Մահացու լուրջ. թթվային օվկիանոսները և այն, ինչ մենք պետք է անենք

The Ocean հիմնադրամի նախագահ Մարկ Ջ. Սպալդինգի կողմից

Անցյալ շաբաթ ես Մոնտերեյում էի, Կալիֆորնիա 3-րդ միջազգային սիմպոզիում Օվկիանոսի բարձր CO2 աշխարհում, որը միաժամանակ էր BLUE Ocean կինոփառատոն հարեւան հյուրանոցում (բայց դա բոլորովին այլ պատմություն է): Սիմպոզիումի ժամանակ ես միացա հարյուրավոր այլ մասնակիցների՝ սովորելու գիտելիքների ներկա վիճակի և հնարավոր լուծումների մասին՝ անդրադառնալու ածխածնի երկօքսիդի (CO2) բարձրացված ազդեցությանը մեր օվկիանոսների առողջության և ներսում կյանքի վրա: Հետևանքները մենք անվանում ենք օվկիանոսի թթվացում, քանի որ մեր օվկիանոսի pH-ն նվազում է և, հետևաբար, ավելի թթվային, ինչը կարող է զգալի վնաս հասցնել օվկիանոսի համակարգերին, ինչպես մենք գիտենք:

Օվկիանոսի թթվայնացում

2012թ.-ի Բարձր CO2 հանդիպումը հսկայական թռիչք էր 2թ.-ին Մոնակոյում կայացած 2008-րդ հանդիպումից: Ավելի քան 500 մասնակից և 146 բանախոս, որոնք ներկայացնում էին 37 երկրներ, հավաքվել էին քննարկելու առկա խնդիրները: Այն ներառում էր սոցիալ-տնտեսական ուսումնասիրությունների առաջին հիմնական ընդգրկումը: Եվ, մինչ առաջնային ուշադրությունը դեռևս դրված էր օվկիանոսների թթվայնացմանը ծովային կենդանի օրգանիզմների արձագանքներին և այն, ինչ դա նշանակում է օվկիանոսային համակարգի համար, բոլորը համաձայն էին, որ մեր գիտելիքները ազդեցությունների և հնարավոր լուծումների մասին վերջին չորս տարիների ընթացքում մեծապես զարգացել են:

Իմ կողմից, ես զարմացած նստած էի, երբ գիտնականները մեկը մյուսի հետևից ներկայացնում էին օվկիանոսների թթվայնացման (ՕԱ) մասին գիտության պատմությունը, գիտության ներկայիս վիճակի մասին տեղեկատվություն ՕԱ-ի մասին և մեր առաջին ակնարկները էկոհամակարգի և տնտեսական հետևանքների մասին: ավելի տաք օվկիանոս, որն ավելի թթվային է և ունի թթվածնի ցածր մակարդակ:

Ինչպես Շվեդիայի Սվեն Լովենի ծովային գիտությունների կենտրոնից – Քրիստինեբերգ, դոկտոր Սեմ Դյուպոնն ասել է.

Ի՞նչ գիտենք

Օվկիանոսի թթվայնացումը իրական է
Այն ուղղակիորեն գալիս է մեր ածխածնի արտանետումներից
Դա տեղի է ունենում արագ
Ազդեցությունը որոշակի է
Անհետացումները հաստատ են
Դա արդեն տեսանելի է համակարգերում
Փոփոխությունը տեղի կունենա

Տաք, թթու և շնչակտուր բոլորը նույն հիվանդության ախտանիշներն են:

Հատկապես, երբ համակցվում է այլ հիվանդությունների հետ, OA-ն դառնում է հիմնական սպառնալիք:

Մենք կարող ենք ակնկալել բազմաթիվ փոփոխականություններ, ինչպես նաև դրական և բացասական հետևանքներ:

Որոշ տեսակներ կփոխեն վարքագիծը OA-ի պայմաններում:

Մենք բավականաչափ գիտենք գործելու համար

Մենք գիտենք, որ մեծ աղետալի իրադարձություն է սպասվում

Մենք գիտենք, թե ինչպես դա կանխել

Մենք գիտենք այն, ինչ չգիտենք

Մենք գիտենք, թե ինչ պետք է անենք (գիտության մեջ)

Մենք գիտենք, թե ինչի վրա ենք կենտրոնանալու (լուծումներ բերելով)

Բայց մենք պետք է պատրաստ լինենք անակնկալների. մենք այնքան ամբողջովին խաթարել ենք համակարգը:

Դոկտոր Դյուպոնն իր մեկնաբանությունները փակեց իր երկու երեխաների լուսանկարով երկու նախադասությամբ հզոր և ապշեցուցիչ հայտարարությամբ.

