Halálosan komoly: Savas óceánok és mit kell tennünk

Mark J. Spalding, az Ocean Foundation elnöke

Múlt héten a kaliforniai Montereyben voltam 3. Nemzetközi Szimpózium az óceánról egy magas CO2-kibocsátású világban, ami egyidejű volt a KÉK Óceán Filmfesztivál a szomszéd szállodában (de ez egy teljesen más történet). A szimpóziumon több száz résztvevővel együtt tanultam a tudás jelenlegi állásáról és a megemelkedett szén-dioxid (CO2) óceánjaink egészségére és a benne élő életre gyakorolt ​​hatásainak kezelésére irányuló lehetséges megoldásokról. A következményeket az óceánok elsavasodásának nevezzük, mert óceánunk pH-ja egyre alacsonyabb és így savasabbá válik, ami jelentős potenciális károkat okozhat az általunk ismert óceáni rendszerekben.

Óceánsav

A 2012-es High CO2 találkozó óriási ugrás volt a 2-as monacói 2008. találkozóhoz képest. Több mint 500 résztvevő és 146 előadó gyűlt össze 37 nemzet képviseletében, hogy megvitassák a kérdéses kérdéseket. Ez magában foglalta a társadalmi-gazdasági tanulmányok első jelentős részét. És bár az elsődleges hangsúly még mindig a tengeri élőlényeknek az óceánok savasodására adott válaszain és annak az óceánrendszerre gyakorolt ​​hatásán volt, mindenki egyetértett abban, hogy a hatásokról és a lehetséges megoldásokról szóló ismereteink az elmúlt négy évben nagyot fejlődtek.

A magam részéről elragadtatott ámulatban ültem, ahogy egyik tudós a másik után ismertette az óceánok elsavasodásával (OA) kapcsolatos tudomány történetét, információkat az OA-val kapcsolatos tudomány jelenlegi állásáról, valamint az ökoszisztémával és a gazdasági következményekkel kapcsolatos konkrét elképzeléseinkről. egy melegebb óceáné, amely savasabb és alacsonyabb oxigénszinttel rendelkezik.

Dr. Sam Dupont, a Sven Lovén Tengertudományi Központ – Kristineberg, Svédország munkatársa szerint:

Mit tudunk róla?

Az óceán savasodása valóságos
Ez közvetlenül a szén-dioxid-kibocsátásunkból származik
Gyorsan történik
A hatás biztos
A kihalás biztos
Ez már látszik a rendszereken
Változás fog történni

A forró, savanyú és a levegőtlenség ugyanannak a betegségnek a tünetei.

Különösen, ha más betegségekkel kombinálják, az OA komoly veszélyt jelent.

Sok változékonyságra, valamint pozitív és negatív áthúzódó hatásokra számíthatunk.

Egyes fajok viselkedése megváltozik OA alatt.

Eleget tudunk a cselekvéshez

Tudjuk, hogy nagy katasztrófa következik

Tudjuk, hogyan előzhetjük meg

Tudjuk, amit nem tudunk

Tudjuk, mit kell tennünk (a tudományban)

Tudjuk, mire fogunk összpontosítani (megoldások hozása)

De fel kell készülnünk a meglepetésekre; annyira megzavartuk a rendszert.

Dr. Dupont két gyermekéről készült fotóval zárta kommentárját egy erőteljes és feltűnő két mondatos kijelentéssel:

Nem vagyok aktivista, hanem tudós. De felelősségteljes apa is vagyok.

2-ben tették közzé az első egyértelmű kijelentést, miszerint a CO1974 felhalmozódása a tengerben „lehetséges katasztrofális biológiai következményekkel járhat” (Whitfield, M. 1974. Accumulation of fossil CO2 in the atmosfērában és a tengerben. Nature 247, 523-525.). Négy évvel később, 1978-ban megállapították a fosszilis tüzelőanyagok és az óceán CO2 kimutatásának közvetlen kapcsolatát. 1974 és 1980 között számos tanulmány kezdett bizonyítani az óceán lúgosságának tényleges változását. Végül 2004-ben a tudományos közösség elfogadta az óceánsavasodás kísértetét (OA), és megtartották a magas CO2-kibocsátású szimpóziumok első részét.

A következő tavasszal a tengeri finanszírozók tájékoztatást kaptak a montereyi éves találkozójukon, beleértve a terepbejárást a Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) élvonalbeli kutatásaira. Meg kell jegyeznem, hogy a legtöbbünket emlékeztetni kellett arra, hogy mit jelent a pH-skála, bár úgy tűnt, mindenki emlékezett arra, hogy a lakmuszpapírt használta folyadékok tesztelésére a középiskolai természettudományos osztálytermekben. Szerencsére a szakértők hajlandóak voltak elmagyarázni, hogy a pH-skála 0 és 14 között van, a 7 pedig semleges. Minél alacsonyabb a pH, az alacsonyabb lúgosságot vagy nagyobb savasságot jelent.

