Smrtno ozbiljni: kiseli oceani i što moramo učiniti

Mark J. Spalding, predsjednik Zaklade Ocean

Prošlog sam tjedna bio u Montereyu u Kaliforniji na 3. međunarodni simpozij o oceanu u svijetu s visokim CO2, koji je bio istodobno s BLUE Ocean Film Festival u susjednom hotelu (ali to je sasvim druga priča). Na simpoziju sam se pridružio stotinama drugih sudionika u učenju o trenutnom stanju znanja i potencijalnim rješenjima za rješavanje učinaka povišenog ugljičnog dioksida (CO2) na zdravlje naših oceana i života u njima. Posljedice nazivamo zakiseljavanjem oceana jer pH vrijednosti našeg oceana postaje sve niži i stoga kiseliji, sa značajnom potencijalnom štetom za oceanske sustave kakve poznajemo.

Oceanizacija

Sastanak o visokim emisijama CO2012 2. bio je veliki korak u odnosu na 2. sastanak u Monaku 2008. godine. Preko 500 sudionika i 146 govornika, koji su predstavljali 37 zemalja, okupili su se kako bi raspravljali o temama. Uključivao je prvo veće uključivanje društveno-ekonomskih studija. I dok je primarni fokus još uvijek bio na reakcijama morskih organizama na zakiseljavanje oceana i što to znači za oceanski sustav, svi su se složili da je naše znanje o učincima i potencijalnim rješenjima uvelike napredovalo u posljednje četiri godine.

Što se mene tiče, sjedio sam u zadivljenju dok su znanstvenici jedan za drugim iznosili povijest znanosti o zakiseljavanju oceana (OA), informacije o trenutnom stanju znanstvenog znanja o OA i našim prvim nagovještajima pojedinosti o ekosustavu i ekonomskim posljedicama toplijeg oceana koji je kiseliji i ima niže razine kisika.

Kao što je rekao dr. Sam Dupont iz Centra za pomorske znanosti Sven Lovén – Kristineberg, Švedska:

Što znamo?

Zakiseljavanje oceana je stvarno
To izravno dolazi od naših emisija ugljika
Događa se brzo
Utjecaj je siguran
Izumiranja su sigurna
To je već vidljivo u sustavima
Promjena će se dogoditi

Vruće, kiselo i bez daha simptomi su iste bolesti.

Osobito kada se kombinira s drugim bolestima, OA postaje velika prijetnja.

Možemo očekivati ​​mnogo varijabilnosti, kao i pozitivne i negativne učinke prijenosa.

Neke će vrste promijeniti ponašanje pod OA.

Znamo dovoljno da djelujemo

Znamo da dolazi veliki katastrofalni događaj

Mi znamo kako to spriječiti

Znamo što ne znamo

Znamo što trebamo učiniti (u znanosti)

Znamo na što ćemo se fokusirati (donošenje rješenja)

No, trebamo biti spremni na iznenađenja; tako smo potpuno poremetili sustav.

Dr. Dupont je svoje komentare zaključio fotografijom svoje dvoje djece sa snažnom i upečatljivom izjavom u dvije rečenice:

Ja nisam aktivist, ja sam znanstvenik. Ali, ja sam i odgovoran otac.

Prva jasna izjava da nakupljanje CO2 u moru može imati “moguće katastrofalne biološke posljedice” objavljena je 1974. (Whitfield, M. 1974. Akumulacija fosilnog CO2 u atmosferi i moru. Nature 247:523-525.). Četiri godine kasnije, 1978., uspostavljena je izravna veza između fosilnih goriva i otkrivanja CO2 u oceanu. Između 1974. i 1980. brojne su studije počele pokazivati ​​stvarnu promjenu alkalnosti oceana. I, konačno, 2004. godine, spektar zakiseljavanja oceana (OA) postao je prihvaćen od strane znanstvene zajednice u cjelini, i održan je prvi simpozij s visokim CO2.

