Banvænt alvarlegt: Acid Oceans og það sem við verðum að gera

eftir Mark J. Spalding, forseta The Ocean Foundation

Í síðustu viku var ég í Monterey, Kaliforníu fyrir Þriðja alþjóðlega málþingið um hafið í koltvísýringsríkum heimi, sem var samtímis BLUE Ocean kvikmyndahátíðin á hótelinu í næsta húsi (en það er allt önnur saga að segja). Á málþinginu gekk ég til liðs við hundruð annarra þátttakenda og lærði um núverandi stöðu þekkingar og hugsanlegar lausnir til að takast á við áhrif hækkaðs koltvísýrings (CO2) á heilsu hafsins okkar og lífsins. Við köllum afleiðingarnar súrnun sjávar vegna þess að sýrustig sjávar okkar er að verða lægra og þar með súrnara, með verulegum mögulegum skaða á hafkerfum eins og við þekkjum þau.

Súrnun sjávar

CO2012-háfundurinn 2 var mikið stökk frá 2. fundinum í Mónakó árið 2008. Yfir 500 fundarmenn og 146 fyrirlesarar, fulltrúar 37 þjóða, voru samankomnir til að ræða málin sem fyrir liggja. Það fól í sér fyrsta stóra þátttöku félagshagfræðirannsókna. Og þó að megináherslan hafi enn verið á viðbrögð lífvera sjávar við súrnun sjávar og hvað það þýðir fyrir hafkerfið, voru allir sammála um að þekking okkar á áhrifum og hugsanlegum lausnum hafi aukist mikið á síðustu fjórum árum.

Fyrir mitt leyti sat ég mjög undrandi þegar hver vísindamaðurinn á fætur öðrum gaf sögu um vísindin í kringum súrnun sjávar (OA), upplýsingar um núverandi stöðu vísindaþekkingar um OA og fyrstu vísbendingar okkar um sérstöðu um vistkerfið og efnahagslegar afleiðingar af heitara hafi sem er súrara og hefur lægra súrefnismagn.

Eins og Dr. Sam Dupont hjá Sven Lovén Center for Marine Sciences – Kristineberg, Svíþjóð sagði:

Hvað vitum við?

Súrnun sjávar er raunveruleg
Það kemur beint frá kolefnislosun okkar
Það er að gerast hratt
Áhrifin eru viss
Útdauðir eru öruggir
Það er nú þegar sýnilegt í kerfunum
Breyting mun gerast

Heitt, súrt og andardráttur eru öll einkenni sama sjúkdómsins.

Sérstaklega þegar það er sameinað öðrum sjúkdómum, verður OA mikil ógn.

Við getum búist við miklum breytileika, sem og jákvæðum og neikvæðum yfirfærsluáhrifum.

Sumar tegundir munu breyta hegðun undir OA.

Við vitum nóg til að bregðast við

Við vitum að stór hörmungaratburður er að koma

Við vitum hvernig á að koma í veg fyrir það

Við vitum það sem við vitum ekki

Við vitum hvað við þurfum að gera (í vísindum)

Við vitum hvað við munum leggja áherslu á (koma með lausnir)

En við ættum að vera viðbúin því að koma á óvart; við höfum svo gjörsamlega truflað kerfið.

Dr. Dupont lokaði athugasemdum sínum með mynd af tveimur börnum sínum með kraftmikilli og sláandi setningu í tveimur setningum:

Ég er ekki aðgerðarsinni, ég er vísindamaður. En ég er líka ábyrgur faðir.

Fyrsta skýra staðhæfingin um að uppsöfnun CO2 í sjó gæti haft „mögulegar skelfilegar líffræðilegar afleiðingar“ var birt árið 1974 (Whitfield, M. 1974. Uppsöfnun jarðefna CO2 í andrúmslofti og í sjó. Náttúra 247:523-525.). Fjórum árum síðar, árið 1978, var komið á bein tengingu jarðefnaeldsneytis við CO2 uppgötvun í hafinu. Milli 1974 og 1980 hófust fjölmargar rannsóknir til að sýna fram á raunverulega breytingu á basagildi sjávar. Og að lokum, árið 2004, varð súrnunardraug sjávar (OA) viðurkennd af vísindasamfélaginu í heild, og fyrsta málþingið um há CO2 var haldið.