Ես ակտիվիստ չեմ, ես գիտնական եմ. Բայց, ես նաև պատասխանատու հայր եմ։

Առաջին հստակ հայտարարությունն այն մասին, որ CO2-ի կուտակումը ծովում կարող է ունենալ «հնարավոր աղետալի կենսաբանական հետևանքներ», հրապարակվել է 1974 թվականին (Whitfield, M. 1974. Acumulation of fossil CO2 in atmosfer and in sea. Բնություն 247:523-525.). Չորս տարի անց՝ 1978 թվականին, հաստատվեց հանածո վառելիքի անմիջական կապը օվկիանոսում CO2-ի հայտնաբերման հետ: 1974-1980 թվականներին բազմաթիվ ուսումնասիրություններ սկսեցին ցույց տալ օվկիանոսի ալկալայնության իրական փոփոխությունը: Եվ, վերջապես, 2004 թվականին օվկիանոսի թթվացման ուրվականը (OA) ընդունվեց լայն գիտական ​​հանրության կողմից, և անցկացվեց CO2 բարձր սիմպոզիումներից առաջինը:

Հաջորդ գարնանը ծովային ֆինանսավորողները տեղեկացվեցին Մոնտերեյում տեղի ունեցած իրենց տարեկան հանդիպման ժամանակ, ներառյալ դաշտային ճամփորդությունը՝ Monterey Bay Aquarium Research Institute-ում (MBARI) որոշ առաջադեմ հետազոտություններ տեսնելու համար: Պետք է նշեմ, որ մեզանից շատերին պետք էր հիշեցնել, թե ինչ է նշանակում pH սանդղակը, թեև բոլորը, թվում էր, հիշում էին, թե ինչպես են օգտագործել լակմուսի թուղթը միջին դպրոցի գիտության դասարաններում հեղուկներ փորձարկելու համար: Բարեբախտաբար, փորձագետները պատրաստ էին բացատրել, որ pH սանդղակը 0-ից 14 է, իսկ 7-ը չեզոք է: Որքան ցածր է pH-ը, նշանակում է ավելի ցածր ալկալայնություն կամ ավելի թթվայնություն:

Այս պահին պարզ է դարձել, որ օվկիանոսի pH-ի նկատմամբ վաղ հետաքրքրությունը որոշակի կոնկրետ արդյունքներ է տվել: Մենք ունենք որոշ արժանահավատ գիտական ​​ուսումնասիրություններ, որոնք մեզ ասում են, որ երբ օվկիանոսների pH-ն իջնի, որոշ տեսակներ կզարգանան, ոմանք գոյատևեն, որոշները կփոխարինվեն և շատերը կվերանան (ակնկալվող արդյունքը կենսաբազմազանության կորուստն է, բայց կենսազանգվածի պահպանումը): Այս լայն եզրակացությունը լաբորատոր փորձերի, դաշտային բացահայտման փորձերի, բնականորեն բարձր CO2 վայրերում դիտարկումների և պատմության մեջ OA-ի նախորդ իրադարձությունների բրածո գրառումների վրա կենտրոնացած ուսումնասիրությունների արդյունք է:

Այն, ինչ մենք գիտենք օվկիանոսի թթվայնացման անցյալ իրադարձություններից

Թեև մենք կարող ենք տեսնել օվկիանոսների քիմիայի և օվկիանոսի ծովի մակերևույթի ջերմաստիճանի փոփոխություններ արդյունաբերական հեղափոխությունից հետո 200 տարիների ընթացքում, մենք պետք է հետ գնանք ժամանակի մեջ՝ վերահսկիչ համեմատության համար (բայց ոչ շատ հետ): Այսպիսով, մինչքեմբրիական շրջանը (Երկրի երկրաբանական պատմության առաջին 7/8-րդ դարը) ճանաչվել է որպես միակ լավ երկրաբանական անալոգը (եթե ոչ այլ պատճառով, քան նմանատիպ տեսակները) և ներառում է ավելի ցածր pH-ով որոշ ժամանակաշրջաններ: Այս նախորդ ժամանակաշրջանները նկատեցին նմանատիպ բարձր CO2 աշխարհ՝ ավելի ցածր pH-ով, թթվածնի ցածր մակարդակով և ծովի մակերևույթի ավելի տաք ջերմաստիճանով:

Այնուամենայնիվ, պատմական արձանագրության մեջ չկա որևէ բան, որը հավասարազոր է մեզ փոփոխության ընթացիկ տեմպերը pH կամ ջերմաստիճան:

Օվկիանոսի թթվացման վերջին դրամատիկ իրադարձությունը հայտնի է որպես PETM կամ Պալեոցեն-Էոցեն ջերմային առավելագույնը, որը տեղի է ունեցել 55 միլիոն տարի առաջ և մեր լավագույն համեմատությունն է: Դա տեղի ունեցավ արագ (մոտ 2,000 տարի), այն տևեց 50,000 տարի: Մենք դրա համար ունենք ամուր տվյալներ/ապացույցներ, և, հետևաբար, գիտնականներն այն օգտագործում են որպես մեր լավագույն հասանելի անալոգը ածխածնի զանգվածային արտազատման համար:

Այնուամենայնիվ, դա կատարյալ անալոգային չէ: Մենք չափում ենք այս թողարկումները պետագրամներով: PgC-ն ածխածնի պետագրամներ են՝ 1 պետագրամ = 1015 գրամ = 1 միլիարդ մետրիկ տոննա: PETM-ը ներկայացնում է մի ժամանակաշրջան, երբ մի քանի հազար տարվա ընթացքում թողարկվել է 3,000 PgC: Կարևորը վերջին 270 տարիների փոփոխության արագությունն է (արդյունաբերական հեղափոխությունը), քանի որ մենք 5,000 PgC ածխածին ենք մղել մեր մոլորակի մթնոլորտ: Սա նշանակում է, որ թողարկումն այն ժամանակ եղել է 1 PgC y-1՝ համեմատած արդյունաբերական հեղափոխության հետ, որը կազմում է 9 PgC y-1: Կամ, եթե դուք պարզապես միջազգային իրավունքի մարդ եք, ինչպիսին ես եմ, սա նշանակում է դաժան իրականություն, որ այն, ինչ մենք արել ենք ընդամենը երեք դարից պակաս, 10 անգամ ավելի վատ քան այն, ինչ առաջացրել է օվկիանոսում անհետացման դեպքերը PETM-ում:

PETM օվկիանոսի թթվացման իրադարձությունը մեծ փոփոխություններ է առաջացրել համաշխարհային օվկիանոսի համակարգերում, ներառյալ որոշ անհետացումներ: Հետաքրքիր է, որ գիտությունը ցույց է տալիս, որ ընդհանուր կենսազանգվածը մնացել է հավասարաչափ, դինոֆլագելատների ծաղկման և նմանատիպ իրադարձությունների պատճառով, որոնք փոխհատուցում են այլ տեսակների կորուստը: Ընդհանուր առմամբ, երկրաբանական գրառումը ցույց է տալիս հետևանքների լայն շրջանակ՝ ծաղկումներ, անհետացումներ, շրջադարձեր, կալցիֆիկացման փոփոխություններ և գաճաճություն: Այսպիսով, OA-ն առաջացնում է զգալի բիոտիկ ռեակցիա, նույնիսկ երբ փոփոխության արագությունը շատ ավելի դանդաղ է, քան ածխածնի արտանետումների մեր ներկայիս արագությունը: Բայց քանի որ այն շատ ավելի դանդաղ էր, «ապագան չբացահայտված տարածք է ժամանակակից օրգանիզմների մեծ մասի էվոլյուցիոն պատմության մեջ»։

