Serius Mematikan: Lautan Asam dan Yang Harus Kita Lakukan

oleh Mark J. Spalding, Presiden The Ocean Foundation

Minggu lalu saya berada di Monterey, California untuk Simposium Internasional ke-3 tentang Lautan di Dunia CO2 Tinggi, yang bersamaan dengan Festival Film Laut Biru di hotel sebelah (tapi itu cerita lain untuk diceritakan). Di simposium, saya bergabung dengan ratusan peserta lainnya untuk belajar tentang keadaan pengetahuan saat ini dan solusi potensial untuk mengatasi dampak peningkatan karbon dioksida (CO2) pada kesehatan lautan kita dan kehidupan di dalamnya. Kami menyebut konsekuensi pengasaman laut karena pH laut kita semakin rendah dan dengan demikian menjadi lebih asam, dengan potensi bahaya yang signifikan terhadap sistem laut seperti yang kita kenal.

Pengasaman Laut

Pertemuan CO2012 Tinggi 2 merupakan lompatan besar dari pertemuan ke-2 di Monako pada tahun 2008. Lebih dari 500 peserta dan 146 pembicara, yang mewakili 37 negara, berkumpul untuk membahas masalah yang dihadapi. Itu termasuk inklusi besar pertama dari studi sosial-ekonomi. Dan, sementara fokus utama masih pada respons organisme kehidupan laut terhadap pengasaman laut dan apa artinya bagi sistem laut, semua orang sepakat bahwa pengetahuan kita tentang efek dan solusi potensial telah berkembang pesat dalam empat tahun terakhir.

Bagi saya, saya duduk dengan sangat takjub ketika satu demi satu ilmuwan memberikan sejarah sains seputar pengasaman laut (OA), informasi tentang pengetahuan sains saat ini tentang OA, dan firasat pertama kami tentang hal-hal spesifik tentang ekosistem dan konsekuensi ekonomi laut yang lebih hangat yang lebih asam dan memiliki kadar oksigen yang lebih rendah.

Seperti Dr. Sam Dupont dari The Sven Lovén Center for Marine Sciences – Kristineberg, Swedia berkata:

Apa yang kita tahu

Pengasaman Laut itu nyata
Itu langsung berasal dari emisi karbon kita
Itu terjadi dengan cepat
Dampaknya pasti
Kepunahan itu pasti
Itu sudah terlihat di sistem
Perubahan akan terjadi

Panas, asam, dan sesak napas adalah gejala dari penyakit yang sama.

Apalagi jika digabungkan dengan penyakit lain, OA menjadi ancaman utama.

Kita dapat mengharapkan banyak variabilitas, serta efek bawaan positif dan negatif.

Beberapa spesies akan mengubah perilaku di bawah OA.

Kami cukup tahu untuk bertindak

Kami tahu peristiwa bencana besar akan datang

Kami tahu cara mencegahnya

Kami tahu apa yang tidak kami ketahui

Kami tahu apa yang perlu kami lakukan (dalam sains)

Kami tahu apa yang akan kami fokuskan (membawa solusi)

Tapi, kita harus siap menghadapi kejutan; kami telah benar-benar mengganggu sistem.

Dupont menutup komentarnya dengan foto kedua anaknya dengan pernyataan dua kalimat yang kuat dan mencolok:

Saya bukan seorang aktivis, saya seorang ilmuwan. Tapi, saya juga seorang ayah yang bertanggung jawab.

Pernyataan jelas pertama bahwa akumulasi CO2 di laut dapat memiliki "konsekuensi biologis bencana yang mungkin" diterbitkan pada tahun 1974 (Whitfield, M. 1974. Akumulasi CO2 fosil di atmosfer dan di laut. Alam 247:523-525.). Empat tahun kemudian, pada tahun 1978, hubungan langsung bahan bakar fosil dengan pendeteksian CO2 di lautan ditetapkan. Antara tahun 1974 dan 1980, banyak penelitian mulai menunjukkan perubahan yang sebenarnya dalam alkalinitas laut. Dan, akhirnya, pada tahun 2004, momok pengasaman laut (OA) diterima oleh komunitas ilmiah secara luas, dan simposium CO2 tinggi pertama diadakan.