Næsta vor var sjávarútvegsfjármögnunum tilkynnt á ársfundi sínum í Monterey, þar á meðal vettvangsferð til að sjá nýjar rannsóknir á Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI). Ég ætti að hafa í huga að það þurfti að minna flest okkar á hvað pH-kvarðinn þýðir, þó allir virtust muna eftir því að nota lakmúspappírinn til að prófa vökva í náttúrufræðikennslustofum á miðstigi. Sem betur fer voru sérfræðingarnir tilbúnir að útskýra að pH-kvarðinn er frá 0 til 14, þar sem 7 er hlutlaust. Því lægra sem pH er, þýðir lægra basastig eða meira sýrustig.

Á þessum tímapunkti hefur það orðið ljóst að snemma áhugi á pH sjávar hefur skilað áþreifanlegum árangri. Við höfum nokkrar trúverðugar vísindarannsóknir sem segja okkur að þegar pH-gildi sjávar lækkar munu sumar tegundir dafna, sumar lifa af, sumar koma í staðinn og margar deyja út (væntanleg niðurstaða er tap á líffræðilegum fjölbreytileika, en viðhald lífmassa). Þessi víðtæka niðurstaða er afrakstur rannsóknarstofutilrauna, tilrauna á váhrifum á vettvangi, athugana á stöðum með náttúrulega háum CO2 og rannsóknum sem beindust að steingervingaskrám frá fyrri OA atburðum í sögunni.

Það sem við vitum frá fyrri hafsúrunarviðburðum

Þó að við getum séð breytingar á efnafræði hafsins og sjávaryfirborðshita á þeim 200 árum sem liðin eru frá iðnbyltingunni, þurfum við að fara lengra aftur í tímann til að bera saman samanburð (en ekki of langt aftur). Þannig að Pre-Cambrian tímabilið (fyrstu 7/8s jarðsögu jarðar) hefur verið skilgreint sem eina góða jarðfræðilega hliðstæðan (ef ekki af annarri ástæðu en svipaðar tegundir) og inniheldur nokkur tímabil með lægra pH. Þessi fyrri tímabil upplifðu svipaðan hátt CO2 heim með lægra pH, lægra súrefnismagni og hlýrri sjávarhita.

Hins vegar er ekkert í sögunni sem jafnast á við okkar núverandi breytingatíðni af pH eða hitastigi.

Síðasti stórkostlegi súrnunaratburðurinn í sjónum er þekktur sem PETM, eða Paleocene–Eocene Thermal Maximum, sem átti sér stað fyrir 55 milljónum ára og er besti samanburður okkar. Það gerðist hratt (yfir um 2,000 ár) það stóð í 50,000 ár. Við höfum sterk gögn/sönnunargögn fyrir því - og þar af leiðandi nota vísindamenn það sem besta fáanlega hliðstæðan okkar fyrir gríðarlega kolefnislosun.

Hins vegar er það ekki fullkomið hliðstæða. Við mælum þessar losanir í petagrams. PgC eru petagrams af kolefni: 1 petagram = 1015 grömm = 1 milljarður metrísk tonna. PETM táknar tímabil þegar 3,000 PgC losnuðu á nokkur þúsund árum. Það sem skiptir máli er hraði breytinganna á síðustu 270 árum (iðnbyltingin), þar sem við höfum dælt 5,000 PgC af kolefni inn í lofthjúp plánetunnar okkar. Þetta þýðir að losunin var þá 1 PgC y-1 miðað við iðnbyltinguna, sem er 9 PgC y-1. Eða, ef þú ert bara þjóðréttarmaður eins og ég, þýðir þetta að það sem við höfum gert á tæpum þremur öldum er 10 sinnum verri en það sem olli útrýmingaratburðunum í sjónum við PETM.

PETM súrnunaratburður sjávar olli miklum breytingum á hnattrænum hafkerfum, þar á meðal sumum útdauða. Athyglisvert er að vísindin benda til þess að heildarlífmassi hafi haldist um það bil jöfn, þar sem risaflagelblóm og svipaðir atburðir vega upp á móti tapi annarra tegunda. Alls sýnir jarðfræðiskráin margvíslegar afleiðingar: blómgun, útdauða, veltu, kölkunbreytingar og dvergvöxtur. Þannig veldur OA verulegum líffræðilegum viðbrögðum jafnvel þegar hraði breytinganna er mun hægari en núverandi hlutfall kolefnislosunar okkar. En vegna þess að hún var mun hægari er „framtíðin óþekkt svæði í þróunarsögu flestra nútíma lífvera.

Þannig mun þessi OA atburður af mannavöldum auðveldlega toppa PETM í áhrifum. OG, við ættum að búast við að sjá breytingar á því hvernig breytingar verða vegna þess að við höfum svo truflað kerfið. Þýðing: Búast við að verða hissa.