Sljedećeg su proljeća financijeri pomorstva obaviješteni na svom godišnjem sastanku u Montereyju, uključujući i terensko putovanje kako bi vidjeli neka vrhunska istraživanja na Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI). Trebao bih napomenuti da se većina nas morala podsjetiti na to što znači pH ljestvica, iako se činilo da se svi sjećaju korištenja lakmus papira za testiranje tekućina u razredima prirodnih znanosti u srednjoj školi. Srećom, stručnjaci su bili voljni objasniti da je pH ljestvica od 0 do 14, pri čemu je 7 neutralno. Što je pH niži, to znači manju lužnatost ili veću kiselost.

U ovom trenutku postalo je jasno da je rano zanimanje za pH oceana dalo neke konkretne rezultate. Imamo neke vjerodostojne znanstvene studije koje nam govore da će dok pH oceana pada, neke vrste napredovati, neke preživjeti, neke se zamjenjuju, a mnoge izumiru (očekivani rezultat je gubitak bioraznolikosti, ali održavanje biomase). Ovaj općeniti zaključak rezultat je laboratorijskih eksperimenata, eksperimenata izloženosti na terenu, promatranja na lokacijama s prirodnim visokim CO2 i studija usmjerenih na fosilne zapise iz prethodnih OA događaja u povijesti.

Što znamo iz prošlih događaja zakiseljavanja oceana

Dok možemo vidjeti promjene u kemiji oceana i površinskoj temperaturi mora tijekom 200 godina od industrijske revolucije, moramo se vratiti dalje u prošlost za kontrolnu usporedbu (ali ne predaleko). Tako je pretkambrijsko razdoblje (prvih 7/8 Zemljine geološke povijesti) identificirano kao jedini dobar geološki analog (ako ni zbog čega drugog, a ono sličnih vrsta) i uključuje neka razdoblja s nižim pH. Ova prethodna razdoblja iskusila su sličan svijet s visokim CO2 s nižim pH, nižim razinama kisika i toplijim temperaturama površine mora.

Međutim, u povijesnim zapisima ne postoji ništa što je jednako našem trenutna stopa promjene pH ili temperature.

Posljednji dramatični događaj zakiseljavanja oceana poznat je kao PETM, ili paleocensko-eocenski termalni maksimum, koji se dogodio prije 55 milijuna godina i naša je najbolja usporedba. Dogodilo se brzo (tijekom oko 2,000 godina) i trajalo je 50,000 XNUMX godina. Imamo jake podatke/dokaze za to – i stoga ga znanstvenici koriste kao naš najbolji dostupni analog za masovno oslobađanje ugljika.

Međutim, to nije savršen analog. Ta ispuštanja mjerimo u petagramima. PgC su petagrami ugljika: 1 petagram = 1015 grama = 1 milijarda metričkih tona. PETM predstavlja razdoblje u kojem je 3,000 PgC oslobođeno tijekom nekoliko tisuća godina. Ono što je važno je stopa promjene u posljednjih 270 godina (industrijska revolucija), budući da smo upumpali 5,000 PgC ugljika u atmosferu našeg planeta. To znači da je tada otpuštanje iznosilo 1 PgC y-1 u usporedbi s industrijskom revolucijom, koja iznosi 9 PgC y-1. Ili, ako ste samo tip za međunarodno pravo poput mene, ovo se prevodi u surovu stvarnost da je ono što smo učinili u nešto manje od tri stoljeća 10 puta gore nego što je uzrokovalo izumiranje u oceanu u PETM-u.

PETM događaj zakiseljavanja oceana izazvao je velike promjene u globalnim oceanskim sustavima, uključujući neka izumiranja. Zanimljivo, znanost pokazuje da je ukupna biomasa ostala približno jednaka, s cvjetanjem dinoflagelata i sličnim događajima koji su nadoknadili gubitak drugih vrsta. Sve u svemu, geološki zapis pokazuje širok raspon posljedica: cvjetanje, izumiranje, promjene, promjene kalcifikacije i patuljast rast. Stoga OA uzrokuje značajnu biotičku reakciju čak i kada je stopa promjene mnogo sporija od naše trenutne stope emisije ugljika. Ali, budući da je bilo mnogo sporije, "budućnost je neistraženo područje u evolucijskoj povijesti većine modernih organizama."

Stoga će ovaj antropogeni OA događaj lako nadmašiti PETM po utjecaju. I, trebali bismo očekivati ​​da ćemo vidjeti promjene u tome kako se promjena događa jer smo toliko poremetili sustav. Prijevod: Očekujte da ćete biti iznenađeni.

