Deadly Serious: Oceani acidi e cosa dobbiamo fare

di Mark J. Spalding, Presidente di The Ocean Foundation

La scorsa settimana sono stato a Monterey, in California, per il 3° Simposio internazionale sull'oceano in un mondo ad alto contenuto di CO2, che era simultaneo al BLU Ocean Film Festival all'albergo accanto (ma questa è tutta un'altra storia da raccontare). Al simposio, mi sono unito a centinaia di altri partecipanti per conoscere lo stato attuale delle conoscenze e le potenziali soluzioni per affrontare gli effetti dell'elevata anidride carbonica (CO2) sulla salute dei nostri oceani e sulla vita all'interno. Chiamiamo le conseguenze acidificazione dell'oceano perché il pH del nostro oceano sta diventando più basso e quindi più acido, con un potenziale danno significativo ai sistemi oceanici così come li conosciamo.

L'acidificazione degli oceani

L'incontro High CO2012 del 2 è stato un grande passo avanti rispetto al secondo incontro tenutosi a Monaco nel 2. Oltre 2008 partecipanti e 500 relatori, in rappresentanza di 146 nazioni, si sono riuniti per discutere le questioni in questione. Comprendeva una prima importante inclusione di studi socio-economici. E, mentre l'attenzione principale era ancora sulle risposte degli organismi marini all'acidificazione degli oceani e su cosa ciò significa per il sistema oceanico, tutti erano d'accordo sul fatto che la nostra conoscenza degli effetti e delle potenziali soluzioni è notevolmente migliorata negli ultimi quattro anni.

Da parte mia, mi sono seduto in preda allo stupore mentre uno scienziato dopo l'altro ha fornito una storia della scienza sull'acidificazione degli oceani (OA), informazioni sullo stato attuale delle conoscenze scientifiche sull'OA e i nostri primi sentori di dettagli sull'ecosistema e sulle conseguenze economiche di un oceano più caldo che è più acido e ha livelli di ossigeno più bassi.

Come ha affermato il Dr. Sam Dupont del Centro Sven Lovén per le scienze marine - Kristineberg, Svezia:

Che cosa sappiamo?

L'acidificazione degli oceani è reale
Proviene direttamente dalle nostre emissioni di carbonio
Sta accadendo velocemente
L'impatto è certo
Le estinzioni sono certe
È già visibile nei sistemi
Il cambiamento accadrà

Caldo, acido e senza fiato sono tutti sintomi della stessa malattia.

Soprattutto se combinata con altre malattie, l'OA diventa una grave minaccia.

Possiamo aspettarci molta variabilità, oltre a effetti di trascinamento positivi e negativi.

Alcune specie altereranno il comportamento sotto OA.

Ne sappiamo abbastanza per agire

Sappiamo che sta arrivando un grande evento catastrofico

Sappiamo come prevenirlo

Sappiamo quello che non sappiamo

Sappiamo cosa dobbiamo fare (nella scienza)

Sappiamo su cosa ci concentreremo (portando soluzioni)

Ma dovremmo essere preparati alle sorprese; abbiamo così completamente perturbato il sistema.

Il dottor Dupont ha chiuso i suoi commenti con una foto dei suoi due figli con un'affermazione di due frasi potente e sorprendente:

Non sono un attivista, sono uno scienziato. Ma sono anche un padre responsabile.

La prima chiara affermazione secondo cui l'accumulo di CO2 in mare potrebbe avere “possibili conseguenze biologiche catastrofiche” è stata pubblicata nel 1974 (Whitfield, M. 1974. Accumulation of fossil CO2 in the atmosphere and in the sea. Natura 247:523-525.). Quattro anni dopo, nel 1978, fu stabilito il collegamento diretto dei combustibili fossili al rilevamento di CO2 nell'oceano. Tra il 1974 e il 1980 numerosi studi iniziarono a dimostrare l'effettivo cambiamento dell'alcalinità degli oceani. E, infine, nel 2004, lo spettro dell'acidificazione degli oceani (OA) è stato accettato dalla comunità scientifica in generale e si è tenuto il primo dei simposi sull'alto contenuto di CO2.