Musim semi berikutnya, para penyandang dana kelautan diberi pengarahan pada pertemuan tahunan mereka di Monterey, termasuk kunjungan lapangan untuk melihat beberapa penelitian mutakhir di Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI). Saya harus mencatat bahwa sebagian besar dari kita harus diingatkan tentang arti skala pH, meskipun semua orang tampaknya ingat menggunakan kertas lakmus untuk menguji cairan di ruang kelas sains sekolah menengah. Untungnya, para ahli bersedia menjelaskan bahwa skala pH adalah dari 0 sampai 14, dengan 7 netral. Semakin rendah pH, ​​berarti alkalinitas lebih rendah, atau lebih banyak keasaman.

Pada titik ini, menjadi jelas bahwa ketertarikan awal pada pH laut telah menghasilkan beberapa hasil yang nyata. Kami memiliki beberapa studi ilmiah yang kredibel, yang memberi tahu kami bahwa ketika pH laut turun, beberapa spesies akan berkembang, beberapa bertahan hidup, beberapa diganti, dan banyak yang punah (hasil yang diharapkan adalah hilangnya keanekaragaman hayati, tetapi pemeliharaan biomassa). Kesimpulan luas ini adalah hasil percobaan laboratorium, percobaan pemaparan lapangan, pengamatan di lokasi CO2 yang tinggi secara alami, dan penelitian yang berfokus pada catatan fosil dari peristiwa OA sebelumnya dalam sejarah.

Yang Kita Ketahui dari Peristiwa Pengasaman Laut Sebelumnya

Meskipun kita dapat melihat perubahan dalam kimia laut dan suhu permukaan laut selama 200 tahun sejak revolusi industri, kita perlu kembali lebih jauh ke masa lalu untuk perbandingan kontrol (tetapi tidak terlalu jauh ke belakang). Jadi, periode Pra-Kambrium (7/8 detik pertama sejarah geologis Bumi) telah diidentifikasi sebagai satu-satunya analogi geologis yang baik (jika tidak ada alasan lain selain spesies serupa) dan mencakup beberapa periode dengan pH lebih rendah. Periode-periode sebelumnya ini mengalami dunia CO2 tinggi yang serupa dengan pH yang lebih rendah, kadar oksigen yang lebih rendah, dan suhu permukaan laut yang lebih hangat.

Namun, tidak ada dalam catatan sejarah yang menyamai kita tingkat perubahan saat ini pH atau temperatur.

Peristiwa pengasaman laut dramatis terakhir dikenal sebagai PETM, atau Maksimum Termal Paleosen-Eosen, yang terjadi 55 juta tahun yang lalu dan merupakan perbandingan terbaik kami. Itu terjadi dengan cepat (selama sekitar 2,000 tahun) itu berlangsung selama 50,000 tahun. Kami memiliki data/bukti yang kuat untuk itu – dan oleh karena itu para ilmuwan menggunakannya sebagai analog terbaik kami yang tersedia untuk pelepasan karbon besar-besaran.

Namun, ini bukan analog yang sempurna. Kami mengukur rilis ini dalam petagram. PgC adalah Petagram karbon: 1 petagram = 1015 gram = 1 miliar metrik ton. PETM mewakili periode ketika 3,000 PgC dilepaskan selama beberapa ribu tahun. Yang penting adalah tingkat perubahan dalam 270 tahun terakhir (revolusi industri), karena kita telah memompa 5,000 PgC karbon ke atmosfer planet kita. Artinya pelepasan saat itu adalah 1 PgC y-1 dibandingkan dengan revolusi industri yaitu 9 PgC y-1. Atau, jika Anda hanya seorang ahli hukum internasional seperti saya, ini berarti kenyataan pahit bahwa apa yang telah kita lakukan hanya dalam waktu kurang dari tiga abad adalah 10 kali lebih buruk dari apa yang menyebabkan peristiwa kepunahan di laut di PETM.

Peristiwa pengasaman laut PETM menyebabkan perubahan besar dalam sistem laut global, termasuk beberapa kepunahan. Menariknya, sains menunjukkan bahwa total biomassa tetap seimbang, dengan mekarnya dinoflagellata dan kejadian serupa mengimbangi hilangnya spesies lain. Secara total, catatan geologi menunjukkan berbagai konsekuensi: mekar, kepunahan, pergantian, perubahan kalsifikasi, dan kekerdilan. Jadi, OA menyebabkan reaksi biotik yang signifikan bahkan ketika laju perubahannya jauh lebih lambat daripada laju emisi karbon kita saat ini. Namun, karena jauh lebih lambat, "masa depan adalah wilayah yang belum dipetakan dalam sejarah evolusi sebagian besar organisme modern".

