuencias: floracións, extincións, recambios, cambios de calcificación e ananismo. Así, a OA provoca unha reacción biótica importante mesmo cando a taxa de cambio é moito máis lenta que a nosa taxa actual de emisións de carbono. Pero, debido a que foi moito máis lento, o "futuro é un territorio inexplorado na historia evolutiva da maioría dos organismos modernos".

Así, este evento antropoxénico de OA superará facilmente a PETM en impacto. E, deberíamos esperar ver cambios na forma en que se producen os cambios porque perturbamos tanto o sistema. Traducción: Agarda estar sorprendido.

Resposta do ecosistema e das especies

A acidificación dos océanos e o cambio de temperatura teñen o dióxido de carbono (CO2) como motor. E, aínda que poden interactuar, non funcionan en paralelo. Os cambios de pH son máis lineais, con desviacións menores, e son máis homoxéneos nos distintos espazos xeográficos. A temperatura é moito máis variable, con grandes desviacións e é substancialmente variable espacialmente.

A temperatura é o motor dominante do cambio no océano. Así, non é de estrañar que o cambio estea a provocar un cambio na distribución das especies na medida en que se poidan adaptar. E temos que lembrar que todas as especies teñen límites de capacidade de aclimatación. Por suposto, algunhas especies seguen sendo máis sensibles que outras porque teñen límites de temperatura máis estreitos nos que prosperan. E, como outros factores estresantes, os extremos de temperatura aumentan a sensibilidade aos efectos do CO2 elevado.

O camiño ten o seguinte aspecto:

Emisións de CO2 → OA → impacto biofísico → perda de servizos dos ecosistemas (por exemplo, un arrecife morre e xa non detén as mareas de tormenta) → impacto socioeconómico (cando a marejada saca o peirao da cidade)

Observando, ao mesmo tempo, que a demanda de servizos dos ecosistemas está aumentando co crecemento da poboación e o aumento da renda (riqueza).

Para ver os efectos, os científicos examinaron varios escenarios de mitigación (diferentes taxas de cambio de pH) en comparación co mantemento do status quo que corre riscos:

Simplificación da diversidade (ata un 40%), e polo tanto unha redución da calidade do ecosistema
Hai pouco ou ningún impacto na abundancia
O tamaño medio de varias especies diminúe nun 50%
O AO provoca o afastamento do dominio dos calcificantes (organismos cuxa estrutura está formada por material a base de calcio):

Non hai esperanza de supervivencia dos corais que dependen totalmente da auga a un pH determinado para sobrevivir (e para os corais de auga fría, as temperaturas máis cálidas agravarán o problema);
Os gasterópodos (caracois mariños de casca fina) son os máis sensibles dos moluscos;
Hai un gran impacto sobre os invertebrados acuáticos que levan exoesqueleto, incluíndo varias especies de moluscos, crustáceos e equinodermos (pense en ameixas, lagostas e ourizos).
Dentro desta categoría de especies, os artrópodos (como os camaróns) non están tan mal, pero hai un claro sinal do seu declive.

Outros invertebrados adáptanse máis rápido (como as medusas ou os vermes)
Os peixes, non tanto, e os peixes tamén poden non ter onde migrar (por exemplo, no SE de Australia)
Algún éxito para as plantas mariñas que poden prosperar consumindo CO2
Algunha evolución pode ocorrer en escalas de tempo relativamente curtas, o que pode significar esperanza
Rescate evolutivo de especies ou poboacións menos sensibles dentro das especies da variación xenética en pé para a tolerancia do pH (podemos ver isto a partir de experimentos de reprodución ou de novas mutacións (que son raras))

Entón, a pregunta clave segue sendo: que especies se verán afectadas pola OA? Temos unha boa idea da resposta: bivalvos, crustáceos, depredadores de calcificadores e depredadores superiores en xeral. Non é difícil imaxinar o graves que serán as consecuencias financeiras só para as industrias do marisqueo, do marisco e do turismo de mergullo, e moito menos para outras na rede de provedores e servizos. E ante a enormidade do problema, pode ser difícil centrarse nas solucións.