Ezen a ponton világossá vált, hogy az óceán pH-ja iránti korai érdeklődés konkrét eredményeket hozott. Vannak hiteles tudományos tanulmányaink, amelyek azt mondják nekünk, hogy az óceán pH-jának csökkenésével egyes fajok felvirágoznak, vannak, akik túlélnek, néhányuk lecserélődik, és sok kihal (a várható eredmény a biodiverzitás csökkenése, de a biomassza fennmaradása). Ez az átfogó következtetés laboratóriumi kísérletek, terepi expozíciós kísérletek, természetesen magas CO2-kibocsátású helyeken végzett megfigyelések és a történelem korábbi OA-események fosszilis feljegyzéseire összpontosító tanulmányok eredménye.

Amit a múltbeli óceánsavasodási eseményekből tudunk

Miközben az ipari forradalom óta eltelt 200 év során változásokat láthatunk az óceánok kémiájában és a tengerfelszín hőmérsékletében, az időben vissza kell mennünk az ellenőrzések összehasonlításához (de nem túl messzire). Tehát a kambrium előtti időszakot (a Föld geológiai történetének első 7/8-át) az egyetlen jó geológiai analógként azonosították (ha másért nem, mint a hasonló fajok miatt), és magában foglal néhány alacsonyabb pH-jú időszakot is. Ezekben a korábbi időszakokban hasonló magas CO2-tartalmú világ volt tapasztalható, alacsonyabb pH-értékkel, alacsonyabb oxigénszinttel és melegebb tengerfelszíni hőmérséklettel.

A történelmi feljegyzésekben azonban nincs semmi, ami a miénk lenne jelenlegi változási ütem a pH-tól vagy a hőmérséklettől.

A legutóbbi drámai óceánsavasodási eseményt PETM vagy paleocén-eocén termikus maximum néven ismerik, amely 55 millió évvel ezelőtt történt, és a legjobb összehasonlításunk. Gyorsan történt (mintegy 2,000 éven át), 50,000 XNUMX évig tartott. Erős adatunk/bizonyítékunk van rá – ezért a tudósok ezt használják a legjobb elérhető analógunkként a hatalmas szén-dioxid-kibocsátás érdekében.

Ez azonban nem tökéletes analóg. Ezeket a kibocsátásokat petagrammokban mérjük. A PgC a szén petagramja: 1 petagram = 1015 gramm = 1 milliárd metrikus tonna. A PETM azt az időszakot képviseli, amikor 3,000 PgC szabadult fel néhány ezer év alatt. Ami számít, az az elmúlt 270 év változásának üteme (az ipari forradalom), mivel 5,000 PgC szenet pumpáltunk bolygónk légkörébe. Ez azt jelenti, hogy a kiadás akkor 1 PgC y-1 volt az ipari forradalomhoz képest, ami 9 PgC y-1. Vagy ha csak egy nemzetközi jogi srác vagy, mint én, ez azt a rideg valóságot jelenti, hogy amit alig három évszázad alatt tettünk, az 10-ször rosszabb mint ami a PETM-nél az óceánban bekövetkezett kihalási eseményeket okozta.

A PETM óceánsavasodási eseménye nagy változásokat okozott a globális óceánrendszerekben, beleértve néhány kihalást is. Érdekes módon a tudomány azt jelzi, hogy a teljes biomassza nagyjából egyenletes maradt, a dinoflagellate virágzás és hasonló események ellensúlyozták más fajok elvesztését. Összességében a geológiai feljegyzés a következmények széles skáláját mutatja: virágzások, kihalások, forgalom, meszesedési változások és eltörpülés. Így az OA még akkor is jelentős biotikus reakciót vált ki, ha a változás mértéke sokkal lassabb, mint a jelenlegi szén-dioxid-kibocsátásunk. De mivel sokkal lassabb volt, a jövő „feltérképezetlen terület a legtöbb modern organizmus evolúciós történetében”.

Így ez az antropogén OA esemény könnyen felülmúlja a PETM hatását. ÉS számítanunk kell arra, hogy változásokat fogunk látni a változás mikéntjében, mert annyira megzavartuk a rendszert. Fordítás: Számíts a meglepetésre.

