致命的な深刻さ: 酸性の海と私たちがしなければならないこと

マーク・J・スポルディング、ザ・オーシャン・ファウンデーション代表

先週、私はカリフォルニア州モントレーにいました 高CO3世界の海洋に関する第2回国際シンポジウム、それは同時だった ブルーオーシャン映画祭 隣のホテルで（しかし、それはまったく別の話です）。 シンポジウムで、私は他の何百人もの参加者と一緒に、二酸化炭素 (CO2) の上昇が海とその中の生命に及ぼす影響に対処するための知識の現状と潜在的な解決策について学びました。 この結果を海洋酸性化と呼んでいます。これは、海洋の pH が低下して酸性度が高くなり、私たちが知っている海洋システムに重大な損害を与える可能性があるためです。

オーシャン酸性化

2012 年の高 CO2 会議は、2 年のモナコでの第 2008 回会議から大きな飛躍を遂げました。500 か国を代表する 146 人以上の出席者と 37 人の講演者が集まり、目前の問題について議論しました。 それには、社会経済研究の最初の主要な包含が含まれていました。 そして、主な焦点は依然として海洋酸性化に対する海洋生物の反応と、それが海洋システムにとって何を意味するかでしたが、影響と潜在的な解決策に関する私たちの知識が過去XNUMX年間で大幅に進歩したことに誰もが同意しました.

私としては、次々と科学者が海洋酸性化 (OA) に関する科学の歴史、OA に関する科学知識の現状に関する情報、および生態系と経済的影響に関する詳細についての最初の暗示を発表するのを見て、私は夢中になって驚いていました。酸性度が高く、酸素レベルが低い暖かい海の。

スウェーデンのクリスティンバーグにあるスヴェン・ロヴェン海洋科学センターのサム・デュポン博士は次のように述べています。

我々は何を知っていますか？

海洋酸性化は本当です
それは私たちの二酸化炭素排出量から直接来ています
それは急速に起こっています
インパクトは確実
絶滅は確実
それはすでにシステムに表示されています
変化が起こる

暑い、酸っぱい、息切れはすべて同じ病気の症状です。

特に他の病気と組み合わさると、OA は大きな脅威になります。

多くの変動性と、プラスおよびマイナスのキャリーオーバー効果が期待できます。

一部の種は、OA の下で行動を変更します。

私たちは行動するのに十分知っています

私たちは、大規模な壊滅的な出来事が近づいていることを知っています

私たちはそれを防ぐ方法を知っています

私たちは知らないことを知っている

私たちは何をする必要があるかを知っています（科学において）

私たちは何に焦点を当てるかを知っています（解決策をもたらす）

しかし、私たちは驚きに備える必要があります。 私たちはシステムを完全に混乱させました。

デュポン博士は、彼の XNUMX 人の子供の写真でコメントを締めくくった。

私は活動家ではなく、科学者です。 しかし、私は責任ある父親でもあります。

CO2 の海への蓄積が「壊滅的な生物学的結果をもたらす可能性がある」という最初の明確な声明は、1974 年に発表されました (Whitfield, M. 1974. 自然 247:523-525.)。 1978 年後の 2 年、化石燃料と海洋の CO1974 検出との直接的なつながりが確立されました。 1980 年から 2004 年の間に、数多くの研究が海洋アルカリ度の実際の変化を実証し始めました。 そして最後に、2 年に、海洋酸性化 (OA) の亡霊が科学界全体に受け入れられるようになり、最初の高 COXNUMX シンポジウムが開催されました。

翌春、モントレーで開催された年次総会で、海洋の資金提供者は、モントレー湾水族館研究所 (MBARI) での最先端の研究を見るための遠足を含む説明を受けました。 私たちのほとんどは、中学校の理科の教室でリトマス試験紙を使って液体をテストしたことを覚えているように見えましたが、pH スケールが何を意味するのかを思い出さなければならなかったことに注意してください。 幸いなことに、専門家は pH スケールが 0 から 14 までであり、7 が中性であることを喜んで説明してくれました。 pHが低いほど、アルカリ性が低く、酸性が強いことを意味します。

この時点で、海洋の pH に対する初期の関心が具体的な結果を生み出したことが明らかになりました。 信頼できる科学的研究がいくつかあり、海洋の pH が低下すると、一部の種は繁栄し、一部は生き残り、一部は入れ替わり、多くは絶滅します (予想される結果は、生物多様性の喪失ですが、バイオマスの維持です)。 この広範な結論は、実験室での実験、野外暴露実験、自然に CO2 が多い場所での観察、および歴史上の以前の OA イベントからの化石記録に焦点を当てた研究の結果です。