Cal debe ser a nosa resposta

O aumento do CO2 é a causa raíz (da enfermidade) [pero como fumar, conseguir que o fumador deixe de fumar é moi difícil]

Debemos tratar os síntomas [presión arterial alta, enfisema]
Debemos reducir outros factores estresantes [reducir o consumo de bebidas e comer en exceso]

Reducir as fontes de acidificación dos océanos require esforzos sostidos de redución de fontes tanto a escala global como local. As emisións globais de dióxido de carbono son o maior impulsor da acidificación dos océanos a escala do océano mundial, polo que debemos reducilas. As adicións locais de nitróxeno e carbono de fontes puntuais, fontes non puntuais e fontes naturais poden agravar os efectos da acidificación dos océanos ao crear condicións que aceleran aínda máis as reducións do pH. A deposición de contaminación atmosférica local (específicamente dióxido de carbono, nitróxeno e óxido de xofre) tamén pode contribuír á redución do pH e á acidificación. A acción local pode axudar a diminuír o ritmo da acidificación. Polo tanto, necesitamos cuantificar os procesos antrópicos e naturais clave que contribúen á acidificación.

Os seguintes son elementos prioritarios de acción a curto prazo para abordar a acidificación dos océanos.

1. Reducir rápida e significativamente as emisións globais de dióxido de carbono para mitigar e reverter a acidificación dos nosos océanos.
2. Limitar as descargas de nutrientes que entran nas augas mariñas procedentes dos pequenos e grandes sistemas de sumidoiros in situ, das instalacións de augas residuais municipais e da agricultura, limitando así os estresores da vida oceánica para apoiar a adaptación e a supervivencia.
3. Implementar un seguimento eficaz da auga limpa e as mellores prácticas de xestión, así como revisar e/ou adoptar novos estándares de calidade da auga para facelos relevantes para a acidificación dos océanos.
4. Investigar a cría selectiva para a tolerancia á acidificación dos océanos en mariscos e outras especies mariñas vulnerables.
5. Identificar, controlar e xestionar as augas mariñas e as especies en potenciais refuxios da acidificación dos océanos para que poidan soportar tensións simultáneas.
6. Comprender a asociación entre as variables da química da auga e a produción e supervivencia marisqueira en criadeiros e no medio natural, promovendo colaboracións entre científicos, xestores e mariscadores. E, establece un aviso de emerxencia e capacidade de resposta cando o seguimento indica un aumento na auga de pH baixo que ameaza o hábitat sensible ou as operacións da industria marisqueira.
7. Restaurar herbas mariñas, manglares, herbas de pantano, etc. que absorben e fixan o carbono disolto nas augas mariñas e evitan localmente (ou lento) cambios no pH desas augas mariñas.
8. Educar ao público sobre o problema da acidificación dos océanos e as súas consecuencias para os ecosistemas mariños, a economía e as culturas.

A boa noticia é que se está a progresar en todas estas frontes. A nivel mundial, decenas de miles de persoas traballan para reducir as emisións de gases de efecto invernadoiro (incluído o CO2) a nivel internacional, nacional e local (Ítem 1). E, nos EUA, o tema 8 é o foco principal dunha coalición de ONG coordinada polos nosos amigos de Ocean Conservancy. Para o elemento 7, hosts TOF o noso propio esforzo por restaurar os prados de prados mariños danados. Pero, nun desenvolvemento emocionante para os puntos 2-7, estamos a traballar con responsables estatais clave en catro estados costeiros para desenvolver, compartir e introducir lexislacións deseñadas para abordar a OA. Os efectos existentes da acidificación dos océanos sobre os mariscos e outras especies mariñas nas augas costeiras de Washington e Oregón inspiraron a acción de varias maneiras.

Todos os relatores da conferencia deixaron claro que se necesita máis información, especialmente sobre onde o pH está a cambiar rapidamente, que especies poderán prosperar, sobrevivir ou adaptarse e as estratexias locais e rexionais que están funcionando. Ao mesmo tempo, a lección para levar foi que aínda que non sabemos todo o que queremos saber sobre a acidificación dos océanos, podemos e debemos tomar medidas para mitigar os seus efectos. Seguiremos traballando cos nosos doadores, asesores e outros membros da comunidade TOF para apoiar as solucións.