Ökoszisztéma és fajválasz

Az óceán elsavasodása és a hőmérséklet változása egyaránt a szén-dioxid (CO2) hajtóereje. És bár képesek kölcsönhatásba lépni, nem futnak párhuzamosan. A pH változása lineárisabb, kisebb eltérésekkel, és homogénebb a különböző földrajzi terekben. A hőmérséklet sokkal változóbb, nagy eltérésekkel, és térben is lényegesen változó.

A hőmérséklet az óceán változásának meghatározó mozgatórugója. Így nem meglepő, hogy a változások a fajok elterjedésének eltolódását okozzák olyan mértékben, amennyire képesek alkalmazkodni. És emlékeznünk kell arra, hogy minden fajnak megvannak a határai az akklimatizációs képességnek. Természetesen egyes fajok érzékenyebbek maradnak, mint mások, mert szűkebb hőmérsékleti határaik vannak, amelyekben fejlődnek. Más stresszorokhoz hasonlóan a szélsőséges hőmérsékleti viszonyok is növelik a magas CO2 hatásaival szembeni érzékenységet.

Az útvonal így néz ki:

CO2-kibocsátás → OA → biofizikai hatás → az ökoszisztéma-szolgáltatások elvesztése (pl. egy zátony meghal, és már nem állítja meg a viharhullámokat) → társadalmi-gazdasági hatásainak (amikor a vihar kiüti a város mólóját)

Megjegyezve ugyanakkor, hogy az ökoszisztéma-szolgáltatások iránti kereslet a népesség növekedésével és a jövedelem (vagyon) növekedésével növekszik.

A hatások vizsgálata érdekében a tudósok különféle mérséklési forgatókönyveket vizsgáltak meg (különböző pH-változás mértéke), összehasonlítva a status quo fenntartásával, amely kockázatot jelent:

A diverzitás egyszerűsítése (akár 40%), és ezáltal az ökoszisztéma minőségének csökkenése
A bőségre alig vagy egyáltalán nincs hatással
A különböző fajok átlagos mérete 50%-kal csökken
Az OA a meszesedők (olyan szervezetek, amelyek szerkezete kalcium alapú anyagból áll) eltolódást okoz a dominanciától:

Nincs remény a korallok túlélésére, amelyek túlélése teljes mértékben függ a víztől egy bizonyos pH-érték mellett (a hidegvízi korallok esetében pedig a melegebb hőmérséklet súlyosbítja a problémát);
A puhatestűek közül a gyomorlábúak (vékony héjú tengeri csigák) a legérzékenyebbek;
Nagy hatással van az exoskeletont hordozó vízi gerinctelenekre, beleértve a puhatestűek, rákfélék és tüskésbőrűek különböző fajait (gondoljunk csak a kagylókra, homárokra és sünekre)
Ezen a fajkategórián belül az ízeltlábúak (például garnélarák) nem állnak olyan rosszul, de egyértelmű jele van hanyatlásuk

Más gerinctelenek gyorsabban alkalmazkodnak (például medúza vagy férgek)
A halaknak nem annyira, és a halaknak nincs is hova vándorolniuk (például DK-Ausztráliában)
Némi siker a tengeri növényeknek, amelyek a CO2-fogyasztással boldogulnak
Bizonyos evolúció viszonylag rövid időn belül bekövetkezhet, ami reményt jelenthet
A kevésbé érzékeny fajok vagy fajon belüli populációk evolúciós megmentése a pH-tolerancia állandó genetikai variációja alól (ezt láthatjuk a tenyésztési kísérletekből; vagy az új mutációkból (ami ritka))

Tehát a kulcskérdés továbbra is fennáll: mely fajokat érinti az OA? Jó ötletünk van a válaszra: kéthéjúak, rákfélék, meszesedő ragadozók és általában a csúcsragadozók. Nem nehéz elképzelni, hogy a pénzügyi következmények milyen súlyosak lesznek egyedül a kagyló-, tengeri- és búvárturizmus-iparra nézve, még kevésbé a beszállítói és szolgáltatási hálózat többi ágazatára nézve. És a probléma hatalmasságával szemben nehéz lehet a megoldásokra összpontosítani.