Viðbrögð vistkerfis og tegunda

Súrnun sjávar og hitabreytingar hafa bæði koltvísýring (CO2) sem drifkraft. Og þó að þeir geti haft samskipti, eru þeir ekki í gangi samhliða. Breytingar á pH eru línulegri, með minni frávikum og eru einsleitari í mismunandi landfræðilegum rýmum. Hitastig er mun breytilegra, með miklum frávikum og er verulega breytilegt í stað.

Hitastig er ríkjandi drifkraftur breytinga í hafinu. Það kemur því ekki á óvart að breytingar valdi breytingu á útbreiðslu tegunda að því marki sem þær geta aðlagast. Og við verðum að muna að allar tegundir hafa takmörk fyrir aðlögunargetu. Auðvitað eru sumar tegundir viðkvæmari en aðrar vegna þess að þær hafa þrengri mörk hitastigs sem þær þrífast í. Og eins og aðrir streituvaldar auka hitastig næmni fyrir áhrifum mikils CO2.

Leiðin lítur svona út:

CO2 losun → OA → lífeðlisfræðileg áhrif → tap á vistkerfaþjónustu (t.d. rif deyr og stöðvar ekki lengur óveður) → samfélags- og efnahagsleg áhrif (þegar stormurinn tekur út bæjarbryggjuna)

Tekið er fram á sama tíma að eftirspurn eftir vistkerfaþjónustu eykst með fólksfjölgun og auknum tekjum (auði).

Til að skoða áhrifin hafa vísindamenn skoðað ýmsar mótvægissviðsmyndir (mismunandi hraða pH-breytinga) samanborið við að viðhalda óbreyttu ástandi sem er í hættu:

Einföldun á fjölbreytileika (allt að 40%) og þar með minnkun á gæðum vistkerfa
Það hefur lítil sem engin áhrif á gnægð
Meðalstærð ýmissa tegunda minnkar um 50%
OA veldur tilfærslu frá yfirráðum vegna kalkefna (lífverur sem eru mynduð úr efni sem byggir á kalsíum):

Engin von um að kórallar lifi af sem eru algjörlega háðir vatni við ákveðið pH til að lifa af (og fyrir kaldvatnskóralla mun hlýrra hitastig auka á vandamálið);
Sniglar (þunnskeljar sjávarsniglar) eru viðkvæmastir lindýranna;
Það eru mikil áhrif á utanbeinagrindina sem bera vatnshryggleysingja, þar á meðal ýmsar tegundir lindýra, krabbadýra og skrápdýra (hugsaðu um samlokur, humar og ígulker)
Innan þessa flokks tegunda eru liðdýr (eins og rækja) ekki eins slæm, en það er skýr merki um hnignun þeirra

Aðrir hryggleysingjar aðlagast hraðar (eins og marglyttur eða ormar)
Fiskur, ekki svo mikið, og fiskur hefur kannski engan stað til að flytja til (til dæmis í SE Ástralíu)
Nokkur árangur fyrir sjávarplöntur sem kunna að þrífast á neyslu CO2
Einhver þróun getur átt sér stað á tiltölulega stuttum tímakvarða, sem getur þýtt von
Þróunarfræðileg björgun minna viðkvæmra tegunda eða stofna innan tegunda frá standandi erfðafræðilegum breytileika fyrir pH-þol (við getum séð þetta frá kynbótatilraunum; eða frá nýjum stökkbreytingum (sem eru sjaldgæfar))

Svo, lykilspurningin er enn: Hvaða tegundir verða fyrir áhrifum af OA? Við höfum góða hugmynd um svarið: Samlokur, krabbadýr, rándýr af kalki og topprándýr almennt. Það er ekki erfitt að sjá fyrir sér hversu alvarlegar fjárhagslegar afleiðingar það hefur fyrir skelfisk-, sjávarafurða- og köfunarferðaþjónustuna eina og sér, og því síður aðra í net birgja og þjónustu. Og í ljósi gífurlegs vandamáls getur verið erfitt að einbeita sér að lausnum.