La primavera successiva, i finanziatori marini sono stati informati al loro incontro annuale a Monterey, inclusa una gita sul campo per vedere alcune ricerche all'avanguardia presso il Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI). Dovrei notare che alla maggior parte di noi doveva essere ricordato cosa significa la scala del pH, anche se tutti sembravano ricordare di aver usato la cartina di tornasole per testare i liquidi nelle aule di scienze delle scuole medie. Fortunatamente, gli esperti sono stati disposti a spiegare che la scala del pH va da 0 a 14, dove 7 è neutro. Più basso è il pH, significa minore alcalinità o maggiore acidità.

A questo punto, è diventato chiaro che l'interesse iniziale per il pH degli oceani ha prodotto alcuni risultati concreti. Abbiamo alcuni studi scientifici credibili, che ci dicono che quando il pH dell'oceano diminuisce, alcune specie prospereranno, alcune sopravviveranno, alcune verranno sostituite e molte si estingueranno (il risultato atteso è la perdita di biodiversità, ma il mantenimento della biomassa). Questa ampia conclusione è il risultato di esperimenti di laboratorio, esperimenti di esposizione sul campo, osservazioni in luoghi naturalmente ad alto contenuto di CO2 e studi incentrati sui reperti fossili di precedenti eventi OA nella storia.

Quello che sappiamo dai passati eventi di acidificazione degli oceani

Mentre possiamo vedere i cambiamenti nella chimica degli oceani e nella temperatura della superficie del mare oceanico negli ultimi 200 anni dalla rivoluzione industriale, dobbiamo tornare più indietro nel tempo per un confronto di controllo (ma non troppo indietro). Quindi il periodo pre-cambriano (i primi 7/8 della storia geologica della Terra) è stato identificato come l'unico buon analogo geologico (se non altro per specie simili) e include alcuni periodi con pH più basso. Questi periodi precedenti hanno sperimentato un mondo simile ad alta CO2 con pH più basso, livelli di ossigeno più bassi e temperature superficiali del mare più calde.

Tuttavia, non c'è nulla nella documentazione storica che eguagli il nostro tasso di variazione attuale di pH o temperatura.

L'ultimo drammatico evento di acidificazione degli oceani è noto come PETM, o Paleocene-Eocene Thermal Maximum, che ha avuto luogo 55 milioni di anni fa ed è il nostro miglior confronto. È successo rapidamente (in circa 2,000 anni) ed è durato 50,000 anni. Abbiamo forti dati/prove per questo - e quindi gli scienziati lo usano come il nostro miglior analogo disponibile per un massiccio rilascio di carbonio.

Tuttavia, non è un analogo perfetto. Misuriamo questi rilasci in petagrammi. I PgC sono Petagrammi di carbonio: 1 petagrammo = 1015 grammi = 1 miliardo di tonnellate. Il PETM rappresenta un periodo in cui sono stati rilasciati 3,000 PgC in poche migliaia di anni. Ciò che conta è il tasso di cambiamento negli ultimi 270 anni (la rivoluzione industriale), poiché abbiamo pompato 5,000 PgC di carbonio nell'atmosfera del nostro pianeta. Ciò significa che il rilascio allora era di 1 PgC y-1rispetto alla rivoluzione industriale, che è di 9 PgC y-1. Oppure, se sei solo un esperto di diritto internazionale come me, questo si traduce nella cruda realtà che ciò che abbiamo fatto in poco meno di tre secoli è 10 volte peggio rispetto a ciò che ha causato gli eventi di estinzione nell'oceano al PETM.

L'evento di acidificazione degli oceani PETM ha causato grandi cambiamenti nei sistemi oceanici globali, comprese alcune estinzioni. È interessante notare che la scienza indica che la biomassa totale è rimasta pressoché uniforme, con fioriture dinoflagellate ed eventi simili che hanno compensato la perdita di altre specie. In totale, la documentazione geologica mostra un'ampia gamma di conseguenze: fioriture, estinzioni, fatturati, cambiamenti di calcificazione e nanismo. Pertanto, l'OA provoca una reazione biotica significativa anche quando il tasso di cambiamento è molto più lento del nostro attuale tasso di emissioni di carbonio. Ma, poiché era molto più lento, il "futuro è un territorio inesplorato nella storia evolutiva della maggior parte degli organismi moderni".