Dengan demikian, peristiwa OA antropogenik ini akan dengan mudah melampaui dampak PETM. DAN, kita harus berharap untuk melihat perubahan bagaimana perubahan terjadi karena kita telah begitu mengganggu sistem. Terjemahan: Berharap untuk terkejut.

Respon Ekosistem dan Spesies

Pengasaman laut dan perubahan suhu keduanya memiliki karbon dioksida (CO2) sebagai pendorong. Dan, meskipun mereka dapat berinteraksi, mereka tidak berjalan secara paralel. Perubahan pH lebih linier, dengan penyimpangan yang lebih kecil, dan lebih homogen dalam ruang geografis yang berbeda. Suhu jauh lebih bervariasi, dengan penyimpangan yang lebar, dan secara substansial bervariasi secara spasial.

Suhu adalah pendorong dominan perubahan di lautan. Dengan demikian, tidak mengherankan jika perubahan menyebabkan pergeseran distribusi spesies sejauh mereka dapat beradaptasi. Dan kita harus ingat bahwa semua spesies memiliki batas kemampuan aklimatisasi. Tentu saja, beberapa spesies tetap lebih sensitif daripada yang lain karena mereka memiliki batas suhu yang lebih sempit tempat mereka berkembang. Dan, seperti pemicu stres lainnya, suhu ekstrem meningkatkan kepekaan terhadap efek CO2 yang tinggi.

Jalurnya terlihat seperti ini:

emisi CO2 → OA → dampak biofisik → hilangnya jasa ekosistem (misalnya terumbu mati, dan tidak lagi menghentikan gelombang badai) → dampak sosial ekonomi (ketika gelombang badai menghancurkan dermaga kota)

Mencatat pada saat yang sama, bahwa permintaan jasa ekosistem meningkat dengan pertumbuhan penduduk dan peningkatan pendapatan (kekayaan).

Untuk melihat efeknya, para ilmuwan telah memeriksa berbagai skenario mitigasi (tingkat perubahan pH yang berbeda) dibandingkan dengan mempertahankan status quo yang berisiko:

Penyederhanaan keanekaragaman (hingga 40%), dan dengan demikian mengurangi kualitas ekosistem
Ada sedikit atau tidak ada dampak pada kelimpahan
Ukuran rata-rata berbagai spesies berkurang 50%
OA menyebabkan pergeseran dari dominasi oleh calcifiers (organisme yang strukturnya terbentuk dari bahan berbasis kalsium):

Tidak ada harapan untuk kelangsungan hidup karang yang sangat bergantung pada air pada pH tertentu untuk bertahan hidup (dan untuk karang air dingin, suhu yang lebih hangat akan memperburuk masalah);
Gastropoda (siput laut bercangkang tipis) adalah moluska yang paling sensitif;
Ada dampak besar pada invertebrata air yang mengandung eksoskeleton, termasuk berbagai spesies moluska, krustasea, dan echinodermata (pikirkan kerang, lobster, dan bulu babi)
Dalam kategori spesies ini, arthropoda (seperti udang) tidak seburuk itu, tetapi ada sinyal yang jelas tentang penurunan mereka.

Invertebrata lain beradaptasi lebih cepat (seperti ubur-ubur atau cacing)
Ikan, tidak terlalu banyak, dan ikan mungkin juga tidak memiliki tempat untuk bermigrasi (misalnya di Australia Tenggara)
Beberapa keberhasilan untuk tanaman laut yang dapat tumbuh subur dengan mengkonsumsi CO2
Beberapa evolusi dapat terjadi dalam skala waktu yang relatif singkat, yang mungkin berarti harapan
Penyelamatan evolusioner oleh spesies atau populasi yang kurang sensitif dalam spesies dari variasi genetik tetap untuk toleransi pH (kita dapat melihat ini dari percobaan pemuliaan; atau dari mutasi baru (yang jarang terjadi))

Jadi, pertanyaan kuncinya tetap: Spesies mana yang akan terpengaruh oleh OA? Kami memiliki ide bagus untuk jawabannya: bivalvia, krustasea, predator pengapur, dan predator puncak pada umumnya. Tidaklah sulit untuk membayangkan betapa parahnya konsekuensi finansial bagi industri kerang, makanan laut, dan wisata selam saja, apalagi yang lain dalam jaringan pemasok dan layanan. Dan dalam menghadapi besarnya masalah, sulit untuk fokus pada solusi.