Hver viðbrögð okkar ættu að vera

Hækkandi CO2 er undirrót (sjúkdómsins) [en eins og reykingar er mjög erfitt að fá reykingamanninn til að hætta]

Við verðum að meðhöndla einkennin [háan blóðþrýsting, lungnaþembu]
Við verðum að draga úr öðrum streituþáttum [skera úr drykkju og ofáti]

Til að draga úr uppruna súrnunar sjávar þarf viðvarandi viðleitni til að draga úr uppsprettum bæði á heimsvísu og staðbundnum mælikvarða. Losun koltvísýrings á heimsvísu er stærsti drifkrafturinn fyrir súrnun sjávar á mælikvarða heimshafsins og því verðum við að draga úr henni. Staðbundin viðbót köfnunarefnis og kolefnis frá punktupptökum, ópunktuppsprettum og náttúrulegum uppsprettum getur aukið áhrif súrnunar sjávar með því að skapa aðstæður sem flýta enn frekar fyrir pH-lækkun. Útfelling staðbundinnar loftmengunar (sérstaklega koltvísýrings, köfnunarefnis og brennisteinsoxíðs) getur einnig stuðlað að lækkun pH og súrnun. Staðbundnar aðgerðir geta hjálpað til við að hægja á súrnunarhraða. Þannig að við þurfum að mæla mikilvæga mannvalda og náttúrulega ferla sem stuðla að súrnun.

Eftirfarandi eru forgangsatriði á næstunni til að bregðast við súrnun sjávar.

1. Dragðu hratt og verulega úr losun koltvísýrings á heimsvísu til að draga úr og snúa við súrnun sjávar okkar.
2. Takmarka losun næringarefna sem berst í sjóinn frá litlum og stórum fráveitukerfum á staðnum, frárennslisaðstöðu sveitarfélaga og landbúnaði og takmarka þannig streituvalda á lífríki hafsins til að styðja við aðlögun og lifun.
3. Innleiða skilvirka vöktun á hreinu vatni og bestu stjórnunarhætti, sem og endurskoða núverandi og/eða samþykkja nýja vatnsgæðastaðla til að gera þá viðeigandi fyrir súrnun sjávar.
4. Rannsaka sértæka ræktun vegna súrnunarþols sjávar í skelfiski og öðrum viðkvæmum sjávartegundum.
5. Þekkja, fylgjast með og hafa umsjón með sjávarvötnunum og tegundunum í hugsanlegum athvarfslóðum frá súrnun sjávar svo þau geti þola samhliða álag.
6. Skilja tengsl vatnsefnafræðilegra breyta og skelfiskframleiðslu og lifun í klakstöðvum og í náttúrulegu umhverfi, stuðla að samstarfi milli vísindamanna, stjórnenda og skeldýraræktenda. Og komdu á neyðarviðvörunar- og viðbragðsgetu þegar eftirlit bendir til hækkunar í vatni með lágt pH sem ógnar viðkvæmu búsvæði eða starfsemi skelfiskiðnaðar.
7. Endurheimtu sjávargras, mangroves, mýrargras o.s.frv. sem mun taka upp og binda uppleyst kolefni í sjónum og koma í veg fyrir (eða hægja á) breytingum á sýrustigi þessara sjávarvatna á staðnum.
8. Fræða almenning um vandamál súrnunar sjávar og afleiðingar þess fyrir vistkerfi sjávar, efnahag og menningu.

Góðu fréttirnar eru þær að framfarir eru að verða á öllum þessum vígstöðvum. Á heimsvísu vinna tugþúsundir manna að því að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda (þar á meðal CO2) á alþjóðlegum, innlendum og staðbundnum vettvangi (liður 1). Og í Bandaríkjunum er liður 8 aðaláherslan í bandalagi frjálsra félagasamtaka sem samræmd er af vinum okkar hjá Ocean Conservancy. Fyrir lið 7, TOF gestgjafar okkar eigin viðleitni til að endurheimta skemmd þangaengi. En, í spennandi þróun fyrir atriði 2-7, erum við að vinna með lykilákvörðunaraðilum ríkisins í fjórum strandríkjum að því að þróa, deila og innleiða löggjöf sem ætlað er að taka á OA. Núverandi áhrif súrnunar sjávar á skelfisk og annað sjávarlíf í strandsjó Washington og Oregon hafa hvatt til aðgerða á ýmsan hátt.

Allir fyrirlesarar ráðstefnunnar gerðu ljóst að frekari upplýsinga er þörf - sérstaklega um hvar pH breytist hratt, hvaða tegundir munu geta dafnað, lifað eða aðlagast og staðbundnar og svæðisbundnar aðferðir sem virka. Á sama tíma var lærdómurinn sá að þrátt fyrir að við vitum ekki allt sem við viljum vita um súrnun sjávar, getum við og ættum að gera ráðstafanir til að draga úr áhrifum hennar. Við munum halda áfram að vinna með gjöfum okkar, ráðgjöfum og öðrum meðlimum TOF samfélagsins til að styðja við lausnirnar.