Өте қауіпті: қышқыл мұхиттар және біз не істеуіміз керек

Марк Дж. Спалдинг, The Ocean Foundation президенті

Өткен аптада мен Монтерейде, Калифорнияда болдым 3-ші халықаралық СО2 әлеміндегі мұхит туралы симпозиум, ол бір мезгілде болды BLUE Ocean кинофестивалі көрші қонақүйде (бірақ бұл басқа әңгіме). Симпозиумда мен мұхиттардың денсаулығына және оның ішіндегі тіршілікке жоғары көмірқышқыл газының (СО2) әсерін шешу үшін білімнің қазіргі жағдайы мен ықтимал шешімдер туралы білу үшін жүздеген басқа қатысушыларға қосылдым. Біз оның салдарын мұхиттың қышқылдануы деп атаймыз, өйткені біздің мұхитымыздың рН деңгейі төмендейді және осылайша қышқылдырақ болады, бұл біз білетін мұхит жүйелеріне айтарлықтай зиян келтіруі мүмкін.

Мұхиттың қышқылдануы

2012 жылғы Жоғары СО2 жиналысы 2 жылы Монакодағы 2008-ші кездесуден үлкен секіріс болды. 500-ден астам қатысушылар мен 146 ұлт өкілдерінен тұратын 37 спикер жиналған мәселелерді талқылау үшін. Оған әлеуметтік-экономикалық зерттеулердің алғашқы негізгі қосылымы кірді. Ең бастысы, мұхиттың қышқылдануына және бұл мұхит жүйесі үшін нені білдіретініне теңіз тіршілік ағзаларының жауаптары әлі де болса да, бәрі біздің әсерлер мен ықтимал шешімдер туралы біліміміздің соңғы төрт жылда айтарлықтай дамығанымен келіскен.

Өз тарапымнан ғалымдар мұхиттың қышқылдануы (ОА) туралы ғылымның тарихын, ОА туралы ғылымның қазіргі жай-күйі туралы ақпаратты және экожүйе мен экономикалық салдарлар туралы алғашқы түсініктерімізді айтып бергенде, мен таң қалдым. қышқылдығы жоғары және оттегі деңгейі төменірек жылы мұхит.

Свен Ловен атындағы Теңіз ғылымдары орталығы Кристинберг, Швеция докторы Сэм Дюпон айтқандай:

Біз не білеміз?

Мұхиттың қышқылдануы нақты
Бұл біздің көміртегі шығарындыларынан тікелей келеді
Ол тез өтіп жатыр
Әсері сөзсіз
Жоюлар белгілі
Ол қазірдің өзінде жүйелерде көрінеді
Өзгеріс болады

Ыстық, қышқыл және тыныссыз - бір аурудың белгілері.

Әсіресе басқа аурулармен бірге ОА үлкен қауіпке айналады.

Біз көптеген өзгергіштіктерді, сондай-ақ оң және теріс әсер етуді күте аламыз.

Кейбір түрлер ОА кезінде мінез-құлқын өзгертеді.

Біз әрекет ету үшін жеткілікті білеміз

Біз үлкен апатты оқиғаның келе жатқанын білеміз

Біз оны қалай болдырмау керектігін білеміз

Біз білмегенімізді білеміз

Біз не істеу керектігін білеміз (ғылымда)

Біз не нәрсеге назар аударатынымызды білеміз (шешімдер әкелу)

Бірақ біз тосын сыйларға дайын болуымыз керек; Біз жүйені толығымен бұздық.

Доктор Дюпон түсініктемелерін екі баласының суретімен аяқтады, екі сөйлемді күшті және таң қалдырды:

Мен белсенді емеспін, мен ғалыммын. Бірақ мен жауапты әкемін.