Odgovor ekosustava i vrsta

Zakiseljavanje oceana i promjena temperature imaju ugljični dioksid (CO2) kao pokretač. I dok mogu komunicirati, ne rade paralelno. Promjene pH su više linearne, s manjim odstupanjima, te su homogenije u različitim geografskim prostorima. Temperatura je daleko varijabilnija, s velikim odstupanjima, i znatno je prostorno varijabilna.

Temperatura je dominantan pokretač promjena u oceanu. Stoga nije iznenađenje da promjena uzrokuje pomak u distribuciji vrsta u mjeri u kojoj se mogu prilagoditi. I moramo zapamtiti da sve vrste imaju ograničenja u sposobnosti privikavanja. Naravno, neke vrste ostaju osjetljivije od drugih jer imaju uže granice temperature u kojima uspijevaju. I, kao i drugi faktori stresa, ekstremne temperature povećavaju osjetljivost na učinke visokog CO2.

Put izgleda ovako:

emisije CO2 → OA → biofizički utjecaj → gubitak usluga ekosustava (npr. greben umire, i više ne zaustavlja olujne valove) → društveno-ekonomski utjecaj (kada olujni val uništi gradsko pristanište)

Primjećujući u isto vrijeme, da potražnja za uslugama ekosustava raste s rastom stanovništva i povećanjem prihoda (bogatstva).

Kako bi sagledali učinke, znanstvenici su ispitali različite scenarije ublažavanja (različite stope promjene pH vrijednosti) u usporedbi s održavanjem statusa quo koji rizikuje:

Pojednostavljenje raznolikosti (do 40%), a time i smanjenje kvalitete ekosustava
Utjecaj na brojnost je mali ili nikakav
Prosječna veličina različitih vrsta smanjuje se za 50%
OA uzrokuje odmak od dominacije kalcifikatora (organizama čija se struktura sastoji od materijala na bazi kalcija):

Nema nade za opstanak koralja koji u potpunosti ovise o vodi s određenim pH da bi preživjeli (a za hladnovodne koralje, više temperature će pogoršati problem);
Gastropodi (morski puževi s tankom ljuskom) najosjetljiviji su od mekušaca;
Postoji veliki utjecaj na vodene beskralježnjake koji nose egzoskelet, uključujući razne vrste mekušaca, rakova i bodljikaša (mislite na školjke, jastoge i ježince)
Unutar ove kategorije vrsta, člankonošci (kao što su škampi) nisu tako loši, ali postoji jasan znak njihovog opadanja

Drugi se beskralješnjaci brže prilagođavaju (kao što su meduze ili crvi)
Ribe, ne toliko, a ribe također možda nemaju kamo migrirati (na primjer u JI Australiji)
Određeni uspjeh za morske biljke koje mogu uspjeti konzumirajući CO2
Neka se evolucija može dogoditi u relativno kratkim vremenskim razmacima, što može značiti nadu
Evolucijsko spašavanje manje osjetljivih vrsta ili populacija unutar vrsta od stalnih genetskih varijacija za toleranciju na pH (to možemo vidjeti iz eksperimenata uzgoja; ili iz novih mutacija (koje su rijetke))

Dakle, ključno pitanje ostaje: Koje će vrste biti pogođene OA? Imamo dobru ideju o odgovoru: školjkaši, rakovi, grabežljivci kalcifikatora i vrhunski grabežljivci općenito. Nije teško zamisliti koliko će teške financijske posljedice biti samo za industrije školjkaša, morskih plodova i ronilačkog turizma, a još manje za druge u mreži dobavljača i usluga. A pred ogromnošću problema može biti teško usredotočiti se na rješenja.