過去の海洋酸性化イベントからわかっていること

産業革命から200年以上の海洋化学と海面水温の変化を見ることができますが、対照比較のためにさらに時間をさかのぼる必要があります（ただし、さかのぼる必要はありません）. そのため、先カンブリア紀 (地球の地質史の最初の 7/8 年代) は、唯一の優れた地質学的アナログ (同様の種以外の理由がなければ) として識別されており、pH が低いいくつかの期間が含まれています. これらの以前の期間は、pH が低く、酸素レベルが低く、海面温度が高い、同様の高 CO2 の世界を経験しました。

しかし、歴史的な記録には、私たちに匹敵するものは何もありません 現在の変化率 pHまたは温度の。

最後の劇的な海洋酸性化イベントは、55 万年前に発生した PETM、または暁新世 - 始新世の熱極大期として知られており、私たちの最良の比較です。 それは急速に (約 2,000 年以上) 発生し、50,000 年間続きました。 私たちはそれに関する強力なデータ/証拠を持っているため、科学者は大量の炭素放出に利用できる最良の類似物としてそれを使用しています.

ただし、完全なアナログではありません。 これらのリリースはペタグラムで測定されます。 PgC は炭素のペタグラムです。1 ペタグラム = 1015 グラム = 1 億メートル トン。 PETM は、数千年にわたって 3,000 個の PgC が放出された期間を表します。 重要なのは、過去 270 年間 (産業革命) の変化率です。私たちは地球の大気中に 5,000 PgC の炭素を排出してきました。 これは、1 PgC y-1 である産業革命と比較して、放出が 9 PgC y-1 であることを意味します。 または、あなたが私のような単なる国際法の専門家である場合、これは、私たちが XNUMX 世紀足らずで行ったことは、 10回悪化する PETM で海で絶滅イベントを引き起こしたものよりも。

PETM 海洋酸性化イベントは、いくつかの絶滅を含む、地球規模の海洋システムに大きな変化を引き起こしました。 興味深いことに、この科学は、渦鞭毛藻の開花や同様の出来事が他の種の損失を相殺して、総バイオマスがほぼ均等に保たれたことを示しています. 全体として、地質学的記録は、ブルーム、絶滅、ターンオーバー、石灰化の変化、小人症など、幅広い結果を示しています。 したがって、変化率が現在の炭素排出率よりもはるかに遅い場合でも、OA は重大な生物反応を引き起こします。 しかし、それははるかに遅かったため、「現代のほとんどの生物の進化の歴史において、未来は未知の領域です」。

したがって、この人為的 OA イベントは、影響において PETM を簡単に上回るでしょう。 そして、私たちはシステムを非常に乱してきたので、変化がどのように起こるかの変化を見ることを期待する必要があります. 翻訳: 驚かれることを期待.

生態系と種の反応

海洋の酸性化と気温の変化は、どちらも二酸化炭素 (CO2) を原動力としています。 また、相互に作用することはできますが、並行して実行することはできません。 pH の変化はより直線的で、偏差が小さく、さまざまな地理的空間でより均一です。 温度ははるかに変動しやすく、偏差が大きく、空間的にもかなり変動します。

温度は、海の変化の支配的な要因です。 したがって、変化によって、種が適応できる範囲で種の分布が変化していることは驚くべきことではありません。 そして、すべての種が順応能力に限界があることを覚えておく必要があります。 もちろん、一部の種は他の種よりも敏感なままです。なぜなら、それらは繁栄する温度の境界が狭いからです. そして、他のストレッサーと同様に、極端な気温は高濃度の CO2 の影響に対する感受性を高めます。

経路は次のようになります。

CO2排出量 → OA → 生物物理学的影響 → 生態系サービスの喪失 (例えば、サンゴ礁が死んで、もはや高潮を止められない) → 社会経済的影響 （高潮が町の桟橋を奪うとき）

同時に、生態系サービスの需要は、人口の増加と所得（富）の増加に伴って高まっていることに注意してください。

影響を調べるために、科学者はさまざまな緩和シナリオ (さまざまな pH 変化率) を、現状維持と比較して調べました。

多様性の単純化 (最大 40%)、したがって生態系の質の低下
豊富さへの影響はほとんどまたはまったくありません
さまざまな種の平均サイズが 50% 減少
OA は、石灰化因子 (その構造がカルシウムベースの物質で形成されている生物) による優位性からのシフトを引き起こします。

生き残るために特定のpHの水に完全に依存しているサンゴの生存の希望はありません（冷水サンゴの場合、より暖かい温度は問題を悪化させます）;
腹足類 (薄い殻の巻貝) は、軟体動物の中で最も敏感です。
さまざまな種の軟体動物、甲殻類、棘皮動物 (ハマグリ、ロブスター、ウニなど) を含む、外骨格を持つ水生無脊椎動物に大きな影響があります。
このカテゴリーの種の中で、節足動物（エビなど）はそれほど悪くはありませんが、減少の明確な兆候があります