Теңіздегі СО2 жинақталуының «мүмкін апатты биологиялық салдарларға» әкелуі мүмкін екендігі туралы алғашқы нақты мәлімдеме 1974 жылы жарияланған (Whitfield, M. 1974. Атмосферада және теңізде қазба CO2 жинақтауы. Табиғат 247:523-525.). Төрт жылдан кейін, 1978 жылы қазба отындарының мұхиттағы СО2 анықтаумен тікелей байланысы анықталды. 1974-1980 жылдар аралығында көптеген зерттеулер мұхит сілтілігінің нақты өзгеруін көрсете бастады. Ақырында, 2004 жылы мұхиттың қышқылдану спектрі (OA) жалпы ғылыми қоғамдастықпен қабылданды және жоғары CO2 симпозиумдарының біріншісі өтті.

Келесі көктемде теңіз қаржыгерлері Монтерейдегі жыл сайынғы жиналысында, оның ішінде Монтерей шығанағы аквариум ғылыми-зерттеу институтында (MBARI) алдыңғы қатарлы зерттеулерді көру үшін далалық сапармен танысты. Айта кету керек, көпшілігіміз рН шкаласы нені білдіретінін еске түсіруіміз керек еді, дегенмен орта мектептегі жаратылыстану кабинеттерінде сұйықтықтарды сынау үшін лакмус қағазын қолданғаны бәрі есінде болған сияқты. Бақытымызға орай, сарапшылар рН шкаласы 0-ден 14-ке дейін, ал 7 бейтарап екенін түсіндіруге дайын болды. рН неғұрлым төмен болса, сілтіліктің төмендеуі немесе қышқылдықтың жоғарылауын білдіреді.

Осы кезде мұхит рН-ға деген ерте қызығушылық белгілі бір нақты нәтижелер бергені белгілі болды. Бізде кейбір сенімді ғылыми зерттеулер бар, олар мұхиттың рН төмендеген сайын кейбір түрлер өсіп, кейбіреулері аман қалады, кейбіреулері ауыстырылады және көпшілігі жойылады (күтілетін нәтиже биоәртүрліліктің жоғалуы, бірақ биомассаның сақталуы). Бұл кең қорытынды зертханалық тәжірибелердің, далалық экспозициялық эксперименттердің, табиғи жоғары CO2 орындарындағы бақылаулардың және тарихтағы бұрынғы ОА оқиғаларының қазба жазбаларына бағытталған зерттеулердің нәтижесі болып табылады.

Өткен мұхиттың қышқылдану оқиғаларынан біз не білеміз

Өнеркәсіптік революциядан кейінгі 200 бірнеше жыл ішінде мұхит химиясы мен мұхит теңізі бетіндегі температураның өзгеруін байқағанымызбен, бақылау салыстыру үшін уақыт бойынша одан әрі артқа бару керек (бірақ тым алыс емес). Сонымен, кембрийге дейінгі кезең (Жердің геологиялық тарихының алғашқы 7/8 кезеңі) жалғыз жақсы геологиялық аналог ретінде анықталды (егер ұқсас түрлерден басқа себеп болмаса) және рН төмен кейбір кезеңдерді қамтиды. Осы алдыңғы кезеңдерде рН төмен, оттегі деңгейі төмен және теңіз бетінің жылырақ температурасы бар ұқсас жоғары CO2 әлемі болды.

Дегенмен, тарихи жазбада бізге тең келетін ешнәрсе жоқ ағымдағы өзгеру жылдамдығы рН немесе температура.

Мұхиттың қышқылдануының соңғы драмалық оқиғасы PETM немесе 55 миллион жыл бұрын орын алған палеоцен-эоцендік термиялық максимум деп аталады және біздің ең жақсы салыстыруымыз болып табылады. Ол жылдам болды (шамамен 2,000 жылдан астам) ол 50,000 XNUMX жылға созылды. Бізде бұл туралы күшті деректер/дәлелдер бар, сондықтан ғалымдар оны көміртегінің жаппай шығарылуы үшін ең жақсы аналог ретінде пайдаланады.

Дегенмен, бұл тамаша аналог емес. Біз бұл шығарылымдарды петаграммалармен өлшейміз. PgC – көміртегінің петаграммалары: 1 петаграмма = 1015 грамм = 1 миллиард метрикалық тонна. PETM бірнеше мың жыл ішінде 3,000 PgC шығарылған кезеңді білдіреді. Маңыздысы - соңғы 270 жылдағы (өнеркәсіптік революция) өзгеру қарқыны, өйткені біз планетамыздың атмосферасына 5,000 PgC көміртекті айдадық. Бұл өнеркәсіптік революциямен салыстырғанда 1 PgC y-1 болатын шығарылым 9 PgC y-1 болғанын білдіреді. Немесе, егер сіз жай ғана мен сияқты халықаралық заңгер болсаңыз, бұл біздің үш ғасырдан аз уақыт ішінде жасаған ісіміздің анық екенін көрсетеді. 10 есе нашар PETM-де мұхиттағы жойылу оқиғаларына не себеп болды.

PETM мұхитының қышқылдану оқиғасы жаһандық мұхит жүйелерінде үлкен өзгерістер туғызды, соның ішінде кейбір жойылулар. Бір қызығы, ғылым жалпы биомасса динофлагеллаттардың гүлденуімен және басқа түрлердің жоғалуын өтейтін ұқсас оқиғалармен біркелкі болғанын көрсетеді. Жалпы алғанда, геологиялық жазба салдарлардың кең ауқымын көрсетеді: гүлдену, жойылу, айналымдар, кальцификацияның өзгеруі және ергежейлі. Осылайша, OA өзгеру жылдамдығы біздің көміртегі шығарындыларының қазіргі жылдамдығынан әлдеқайда баяу болса да, маңызды биотикалық реакцияны тудырады. Бірақ, ол әлдеқайда баяу болғандықтан, «болашақ қазіргі заманғы организмдердің көпшілігінің эволюциялық тарихындағы белгіленбеген аумақ».

Осылайша, бұл антропогендік ОА оқиғасы әсер етуде PETM-ді оңай жеңеді. ЖӘНЕ, біз өзгерістердің қалай болатынын күтуіміз керек, өйткені біз жүйені қатты бұздық. Аударма: Таң қалуды күтіңіз.

Экожүйе мен түрлердің әрекеті

Мұхиттың қышқылдануы мен температураның өзгеруінің екеуінде де қозғалтқыш ретінде көмірқышқыл газы (СО2) бар. Және олар өзара әрекеттессе де, олар параллель жұмыс істемейді. рН өзгерістері сызықты, ауытқулары азырақ және әртүрлі географиялық кеңістіктерде біртекті болады. Температура әлдеқайда айнымалы, кең ауытқулары бар және кеңістікте айтарлықтай өзгереді.

Температура мұхиттағы өзгерістердің негізгі қозғаушы күші болып табылады. Осылайша, өзгерістер түрлердің бейімделу дәрежесіне қарай таралуының өзгеруіне себеп болуы таңқаларлық емес. Және біз барлық түрлердің бейімделу қабілетінің шегі бар екенін есте ұстауымыз керек. Әрине, кейбір түрлер басқаларға қарағанда сезімтал болып қалады, өйткені оларда өсетін температура шекаралары тар. Және, басқа да стресс факторлары сияқты, температураның шамадан тыс болуы жоғары CO2 әсеріне сезімталдықты арттырады.

Жол келесідей көрінеді:

CO2 шығарындылары → OA → биофизикалық әсер → экожүйелік қызметтерді жоғалту (мысалы, риф өледі және енді дауыл толқындарын тоқтатпайды) → әлеуметтік-экономикалық әсер (дауыл толқыны қала пирстерін алып кеткенде)

Сонымен бірге, экожүйелік қызметтерге сұраныс халық санының өсуімен және табыстың (байлықтың) өсуімен өсіп келе жатқанын атап өтті.

Әсерлерді қарау үшін ғалымдар қауіп төндіретін статус-квоны сақтаумен салыстырғанда әртүрлі жұмсарту сценарийлерін (рН өзгеруінің әртүрлі жылдамдығы) зерттеді:

Әртүрлілікті жеңілдету (40%-ға дейін), осылайша экожүйе сапасының төмендеуі
Молшылыққа әсері аз немесе мүлдем жоқ
Әртүрлі түрлердің орташа мөлшері 50%-ға төмендейді
ОА кальцификаторлардың (құрылымы кальций негізіндегі материалдан тұратын ағзалар) басымдылықтан ығысуын тудырады:

Тіршілік ету үшін белгілі бір рН деңгейінде суға толығымен тәуелді маржандардың өмір сүруіне үміт жоқ (ал суық су маржандары үшін температураның жоғарылауы мәселені күшейтеді);
Асқазанаяқтылар (жұқа қабықты теңіз ұлулары) моллюскалардың ішіндегі ең сезімталы;
Экзоқаңқасы бар су омыртқасыздарына, соның ішінде моллюскалардың, шаянтәрізділердің және эхинодермалардың әртүрлі түрлеріне (моллюскалар, лобстер және кірпілерді ойлаңыз) үлкен әсер етеді.
Түрлердің осы санатында буынаяқтылар (мысалы, асшаяндар) нашар емес, бірақ олардың азаюының айқын белгісі бар.

Басқа омыртқасыздар тезірек бейімделеді (мысалы, медузалар немесе құрттар)
Балық, онша көп емес, сонымен қатар балықтың да қоныс аударатын жері болмауы мүмкін (мысалы, Австралияның SE-де)
CO2 тұтынатын теңіз өсімдіктері үшін кейбір жетістік
Кейбір эволюция салыстырмалы түрде қысқа уақыт ауқымында болуы мүмкін, бұл үмітті білдіруі мүмкін
Сезімтал емес түрлердің немесе түр ішіндегі популяциялардың рН төзімділігі үшін тұрақты генетикалық вариациядан эволюциялық құтқару (біз мұны селекциялық эксперименттерден немесе жаңа мутациялардан (сирек кездесетін) көруге болады)

Сонымен, негізгі сұрақ қалады: ОА қандай түрлерге әсер етеді? Жауапты жақсы түсінеміз: қосжақпандарды, шаянтәрізділер, кальцификаторлардың жыртқыштары және жалпы жоғарғы жыртқыштар. Тек қана моллюскалар, теңіз өнімдері және сүңгуір туризм индустриясы үшін қаржылық зардаптардың қаншалықты ауыр болатынын елестету қиын емес, жеткізушілер мен қызмет көрсету желісіндегі басқалары да аз. Ал мәселенің ауқымдылығына қарамастан, шешімдерге назар аудару қиын болуы мүмкін.

Біздің жауап қандай болуы керек

CO2 жоғарылауы (аурудың) негізгі себебі болып табылады [бірақ темекі шегу сияқты, темекі шегетін адамды тастау өте қиын]

Біз симптомдарды емдеуіміз керек [жоғары қан қысымы, эмфизема]
Біз басқа стресс факторларын азайтуымыз керек [ішімдік пен шамадан тыс тамақтануды азайтыңыз]

Мұхиттың қышқылдану көздерін азайту жаһандық және жергілікті масштабта көзді қысқарту бойынша тұрақты жұмыстарды талап етеді. Көмірқышқыл газының жаһандық шығарындылары дүниежүзілік мұхит ауқымында мұхиттың қышқылдануының ең үлкен қозғаушы күші болып табылады, сондықтан біз оларды азайтуымыз керек. Нүктелік көздерден, нүктелік емес көздерден және табиғи көздерден азот пен көміртектің жергілікті қосындылары рН төмендеуін одан әрі тездететін жағдайлар жасау арқылы мұхиттың қышқылдану әсерін күшейтуі мүмкін. Жергілікті ауаның ластануы (әсіресе көмірқышқыл газы, азот және күкірт оксиді) рН мен қышқылданудың төмендеуіне ықпал етуі мүмкін. Жергілікті әрекет қышқылдану қарқынын бәсеңдетуге көмектеседі. Сонымен, біз қышқылдануға ықпал ететін негізгі антропогендік және табиғи процестерді сандық бағалауымыз керек.

Төменде мұхиттың қышқылдану мәселесін шешуге арналған басымдықты, жақын мерзімді іс-әрекеттер баптары берілген.

1. Біздің мұхиттарымыздың қышқылдануын азайту және кері қайтару үшін көмірқышқыл газының жаһандық шығарындыларын жылдам және айтарлықтай азайтыңыз.
2. Кіші және үлкен жердегі кәріз жүйелерінен, қалалық ағынды су объектілерінен және ауыл шаруашылығынан теңіз суларына түсетін қоректік заттардың ағуын шектеңіз, осылайша бейімделу мен өмір сүруді қолдау үшін мұхит тіршілігіне стресс факторларын шектеңіз.
3. Тиімді таза су мониторингін және басқарудың озық тәжірибелерін енгізу, сондай-ақ мұхиттың қышқылдануына сәйкес ету үшін су сапасының қолданыстағы стандарттарын қайта қарау және/немесе жаңа қабылдау.
4. Моллюстер мен басқа да осал теңіз түрлерінің мұхиттың қышқылдануына төзімділігі үшін селекциялық өсіруді зерттеу.
5. Теңіз сулары мен мұхиттың қышқылдануынан болатын ықтимал баспаналардағы түрлерді анықтау, бақылау және басқару, осылайша олар бір мезгілде кернеулерге төтеп бере алады.
6. Ғалымдар, менеджерлер және ұлулар өсірушілер арасындағы ынтымақтастықты дамыта отырып, су химиясының айнымалылары мен ұлулар өндірісі мен инкубациялық зауыттарда және табиғи ортада тіршілік ету арасындағы байланысты түсіну. Мониторинг сезімтал тіршілік ету ортасына немесе моллюскалар өнеркәсібіне қауіп төндіретін төмен рН суының күрт көтерілуін көрсеткенде төтенше ескерту және әрекет ету мүмкіндігін орнатыңыз.
7. Теңіз суларында еріген көміртекті алып, бекітетін және сол теңіз суларының рН өзгеруін жергілікті түрде болдырмайтын (немесе баяу) теңіз шөптерін, мангрларды, батпақты шөптерді және т.б. қалпына келтіріңіз.
8. Мұхиттың қышқылдану проблемасы және оның теңіз экожүйелері, экономикасы және мәдениеті үшін салдары туралы халықты ақпараттандыру

Жақсы жаңалық - осы майдандардың барлығында ілгерілеушілік бар. Дүние жүзінде он мыңдаған адамдар халықаралық, ұлттық және жергілікті деңгейде парниктік газдар шығарындыларын (соның ішінде СО2) азайту үшін жұмыс істейді (1-тармақ). Ал АҚШ-та 8-тармақ біздің Ocean Conservancy-дегі достарымыз үйлестіретін ҮЕҰ коалициясының негізгі бағыты болып табылады. 7-тармақ үшін TOF хосттары бүлінген теңіз шөптерін қалпына келтіруге күш салу. Бірақ, 2-7 тармақтары үшін қызықты әзірлемеде біз жағалаудағы төрт штаттың негізгі мемлекеттік шешімдер қабылдаушыларымен ОА мәселелерін шешуге арналған заңнаманы әзірлеу, бөлісу және енгізу үшін жұмыс істейміз. Вашингтон мен Орегон жағалауындағы сулардағы ұлулар мен басқа да теңіз өміріне мұхиттың қышқылдануының бар әсері әртүрлі жолдармен әрекет етуге шабыттандырды.

Конференцияда спикерлердің барлығы көбірек ақпарат қажет екенін, әсіресе рН қай жерде тез өзгеретіні, қандай түрлер өсіп, өмір сүре алатын немесе бейімделе алатындығы және жергілікті және аймақтық стратегиялар жұмыс істейтіні туралы анық айтты. Сонымен қатар, біз мұхиттың қышқылдануы туралы білгіміз келетіннің барлығын білмесек те, оның салдарын азайту үшін шаралар қабылдауға болатындығымыз және жасауымыз керек екендігі туралы сабақ алды. Шешімдерді қолдау үшін донорларымызбен, кеңесшілерімізбен және TOF қауымдастығының басқа мүшелерімен жұмыс істеуді жалғастырамыз.