Kakav bi trebao biti naš odgovor

Porast CO2 temeljni je uzrok (bolesti) [ali poput pušenja, vrlo je teško natjerati pušača da prestane pušiti]

Moramo liječiti simptome [visoki krvni tlak, emfizem]
Moramo smanjiti druge faktore stresa [smanjiti piće i prejedanje]

Smanjenje izvora zakiseljavanja oceana zahtijeva kontinuirane napore za smanjenje izvora na globalnoj i lokalnoj razini. Globalne emisije ugljičnog dioksida najveći su pokretač zakiseljavanja oceana na razini svjetskih oceana, stoga ih moramo smanjiti. Lokalni dodaci dušika i ugljika iz točkastih izvora, netočkastih izvora i prirodnih izvora mogu pogoršati učinke zakiseljavanja oceana stvaranjem uvjeta koji dodatno ubrzavaju smanjenje pH vrijednosti. Taloženje lokalnog onečišćenja zraka (osobito ugljičnog dioksida, dušika i sumpornog oksida) također može pridonijeti smanjenom pH i zakiseljavanju. Lokalno djelovanje može pomoći usporiti tempo zakiseljavanja. Dakle, moramo kvantificirati ključne antropogene i prirodne procese koji pridonose zakiseljavanju.

Sljedeće su prioritetne, kratkoročne radnje za rješavanje zakiseljavanja oceana.

1. Brzo i značajno smanjite globalne emisije ugljičnog dioksida kako biste ublažili i preokrenuli zakiseljavanje naših oceana.
2. Ograničite ispuštanje hranjivih tvari koje ulaze u morske vode iz malih i velikih kanalizacijskih sustava na licu mjesta, komunalnih postrojenja za otpadne vode i poljoprivrede, čime se ograničavaju faktori stresa na oceanski život kako bi se podržala prilagodba i opstanak.
3. Provesti učinkovito praćenje čiste vode i najbolje prakse upravljanja, kao i revidirati postojeće i/ili usvojiti nove standarde kvalitete vode kako bi bili relevantni za zakiseljavanje oceana.
4. Istražite selektivni uzgoj školjkaša i drugih osjetljivih morskih vrsta na toleranciju zakiseljavanja oceana.
5. Identificirajte, nadzirite i upravljajte morskim vodama i vrstama u potencijalnim skloništima od zakiseljavanja oceana kako bi mogli izdržati istodobne stresove.
6. Razumjeti povezanost između varijabli kemije vode i proizvodnje i preživljavanja školjkaša u mrijestilištima iu prirodnom okruženju, promičući suradnju između znanstvenika, menadžera i uzgajivača školjkaša. Uspostavite hitno upozorenje i sposobnost reagiranja kada praćenje ukazuje na skok u vodi s niskim pH koji prijeti osjetljivom staništu ili industriji školjkaša.
7. Obnovite morsku travu, mangrove, močvarnu travu itd. koji će preuzeti i fiksirati otopljeni ugljik u morskim vodama i lokalno spriječiti (ili usporiti) promjene pH vrijednosti tih morskih voda
8. Educirati javnost o problemu zakiseljavanja oceana i njegovim posljedicama za morske ekosustave, gospodarstvo i kulture

Dobra je vijest da se napredak ostvaruje na svim ovim frontama. Globalno, deseci tisuća ljudi rade na smanjenju emisija stakleničkih plinova (uključujući CO2) na međunarodnoj, nacionalnoj i lokalnoj razini (točka 1). A u SAD-u, točka 8 je primarni fokus koalicije nevladinih organizacija kojom koordiniraju naši prijatelji iz Ocean Conservancy. Za točku 7, TOF domaćini vlastitim naporima da obnovimo oštećene livade morske cvjetnice. No, u uzbudljivom razvoju za stavke 2-7, radimo s ključnim državnim donositeljima odluka u četiri obalne države na razvoju, dijeljenju i uvođenju zakona osmišljenih za rješavanje OA. Postojeći učinci zakiseljavanja oceana na školjke i drugi morski život u obalnim vodama Washingtona i Oregona potaknuli su djelovanje na više načina.

Svi govornici na konferenciji jasno su dali do znanja da je potrebno više informacija—posebno o tome gdje se pH vrijednost brzo mijenja, koje će vrste moći napredovati, preživjeti ili se prilagoditi te koje lokalne i regionalne strategije funkcioniraju. U isto vrijeme, pouka za ponijeti bila je da iako ne znamo sve što želimo znati o zakiseljavanju oceana, možemo i trebamo poduzeti korake za ublažavanje njegovih učinaka. Nastavit ćemo raditi s našim donatorima, savjetnicima i drugim članovima TOF zajednice kako bismo podržali rješenja.