他の無脊椎動物 (クラゲやワームなど) はより速く適応します。
魚はそれほど多くなく、魚も移動する場所がない可能性があります（たとえば、SEオーストラリア）
CO2 を消費して繁栄する可能性のある海洋植物のいくつかの成功
一部の進化は比較的短い時間スケールで発生する可能性があり、これは希望を意味する可能性があります
感受性の低い種または種内の個体群による、pH 耐性の遺伝的変異からの進化的救済 (これは、繁殖実験から、または新しい突然変異 (これはまれです) から見ることができます)

したがって、重要な疑問が残ります。どの種が OA の影響を受けるのでしょうか? 私たちはその答えをよく知っています: 二枚貝、甲殻類、石灰化生物の捕食者、そして一般的な上位捕食者です。 甲殻類、魚介類、ダイブツーリズム業界だけで、経済的影響がどれほど深刻になるかを想像するのは難しくありません。サプライヤーやサービスのネットワーク内の他の業界はなおさらです。 そして、問題の巨大さに直面すると、解決策に集中するのが難しい場合があります。

私たちの対応はどうあるべきか

CO2の上昇が（病気の）根本原因です[しかし、喫煙と同様に、喫煙者に禁煙させるのは非常に困難です]

症状を治さなければならない[高血圧、肺気腫]
他のストレッサーを減らさなければならない [飲酒と過食を減らす]

海洋酸性化の原因を減らすには、地球規模と地域規模の両方で継続的な原因削減努力が必要です。 世界の二酸化炭素排出量は、世界の海洋規模での海洋酸性化の最大の要因であるため、削減する必要があります。 点源、非点源、および自然源からの窒素と炭素の局所的な添加は、pH の低下をさらに加速する条件を作り出すことによって、海洋の酸性化の影響を悪化させる可能性があります。 局所的な大気汚染 (具体的には二酸化炭素、窒素、硫黄酸化物) の堆積も、pH の低下と酸性化の一因となる可能性があります。 地域での行動は、酸性化のペースを遅らせるのに役立ちます。 そのため、酸性化に寄与する主要な人為的および自然のプロセスを定量化する必要があります。

以下は、海洋酸性化に対処するための優先的で短期的な行動項目です。

1. 世界の二酸化炭素排出量を迅速かつ大幅に削減し、海洋の酸性化を緩和および逆転させる。
2. 小規模および大規模なオンサイト下水システム、都市下水施設、および農業から海水に流入する栄養素の排出を制限し、海洋生物へのストレス要因を制限して、適応と生存をサポートします。
3. 効果的なきれいな水のモニタリングと最良の管理慣行を実施し、既存の水質基準を改訂および/または新しい水質基準を採用して、海洋酸性化に関連するものにします。
4. 甲殻類やその他の脆弱な海洋生物種の海洋酸性化耐性のための選択的育種を調査します。
5. 海洋酸性化からの隠れ家となる可能性のある海水と種を特定、監視、管理し、それらが同時に発生するストレスに耐えられるようにする。
6. 科学者、管理者、および貝養殖業者間の協力を促進し、水化学変数と貝類の生産および孵化場および自然環境における生存との関連性を理解する。 また、モニタリングにより、敏感な生息地や貝類産業の操業を脅かす低 pH 水のスパイクが示された場合の緊急警告および対応能力を確立します。
7. 海草、マングローブ、湿地草などを復元し、海水中の溶存炭素を吸収して固定し、これらの海水の pH の変化を局地的に防ぐ (または遅らせる)
8. 海洋酸性化の問題と、その海洋生態系、経済、文化への影響について一般の人々を教育する

良いニュースは、これらすべての面で進歩が見られることです。 世界中で、何万人もの人々が、国際的、国家的、地方レベルで温室効果ガス排出量 (CO2 を含む) を削減するために取り組んでいます (項目 1)。 そして、米国では、項目 8 は、私たちの友人である Ocean Conservancy によって調整された NGO 連合の主要な焦点です。 項目 7 の場合、TOF ホスト 損傷した海草牧草地を回復するための私たち自身の努力. しかし、項目 2 から 7 のエキサイティングな展開として、私たちは沿岸 XNUMX 州の主要な州の意思決定者と協力して、OA に対処するための法律を策定、共有、導入しています。 ワシントン州とオレゴン州の沿岸海域の貝類やその他の海洋生物に対する海洋酸性化の既存の影響は、さまざまな方法で行動を引き起こしています。

会議の講演者全員が、特に pH が急速に変化している場所、繁栄、生存、または適応できる種、および機能している地方および地域の戦略について、より多くの情報が必要であることを明らかにしました。 同時に、海洋酸性化について知りたいことをすべて知っているわけではありませんが、その影響を緩和するための措置を講じることができ、またそうすべきであるという教訓も得られました。 私たちは、寄付者、アドバイザー、および TOF コミュニティの他のメンバーと協力して、ソリューションをサポートしていきます。