Mi legyen a válaszunk

A megnövekedett CO2 a kiváltó oka (a betegségnek) [de a dohányzáshoz hasonlóan a dohányost is nagyon nehéz rávenni a leszokásra]

Kezelnünk kell a tüneteket [magas vérnyomás, emfizéma]
Csökkentenünk kell az egyéb stressztényezőket [csökkenteni az ivást és a túlevést]

Az óceánok savasodási forrásainak csökkentése folyamatos erőfeszítéseket tesz szükségessé a források csökkentésére globális és helyi szinten egyaránt. A globális szén-dioxid-kibocsátás az óceánok elsavasodásának legnagyobb hajtóereje a világ óceáni léptékében, ezért csökkentenünk kell ezeket. A pontforrásokból, nem pontszerű forrásokból és természetes forrásokból származó nitrogén és szén helyi hozzáadása súlyosbíthatja az óceánok savasodásának hatásait azáltal, hogy olyan feltételeket teremt, amelyek tovább gyorsítják a pH csökkenését. A helyi légszennyezés (különösen a szén-dioxid, nitrogén és kén-oxid) lerakódása szintén hozzájárulhat a pH csökkenéséhez és a savasodáshoz. A helyi intézkedések lassíthatják a savasodás ütemét. Tehát számszerűsítenünk kell a savasodáshoz hozzájáruló legfontosabb antropogén és természetes folyamatokat.

A következők az óceánok elsavasodásának leküzdésére irányuló kiemelt, rövid távú intézkedések.

1. Gyorsan és jelentősen csökkenteni kell a globális szén-dioxid-kibocsátást, hogy mérsékeljük és visszafordítsuk óceánjaink savasodását.
2. Korlátozza a kis és nagy helyszíni szennyvízrendszerekből, a települési szennyvízelvezető létesítményekből és a mezőgazdaságból származó tápanyag-kibocsátást a tengeri vizekbe, így korlátozva az óceánok élővilágára nehezedő stresszhatásokat az alkalmazkodás és a túlélés támogatása érdekében.
3. Hatékony tisztavíz-ellenőrzési és legjobb gazdálkodási gyakorlatok végrehajtása, valamint a meglévő vízminőségi szabványok felülvizsgálata és/vagy új vízminőségi szabványok elfogadása, hogy azok relevánsak legyenek az óceánok savasodásával kapcsolatban.
4. Vizsgálja meg a kagylók és más veszélyeztetett tengeri fajok óceáni savasodástűrő képességének szelektív tenyésztését.
5. Azonosítsa, figyelje és kezelje a tengervizeket és a fajokat az óceánok elsavasodása miatti potenciális menedékhelyeken, hogy azok egyidejű igénybevételt is elviselhessenek.
6. A vízkémiai változók és a kagylótermelés és a keltetőkben és a természetes környezetben való túlélés közötti összefüggés megértése, elősegítve a tudósok, vezetők és kagylótermesztők közötti együttműködést. És hozzon létre egy vészhelyzeti figyelmeztető és reagáló képességet, ha a megfigyelés azt jelzi, hogy az alacsony pH-jú víz megugrik, ami veszélyezteti az érzékeny élőhelyeket vagy a kagylóipar működését.
7. Helyreállítsa a tengeri füvet, mangrovefát, mocsári füvet stb., amelyek felveszik és megkötik a tengervizekben oldott szenet, és lokálisan megakadályozzák (vagy lassú) e tengervizek pH-változását
8. Tájékoztassa a közvéleményt az óceánok savasodásának problémájáról és annak a tengeri ökoszisztémákra, gazdaságra és kultúrákra gyakorolt ​​következményeiről

A jó hír az, hogy ezeken a területeken előrelépés történik. Világszerte több tízezer ember dolgozik az üvegházhatású gázok kibocsátásának (beleértve a CO2-t is) nemzetközi, nemzeti és helyi szinten történő csökkentésén (1. tétel). Az Egyesült Államokban pedig a 8. pont áll a civil szervezetekből álló koalíció elsődleges fókuszában, amelyet barátaink koordinálnak az Ocean Conservancy-nál. A 7. tételhez: TOF hosts saját erőfeszítéseinket a károsodott tengeri füves rétek helyreállítására. A 2–7. tétel izgalmas fejlesztéseként azonban négy parti állam kulcsfontosságú állami döntéshozóival együtt dolgozunk az OA kezelésére szolgáló jogszabályok kidolgozásán, megosztásán és bevezetésén. Az óceánok elsavasodásának jelenlegi hatásai a kagylókra és más tengeri élőlényekre Washington és Oregon part menti vizeiben számos módon cselekvésre ösztönöztek.

A konferencia valamennyi előadója világossá tette, hogy több információra van szükség – különösen arról, hogy hol változik a pH gyorsan, mely fajok lesznek képesek virágozni, túlélni vagy alkalmazkodni, valamint a működő helyi és regionális stratégiákról. Ugyanakkor az elvihető tanulság az volt, hogy bár nem tudunk mindent, amit tudni akarunk az óceánok savasodásáról, de lehet és kell is lépéseket tennünk annak hatásainak enyhítésére. Továbbra is együttműködünk adományozóinkkal, tanácsadóinkkal és a TOF közösség többi tagjával, hogy támogassuk a megoldásokat.