Pertanto, questo evento OA antropogenico supererà facilmente l'impatto del PETM. E, dovremmo aspettarci di vedere cambiamenti nel modo in cui avviene il cambiamento perché abbiamo così disturbato il sistema. Traduzione: aspettati di essere sorpreso.

Risposta dell'ecosistema e delle specie

L'acidificazione degli oceani e il cambiamento di temperatura hanno entrambi l'anidride carbonica (CO2) come fattore trainante. E, sebbene possano interagire, non funzionano in parallelo. Le variazioni di pH sono più lineari, con deviazioni minori e sono più omogenee in diversi spazi geografici. La temperatura è molto più variabile, con ampie deviazioni, ed è sostanzialmente variabile spazialmente.

La temperatura è il motore dominante del cambiamento nell'oceano. Pertanto, non sorprende che il cambiamento stia causando uno spostamento nella distribuzione delle specie nella misura in cui possono adattarsi. E dobbiamo ricordare che tutte le specie hanno limiti alla capacità di acclimatazione. Naturalmente, alcune specie rimangono più sensibili di altre perché hanno limiti di temperatura più ristretti in cui prosperano. E, come altri fattori di stress, le temperature estreme aumentano la sensibilità agli effetti dell'elevata CO2.

Il percorso si presenta così:

emissioni di CO2 → OA → impatto biofisico → perdita di servizi ecosistemici (es. un reef muore, e non ferma più le mareggiate) → impatto socioeconomico (quando la tempesta abbatte il molo della città)

Notando allo stesso tempo che la domanda di servizi ecosistemici sta aumentando con la crescita della popolazione e l'aumento del reddito (ricchezza).

Per esaminare gli effetti, gli scienziati hanno esaminato vari scenari di mitigazione (diversi tassi di variazione del pH) rispetto al mantenimento dello status quo che rischia di:

Semplificazione della diversità (fino al 40%) e quindi riduzione della qualità dell'ecosistema
L'impatto sull'abbondanza è minimo o nullo
La dimensione media delle varie specie diminuisce del 50%
L'OA provoca l'allontanamento dal dominio dei calcificatori (organismi la cui struttura è formata da materiale a base di calcio):

Nessuna speranza per la sopravvivenza dei coralli che dipendono completamente dall'acqua a un certo pH per sopravvivere (e per i coralli di acqua fredda, temperature più calde aggraveranno il problema);
I gasteropodi (lumache di mare dal guscio sottile) sono i più sensibili dei molluschi;
C'è un grande impatto sugli invertebrati acquatici portatori di esoscheletro, comprese varie specie di molluschi, crostacei ed echinodermi (si pensi a vongole, aragoste e ricci)
All'interno di questa categoria di specie, gli artropodi (come i gamberetti) non stanno così male, ma c'è un chiaro segnale del loro declino

Altri invertebrati si adattano più velocemente (come meduse o vermi)
Pesci, non così tanto, e anche i pesci potrebbero non avere un posto dove migrare (ad esempio nel sud-est dell'Australia)
Qualche successo per le piante marine che possono prosperare consumando CO2
Qualche evoluzione può avvenire su scale temporali relativamente brevi, il che può significare speranza
Salvataggio evolutivo da parte di specie o popolazioni meno sensibili all'interno delle specie dalla variazione genetica permanente per la tolleranza al pH (possiamo vederlo da esperimenti di allevamento; o da nuove mutazioni (che sono rare))

Quindi, la domanda chiave rimane: quali specie saranno colpite dall'OA? Abbiamo una buona idea della risposta: bivalvi, crostacei, predatori di calcificatori e predatori in generale. Non è difficile immaginare quanto gravi saranno le conseguenze finanziarie per le sole industrie dei molluschi, dei frutti di mare e del turismo subacqueo, tanto meno per altre nella rete di fornitori e servizi. E di fronte all'enormità del problema, può essere difficile concentrarsi sulle soluzioni.