Այսպիսով, այս մարդածին OA իրադարձությունը հեշտությամբ կբարձրացնի PETM-ի ազդեցությունը: ԵՎ, մենք պետք է ակնկալենք փոփոխություններ տեսնել, թե ինչպես է տեղի ունենում փոփոխությունը, քանի որ մենք այնքան ենք խախտել համակարգը: Թարգմանություն՝ Սպասեք զարմանալու։

Էկոհամակարգերի և տեսակների արձագանք

Օվկիանոսի թթվայնացումը և ջերմաստիճանի փոփոխությունը երկուսն էլ ունեն ածխածնի երկօքսիդ (CO2) որպես շարժիչ: Եվ, չնայած նրանք կարող են փոխազդել, նրանք զուգահեռ չեն ընթանում: pH-ի փոփոխություններն ավելի գծային են, ավելի փոքր շեղումներով և ավելի միատարր են տարբեր աշխարհագրական տարածություններում։ Ջերմաստիճանը շատ ավելի փոփոխական է, լայն շեղումներով և էապես փոփոխական է տարածական առումով:

Ջերմաստիճանը օվկիանոսում փոփոխությունների գերիշխող շարժիչ ուժն է: Այսպիսով, զարմանալի չէ, որ փոփոխությունը հանգեցնում է տեսակների բաշխման տեղաշարժի այնքանով, որքանով նրանք կարող են հարմարվել: Եվ մենք պետք է հիշենք, որ բոլոր տեսակներն ունեն հարմարվողականության սահմաններ: Իհարկե, որոշ տեսակներ մնում են ավելի զգայուն, քան մյուսները, քանի որ նրանք ունեն ջերմաստիճանի ավելի նեղ սահմաններ, որտեղ նրանք ծաղկում են: Եվ, ինչպես մյուս սթրեսային գործոնները, ջերմաստիճանի ծայրահեղությունները մեծացնում են զգայունությունը բարձր CO2-ի ազդեցության նկատմամբ:

Ճանապարհն ունի հետևյալ տեսքը.

CO2 արտանետումներ → OA → կենսաֆիզիկական ազդեցություն → էկոհամակարգային ծառայությունների կորուստ (օրինակ, առագաստը սատկում է և այլևս չի դադարեցնում փոթորկի ալիքները) → սոցիալ-տնտեսական ազդեցություն (երբ փոթորիկը դուրս է հանում քաղաքի կառամատույցը)

Միևնույն ժամանակ նշելով, որ էկոհամակարգային ծառայությունների պահանջարկը աճում է բնակչության աճի և եկամուտների (հարստության) աճի հետ մեկտեղ:

Հետևանքները դիտելու համար գիտնականները հետազոտել են մեղմացման տարբեր սցենարներ (pH փոփոխության տարբեր տեմպեր)՝ համեմատած ստատուս քվոյի պահպանման հետ, որը վտանգում է.

Բազմազանության պարզեցում (մինչև 40%) և հետևաբար էկոհամակարգի որակի նվազում
Առատության վրա քիչ ազդեցություն կա կամ բացակայում է
Տարբեր տեսակների միջին չափը նվազում է 50%-ով
OA-ն հանգեցնում է կալցիֆիկատորների (օրգանիզմների, որոնց կառուցվածքը կազմված է կալցիումի վրա հիմնված նյութից) գերակայությունից հեռանալուց.

Մարջանների գոյատևման հույս չկա, որոնք լիովին կախված են որոշակի pH-ով ջրից (իսկ սառը ջրային մարջանների դեպքում ավելի տաք ջերմաստիճանը կխորացնի խնդիրը).
Փափկամարմիններից ամենազգայուն են գաստրոպոդները (բարակ կեղևով ծովային խխունջներ);
Մեծ ազդեցություն կա էկզակմախք կրող ջրային անողնաշարավորների վրա, այդ թվում՝ փափկամարմինների, խեցգետնակերպերի և էխինոդերմների տարբեր տեսակների (կարծում ենք՝ կակղամորթեր, օմարներ և ոզնիներ)
Տեսակների այս կատեգորիայի մեջ հոդվածոտանիները (օրինակ՝ ծովախեցգետինները) այնքան էլ վատ վիճակում չեն, բայց դրանց անկման հստակ ազդանշան կա։