Seperti Apa Respon Kita Seharusnya

Meningkatnya CO2 adalah akar penyebab (dari penyakit) [tetapi seperti merokok, membuat perokok berhenti sangat sulit]

Kita harus mengobati gejalanya [tekanan darah tinggi, emfisema]
Kita harus mengurangi penyebab stres lainnya [kurangi minum dan makan berlebihan]

Mengurangi sumber pengasaman laut membutuhkan upaya pengurangan sumber yang berkelanjutan baik pada skala global maupun lokal. Emisi karbon dioksida global adalah penyebab terbesar pengasaman laut pada skala lautan dunia, jadi kita harus menguranginya. Penambahan nitrogen dan karbon lokal dari sumber titik, sumber nontitik, dan sumber alami dapat memperburuk efek pengasaman laut dengan menciptakan kondisi yang semakin mempercepat penurunan pH. Pengendapan polusi udara lokal (khususnya karbon dioksida, nitrogen, dan sulfur oksida) juga dapat berkontribusi pada penurunan pH dan pengasaman. Tindakan lokal dapat membantu memperlambat laju pengasaman. Jadi, kita perlu mengukur proses antropogenik dan alami utama yang berkontribusi terhadap pengasaman.

Berikut ini adalah item tindakan prioritas jangka pendek untuk mengatasi pengasaman laut.

1. Secara cepat dan signifikan mengurangi emisi karbon dioksida global untuk mengurangi dan membalikkan pengasaman lautan kita.
2. Batasi pembuangan nutrisi yang memasuki perairan laut dari sistem pembuangan limbah kecil dan besar di tempat, fasilitas air limbah kota, dan pertanian, sehingga membatasi pemicu stres pada kehidupan laut untuk mendukung adaptasi dan kelangsungan hidup.
3. Menerapkan pemantauan air bersih yang efektif dan praktik pengelolaan terbaik, serta merevisi dan/atau mengadopsi standar kualitas air yang baru agar relevan dengan pengasaman laut.
4. Selidiki pemuliaan selektif untuk toleransi pengasaman laut pada kerang dan spesies laut rentan lainnya.
5. Mengidentifikasi, memantau, dan mengelola perairan dan spesies laut di tempat perlindungan potensial dari pengasaman laut sehingga mereka dapat menanggung tekanan yang bersamaan.
6. Memahami hubungan antara variabel kimia air dan produksi kerang serta kelangsungan hidup di tempat pembenihan dan di lingkungan alam, mempromosikan kolaborasi antara ilmuwan, pengelola, dan pembudidaya kerang. Dan, buat peringatan darurat dan kapasitas tanggap saat pemantauan menunjukkan lonjakan air pH rendah yang mengancam habitat sensitif atau operasi industri kerang.
7. Mengembalikan lamun, bakau, rumput rawa dll yang akan mengambil dan memperbaiki karbon terlarut di perairan laut dan secara lokal mencegah (atau memperlambat) perubahan pH perairan laut tersebut
8. Mendidik masyarakat tentang masalah pengasaman laut dan akibatnya bagi ekosistem laut, ekonomi, dan budaya

Kabar baiknya adalah kemajuan sedang dibuat di semua bidang ini. Secara global, puluhan ribu orang bekerja untuk mengurangi emisi gas rumah kaca (termasuk CO2) di tingkat internasional, nasional, dan lokal (butir 1). Dan, di AS, item 8 adalah fokus utama koalisi LSM yang dikoordinir oleh teman-teman kami di Ocean Conservancy. Untuk item 7, host TOF upaya kami sendiri untuk memulihkan padang lamun yang rusak. Namun, dalam perkembangan yang menarik untuk item 2-7, kami bekerja sama dengan para pembuat keputusan negara bagian utama di empat negara pantai untuk mengembangkan, berbagi, dan memperkenalkan undang-undang yang dirancang untuk menangani OA. Efek pengasaman laut yang ada pada kerang dan kehidupan laut lainnya di perairan pesisir Washington dan Oregon telah menginspirasi tindakan dalam beberapa cara.

Semua pembicara di konferensi menjelaskan bahwa diperlukan lebih banyak informasi—khususnya tentang di mana pH berubah dengan cepat, spesies mana yang dapat berkembang, bertahan hidup, atau beradaptasi, dan strategi lokal dan regional yang berhasil. Pada saat yang sama, pelajaran yang dapat diambil adalah bahwa meskipun kita tidak mengetahui semua yang ingin kita ketahui tentang pengasaman laut, kita dapat dan harus mengambil langkah-langkah untuk mengurangi dampaknya. Kami akan terus bekerja dengan para donor, penasihat, dan anggota komunitas TOF lainnya untuk mendukung solusi.