Quale dovrebbe essere la nostra risposta

L'aumento di CO2 è la causa principale (della malattia) [ma come il fumo, convincere il fumatore a smettere è molto difficile]

Dobbiamo trattare i sintomi [ipertensione, enfisema]
Dobbiamo ridurre altri fattori di stress [ridurre il bere e il mangiare troppo]

Ridurre le fonti di acidificazione degli oceani richiede sforzi sostenuti di riduzione delle fonti sia a livello globale che locale. Le emissioni globali di anidride carbonica sono il principale motore dell'acidificazione degli oceani a livello di oceani del mondo, quindi dobbiamo ridurle. Le aggiunte locali di azoto e carbonio da fonti puntuali, non puntuali e naturali possono esacerbare gli effetti dell'acidificazione degli oceani creando condizioni che accelerano ulteriormente la riduzione del pH. Anche la deposizione di inquinamento atmosferico locale (in particolare anidride carbonica, azoto e ossido di zolfo) può contribuire alla riduzione del pH e all'acidificazione. L'azione locale può aiutare a rallentare il ritmo dell'acidificazione. Quindi, dobbiamo quantificare i principali processi antropogenici e naturali che contribuiscono all'acidificazione.

Quelle che seguono sono azioni prioritarie a breve termine per affrontare l'acidificazione degli oceani.

1. Ridurre rapidamente e in modo significativo le emissioni globali di anidride carbonica per mitigare e invertire l'acidificazione dei nostri oceani.
2. Limitare gli scarichi di nutrienti che entrano nelle acque marine da piccoli e grandi sistemi fognari in loco, strutture municipali per le acque reflue e agricoltura, limitando così i fattori di stress sulla vita oceanica per sostenere l'adattamento e la sopravvivenza.
3. Implementare un efficace monitoraggio dell'acqua pulita e le migliori pratiche di gestione, nonché rivedere gli standard esistenti e/o adottare nuovi standard di qualità dell'acqua per renderli rilevanti per l'acidificazione degli oceani.
4. Studiare l'allevamento selettivo per la tolleranza all'acidificazione degli oceani nei molluschi e in altre specie marine vulnerabili.
5. Identificare, monitorare e gestire le acque marine e le specie in potenziali rifugi dall'acidificazione degli oceani in modo che possano sopportare stress concomitanti.
6. Comprendere l'associazione tra le variabili chimiche dell'acqua e la produzione e la sopravvivenza dei molluschi negli incubatoi e nell'ambiente naturale, promuovendo collaborazioni tra scienziati, gestori e allevatori di molluschi. Inoltre, stabilire un avviso di emergenza e una capacità di risposta quando il monitoraggio indica un picco nell'acqua a basso pH che minaccia l'habitat sensibile o le operazioni dell'industria dei molluschi.
7. Ripristinare le alghe, le mangrovie, l'erba palustre ecc. che assorbono e fissano il carbonio disciolto nelle acque marine e impediscono localmente (o rallentano) i cambiamenti del pH di quelle acque marine
8. Educare il pubblico sul problema dell'acidificazione degli oceani e sulle sue conseguenze per gli ecosistemi marini, l'economia e le culture

La buona notizia è che si stanno compiendo progressi su tutti questi fronti. A livello globale, decine di migliaia di persone stanno lavorando per ridurre le emissioni di gas serra (compresa la CO2) a livello internazionale, nazionale e locale (punto 1). E, negli Stati Uniti, l'articolo 8 è l'obiettivo principale di una coalizione di ONG coordinate dai nostri amici di Ocean Conservancy. Per l'articolo 7, host TOF il nostro sforzo per ripristinare le praterie di alghe danneggiate. Ma, in uno sviluppo entusiasmante per i punti 2-7, stiamo lavorando con i principali responsabili delle decisioni statali in quattro stati costieri per sviluppare, condividere e introdurre una legislazione progettata per affrontare l'OA. Gli attuali effetti dell'acidificazione degli oceani sui molluschi e su altra vita marina nelle acque costiere di Washington e dell'Oregon hanno ispirato l'azione in diversi modi.

Tutti i relatori della conferenza hanno chiarito che sono necessarie maggiori informazioni, in particolare su dove il pH sta cambiando rapidamente, quali specie saranno in grado di prosperare, sopravvivere o adattarsi e strategie locali e regionali che stanno funzionando. Allo stesso tempo, la lezione da trarre è stata che, anche se non sappiamo tutto ciò che vogliamo sapere sull'acidificazione degli oceani, possiamo e dobbiamo prendere provvedimenti per mitigarne gli effetti. Continueremo a lavorare con i nostri donatori, consulenti e altri membri della comunità TOF per supportare le soluzioni.