Այլ անողնաշարավորներ ավելի արագ են հարմարվում (օրինակ՝ մեդուզա կամ որդ)
Ձուկը, ոչ այնքան, և ձկները նույնպես կարող են գաղթելու տեղ չունենալ (օրինակ՝ Հարավային Ավստրալիա)
Որոշ հաջողություններ ծովային բույսերի համար, որոնք կարող են զարգանալ CO2 սպառելով
Որոշ էվոլյուցիա կարող է տեղի ունենալ համեմատաբար կարճ ժամանակային մասշտաբներով, ինչը կարող է նշանակել հույս
Էվոլյուցիոն փրկություն տեսակների մեջ ավելի քիչ զգայուն տեսակների կամ պոպուլյացիաների կողմից pH-ի հանդուրժողականության համար գոյություն ունեցող գենետիկ տատանումներից (մենք կարող ենք դա տեսնել բուծման փորձերից կամ նոր մուտացիաներից (որոնք հազվադեպ են լինում))

Այսպիսով, հիմնական հարցը մնում է. Մենք լավ ենք պատկերացնում պատասխանը՝ երկփեղկավորներ, խեցգետնակերպեր, կալցիֆերների գիշատիչներ և ընդհանրապես վերին գիշատիչներ: Դժվար չէ պատկերացնել, թե որքան ծանր ֆինանսական հետևանքները կլինեն միայն խեցեմորթների, ծովամթերքների և սուզվող զբոսաշրջության ոլորտների համար, առավել ևս՝ մատակարարների և սպասարկման ցանցի մյուս ոլորտների համար: Եվ խնդրի ահռելիության պայմաններում դժվար է կենտրոնանալ լուծումների վրա:

Ինչ պետք է լինի մեր արձագանքը

CO2-ի աճը (հիվանդության) հիմնական պատճառն է [սակայն, ինչպես ծխելը, ծխողին ծխելը թողնելը շատ դժվար է]

Մենք պետք է բուժենք ախտանիշները [արյան բարձր ճնշում, էմֆիզեմա]
Մենք պետք է նվազեցնենք այլ սթրեսային գործոնները [նվազեցնենք խմելը և չափից շատ ուտելը]

Օվկիանոսի թթվացման աղբյուրների կրճատումը պահանջում է աղբյուրների կրճատման կայուն ջանքեր ինչպես համաշխարհային, այնպես էլ տեղական մասշտաբով: Ածխածնի երկօքսիդի գլոբալ արտանետումները համաշխարհային օվկիանոսի մասշտաբով օվկիանոսի թթվացման ամենամեծ շարժիչն են, ուստի մենք պետք է նվազեցնենք դրանք: Ազոտի և ածխածնի տեղական հավելումները կետային աղբյուրներից, ոչ կետային աղբյուրներից և բնական աղբյուրներից կարող են սրել օվկիանոսի թթվացման հետևանքները՝ ստեղծելով պայմաններ, որոնք էլ ավելի են արագացնում pH-ի նվազումը: Օդի տեղական աղտոտվածության (մասնավորապես ածխածնի երկօքսիդի, ազոտի և ծծմբի օքսիդի) նստեցումը կարող է նաև նպաստել pH-ի նվազմանը և թթվայնացմանը: Տեղական գործողությունները կարող են օգնել դանդաղեցնել թթվայնացման տեմպերը: Այսպիսով, մենք պետք է քանակականացնենք թթվացմանը նպաստող հիմնական մարդածին և բնական գործընթացները:

Ստորև բերված են օվկիանոսի թթվայնացմանն ուղղված առաջնահերթ, կարճաժամկետ գործողությունների կետերը:

1. Արագ և զգալիորեն նվազեցնել ածխաթթու գազի գլոբալ արտանետումները՝ մեր օվկիանոսների թթվայնացումը մեղմելու և հակադարձելու համար:
2. Սահմանափակել սննդանյութերի արտանետումները, որոնք մտնում են ծովային ջրեր փոքր և մեծ տեղում կոյուղաջրերի համակարգերից, քաղաքային կեղտաջրերի օբյեկտներից և գյուղատնտեսությունից՝ այդպիսով սահմանափակելով օվկիանոսի կյանքի վրա ազդող սթրեսները՝ աջակցելու հարմարվողականությանը և գոյատևմանը:
3. Իրականացնել մաքուր ջրի արդյունավետ մոնիտորինգի և կառավարման լավագույն փորձը, ինչպես նաև վերանայել առկա և/կամ ընդունել ջրի որակի նոր ստանդարտները՝ դրանք օվկիանոսի թթվացմանը համապատասխան դարձնելու համար:
4. Հետազոտել օվկիանոսի թթվայնացման հանդուրժողականության ընտրովի բուծումը խեցեմորթների և այլ խոցելի ծովային տեսակների համար:
5. Բացահայտեք, վերահսկեք և կառավարեք ծովային ջրերը և տեսակները օվկիանոսի թթվայնացումից պոտենցիալ ապաստարաններում, որպեսզի նրանք կարողանան դիմակայել միաժամանակյա սթրեսներին:
6. Հասկանալ ջրի քիմիայի փոփոխականների և խեցեմորթների արտադրության և գոյատևման միջև կապը բուծարաններում և բնական միջավայրում, խթանելով համագործակցությունը գիտնականների, ղեկավարների և խեցեմորթ աճեցողների միջև: Եվ ստեղծեք արտակարգ իրավիճակների նախազգուշացման և արձագանքման կարողություն, երբ մոնիտորինգը ցույց է տալիս ցածր pH ջրի բարձրացում, որը սպառնում է զգայուն միջավայրի կամ խեցեմորթների արդյունաբերության գործունեությանը:
7. Վերականգնել ծովախոտը, մանգրոնները, ճահճային խոտը և այլն, որոնք կընդունեն և կֆիքսեն լուծված ածխածինը ծովային ջրերում և տեղայնորեն կկանխեն (կամ դանդաղ) փոփոխությունները այդ ծովային ջրերի pH-ում:
8. Կրթել հանրությանը օվկիանոսի թթվայնացման խնդրի և դրա հետևանքների մասին ծովային էկոհամակարգերի, տնտեսության և մշակույթների համար

Լավ նորությունն այն է, որ այս բոլոր ճակատներում առաջընթաց է նկատվում: Աշխարհում տասնյակ հազարավոր մարդիկ աշխատում են նվազեցնել ջերմոցային գազերի արտանետումները (ներառյալ CO2) միջազգային, ազգային և տեղական մակարդակներում (կետ 1): Իսկ ԱՄՆ-ում 8-րդ կետը ՀԿ-ների կոալիցիայի առաջնային ուշադրության կենտրոնում է, որը համակարգվում է Ocean Conservancy-ի մեր ընկերների կողմից: 7-րդ կետի համար TOF հյուրընկալողներ վնասված ծովախոտի մարգագետինները վերականգնելու մեր սեփական ջանքերը. Սակայն 2-7 կետերի համար հետաքրքիր զարգացումով մենք աշխատում ենք ափամերձ չորս նահանգների հիմնական նահանգային որոշում կայացնողների հետ՝ մշակելու, համօգտագործելու և ներդնելու օրենսդրություն, որը նախատեսված է OA-ի դեմ պայքարելու համար: Վաշինգտոնի և Օրեգոնի ափամերձ ջրերում օվկիանոսի թթվայնացման ազդեցությունը խեցեմորթների և այլ ծովային կենդանիների վրա ոգեշնչել է գործողությունների մի շարք ձևերով:

Կոնֆերանսի բոլոր բանախոսները պարզ դարձրին, որ ավելի շատ տեղեկատվություն է անհրաժեշտ, հատկապես այն մասին, թե որտեղ է pH-ն արագ փոխվում, որ տեսակները կկարողանան բարգավաճել, գոյատևել կամ հարմարվել, և տեղական և տարածաշրջանային ռազմավարությունները, որոնք գործում են: Միևնույն ժամանակ, հիմնական դասն այն էր, որ թեև մենք չգիտենք այն ամենը, ինչ ուզում ենք իմանալ օվկիանոսի թթվացման մասին, մենք կարող ենք և պետք է քայլեր ձեռնարկենք դրա հետևանքները մեղմելու համար: Մենք կշարունակենք աշխատել մեր դոնորների, խորհրդատուների և TOF համայնքի այլ անդամների հետ՝ աջակցելու լուծումներին: