Nāvējoši nopietni: skābie okeāni un tas, kas mums jādara

Marks Dž. Spaldings, Okeāna fonda prezidents

Pagājušajā nedēļā es biju Monterejā, Kalifornijā Trešais starptautiskais simpozijs par okeānu pasaulē ar augstu CO3 emisiju līmeni, kas bija vienlaikus ar BLUE Ocean filmu festivāls blakus esošajā viesnīcā (bet tas ir pavisam cits stāsts). Simpozijā es pievienojos simtiem citu dalībnieku, lai uzzinātu par pašreizējo zināšanu līmeni un iespējamiem risinājumiem, kā novērst paaugstināta oglekļa dioksīda (CO2) ietekmi uz mūsu okeānu veselību un dzīvību tajā. Sekas mēs saucam par okeānu paskābināšanos, jo mūsu okeāna pH kļūst zemāks un līdz ar to skābāks, radot būtisku iespējamo kaitējumu okeāna sistēmām, kādas tās pazīstam.

Okeāna skābināšana

2012. gada augsta CO2 līmeņa sanāksme bija milzīgs solis salīdzinājumā ar otro sanāksmi Monako 2. gadā. Tika pulcēti vairāk nekā 2008 dalībnieku un 500 runātāji, kas pārstāvēja 146 valstis, lai apspriestu izskatāmos jautājumus. Tas ietvēra pirmo lielāko sociāli ekonomisko pētījumu iekļaušanu. Un, lai gan galvenā uzmanība joprojām tika pievērsta jūras dzīvības organismu reakcijai uz okeāna paskābināšanos un to, ko tas nozīmē okeāna sistēmai, visi bija vienisprātis, ka mūsu zināšanas par ietekmi un iespējamiem risinājumiem pēdējo četru gadu laikā ir ievērojami attīstījušās.

No savas puses es sēdēju aizrautīgā izbrīnā, jo viens pēc otra zinātnieks sniedza zinātnes vēsturi par okeānu paskābināšanos (OA), informāciju par pašreizējo zinātnes stāvokli par OA un mūsu pirmās nojautas par specifiku par ekosistēmu un ekonomiskajām sekām. siltāks okeāns, kas ir skābāks un ar zemāku skābekļa līmeni.

Kā teica Dr. Sems Duponts no Svena Lovena Jūras zinātņu centra Kristīnebergā, Zviedrijā:

Ko mēs zinām?

Okeāna paskābināšanās ir reāla
Tas ir tieši no mūsu oglekļa emisijām
Tas notiek ātri
Ietekme ir noteikta
Izmiršana ir noteikta
Tas jau ir redzams sistēmās
Pārmaiņas notiks

Karsts, skābs un elpas trūkums ir vienas un tās pašas slimības simptomi.

Īpaši kombinācijā ar citām slimībām OA kļūst par nopietnu draudu.

Mēs varam sagaidīt lielu mainīgumu, kā arī pozitīvu un negatīvu pārneses ietekmi.

Dažas sugas mainīs uzvedību OA apstākļos.

Mēs zinām pietiekami daudz, lai rīkotos

Mēs zinām, ka tuvojas liels katastrofāls notikums

Mēs zinām, kā to novērst

Mēs zinām to, ko nezinām

Mēs zinām, kas mums jādara (zinātnē)

Mēs zinām, uz ko koncentrēsimies (risinājumu piedāvāšana)

Taču mums jābūt gataviem pārsteigumiem; mēs esam tik pilnībā izjaukuši sistēmu.

Dr. Dupont noslēdza savus komentārus ar savu divu bērnu fotoattēlu ar spēcīgu un pārsteidzošu divu teikumu paziņojumu:

Es neesmu aktīvists, es esmu zinātnieks. Bet es esmu arī atbildīgs tēvs.

Pirmais skaidrais apgalvojums, ka CO2 uzkrāšanās jūrā varētu radīt “iespējamas katastrofālas bioloģiskas sekas”, tika publicēts 1974. gadā (Whitfield, M. 1974. Accumulation of fossil CO2 in the atmosfērā un jūrā. Nature 247:523-525.). Četrus gadus vēlāk, 1978. gadā, tika izveidota tieša fosilā kurināmā saikne ar CO2 noteikšanu okeānā. Laikā no 1974. līdz 1980. gadam daudzi pētījumi sāka demonstrēt okeāna sārmainības faktiskās izmaiņas. Un, visbeidzot, 2004. gadā okeāna paskābināšanās rēgs (OA) kļuva akceptēts zinātnieku aprindās, un notika pirmais simpozijs ar augstu CO2 emisiju līmeni.

Nākamajā pavasarī jūras finansētāji tika informēti viņu ikgadējā sanāksmē Monterejā, tostarp ekskursijā, lai redzētu jaunākos pētījumus Monterejas līča akvārija pētniecības institūtā (MBARI). Jāpiebilst, ka lielākajai daļai no mums bija jāatgādina, ko nozīmē pH skala, lai gan šķita, ka visi atcerējās, ka vidusskolas dabaszinātņu klasēs izmantoja lakmusa papīru, lai pārbaudītu šķidrumus. Par laimi, eksperti bija gatavi paskaidrot, ka pH skala ir no 0 līdz 14, un 7 ir neitrāla. Jo zemāks pH līmenis, tas nozīmē zemāku sārmainību vai lielāku skābumu.

Šobrīd ir kļuvis skaidrs, ka agrīnā interese par okeāna pH ir devusi konkrētus rezultātus. Mums ir daži ticami zinātniski pētījumi, kas liecina, ka, pazeminoties okeāna pH līmenim, dažas sugas uzplauks, dažas izdzīvos, dažas tiek aizstātas un daudzas izmirst (gaidāmais rezultāts ir bioloģiskās daudzveidības samazināšanās, bet biomasas saglabāšana). Šis plašais secinājums ir laboratorijas eksperimentu, lauka ekspozīcijas eksperimentu, novērojumu vietās ar augstu CO2 emisiju līmeni un pētījumiem, kas vērsti uz fosilajiem ierakstiem no iepriekšējiem OA notikumiem vēsturē.

Ko mēs zinām no pagātnes okeāna paskābināšanās notikumiem

Lai gan dažu 200 gadu laikā kopš rūpnieciskās revolūcijas mēs varam redzēt izmaiņas okeāna ķīmijā un okeāna virsmas temperatūrā, mums ir jāatgriežas pagātnē, lai veiktu kontroles salīdzinājumu (bet ne pārāk tālu atpakaļ). Tātad pirmskembrija periods (pirmās 7/8 Zemes ģeoloģiskās vēstures) ir identificēts kā vienīgais labais ģeoloģiskais analogs (ja ne cita iemesla dēļ kā līdzīgas sugas), un tas ietver dažus periodus ar zemāku pH līmeni. Šajos iepriekšējos periodos bija līdzīga augsta CO2 pasaule ar zemāku pH līmeni, zemāku skābekļa līmeni un siltāku jūras virsmas temperatūru.

Tomēr vēsturiskajos ierakstos nav nekā tāda, kas būtu līdzvērtīgs mums pašreizējo izmaiņu tempu no pH vai temperatūras.

Pēdējais dramatiskais okeāna paskābināšanās notikums ir pazīstams kā PETM jeb paleocēna-eocēna termiskais maksimums, kas notika pirms 55 miljoniem gadu un ir mūsu labākais salīdzinājums. Tas notika ātri (vairāk nekā 2,000 gadu), tas ilga 50,000 XNUMX gadu. Mums ir pārliecinoši dati/pierādījumi par to, un tāpēc zinātnieki to izmanto kā mūsu labāko pieejamo analogu lielai oglekļa emisijai.

Tomēr tas nav ideāls analogs. Mēs novērtējam šos izlaidumus petagrammās. PgC ir oglekļa petagrammas: 1 petagramma = 1015 grami = 1 miljards tonnu. PETM atspoguļo periodu, kad dažu tūkstošu gadu laikā tika atbrīvoti 3,000 PgC. Svarīgs ir izmaiņu ātrums pēdējo 270 gadu laikā (rūpnieciskā revolūcija), jo mēs savas planētas atmosfērā esam iesūknējuši 5,000 PgC oglekļa. Tas nozīmē, ka toreizējais izlaidums bija 1 PgC y-1, salīdzinot ar rūpniecisko revolūciju, kas ir 9 PgC y-1. Vai arī, ja jūs esat tāds starptautisko tiesību cilvēks kā es, tas nozīmē, ka tas, ko mēs esam paveikuši nedaudz mazāk kā trīs gadsimtu laikā, ir 10 reizes sliktāk nekā tas, kas izraisīja izmiršanas notikumus okeānā PETM.

PETM okeāna paskābināšanās notikums izraisīja lielas izmaiņas pasaules okeānu sistēmās, tostarp dažas izzušanas. Interesanti, ka zinātne liecina, ka kopējā biomasa saglabājās aptuveni vienmērīga, un dinoflagelātu ziedēšana un līdzīgi notikumi kompensēja citu sugu zudumu. Kopumā ģeoloģiskais ieraksts uzrāda plašu seku klāstu: ziedēšanu, izmiršanu, apgrozījumu, pārkaļķošanās izmaiņas un pundurismu. Tādējādi OA izraisa nozīmīgu biotisko reakciju pat tad, ja izmaiņu ātrums ir daudz lēnāks nekā mūsu pašreizējais oglekļa emisiju ātrums. Bet, tā kā tas bija daudz lēnāks, "nākotne ir neatklāta teritorija vairuma mūsdienu organismu evolūcijas vēsturē".

Tādējādi šis antropogēnais OA notikums viegli pārsniegs PETM ietekmi. UN mums vajadzētu sagaidīt izmaiņas tajā, kā notiek izmaiņas, jo mēs esam tik ļoti traucējuši sistēmu. Tulkojums: Gaidiet, ka būsiet pārsteigti.

Ekosistēmu un sugu reakcija

Gan okeāna paskābināšanās, gan temperatūras izmaiņas ietekmē oglekļa dioksīdu (CO2). Un, lai gan viņi var mijiedarboties, tie nedarbojas paralēli. PH izmaiņas ir lineārākas, ar mazākām novirzēm un ir viendabīgākas dažādās ģeogrāfiskajās telpās. Temperatūra ir daudz mainīgāka, ar lielām novirzēm un ir ievērojami mainīga telpiski.

Temperatūra ir dominējošais okeāna pārmaiņu virzītājspēks. Tādējādi nav pārsteigums, ka izmaiņas izraisa sugu izplatības maiņu tādā mērā, kādā tās spēj pielāgoties. Un mums ir jāatceras, ka visām sugām ir ierobežojumi aklimatizācijas spējai. Protams, dažas sugas joprojām ir jutīgākas nekā citas, jo tām ir šaurākas temperatūras robežas, kurās tās attīstās. Un, tāpat kā citi stresa faktori, galējās temperatūras palielina jutību pret augsta CO2 ietekmi.

Ceļš izskatās šādi:

CO2 emisijas → OA → biofizikālā ietekme → ekosistēmu pakalpojumu zudums (piem., rifs nomirst un vairs neaptur vētras uzplūdus) → sociālekonomiskā ietekme (kad vētras pieplūdums izrauj pilsētas molu)

Vienlaikus atzīmējot, ka pieprasījums pēc ekosistēmu pakalpojumiem pieaug līdz ar iedzīvotāju skaita pieaugumu un ienākumu (bagātības) pieaugumu.

Lai aplūkotu ietekmi, zinātnieki ir pārbaudījuši dažādus seku mazināšanas scenārijus (dažādi pH izmaiņu ātrumi), salīdzinot ar status quo saglabāšanu, kas apdraud:

Daudzveidības vienkāršošana (līdz 40%) un līdz ar to ekosistēmas kvalitātes samazināšanās
Pārpilnību ietekmē maz vai nav nekādas ietekmes
Dažādu sugu vidējais izmērs samazinās par 50%
OA izraisa pārkaļķotāju (organismu, kuru struktūru veido materiāls, kas satur kalciju) novirzīšanos no dominējošā stāvokļa:

Nav cerību izdzīvot koraļļiem, kuru izdzīvošana ir pilnībā atkarīga no ūdens ar noteiktu pH līmeni (un aukstā ūdens koraļļiem siltāka temperatūra saasinās problēmu);
Gastropodi (plānas gliemežus) ir visjutīgākie no mīkstmiešiem;
Ir liela ietekme uz ūdens bezmugurkaulniekiem, kuriem ir eksoskelets, tostarp dažādas gliemju, vēžveidīgo un adatādaiņu sugas (domājiet par gliemjiem, omāriem un ežiem).
Šajā sugu kategorijā posmkājiem (piemēram, garnelēm) nav tik slikti, taču ir skaidrs signāls par to samazināšanos.

Citi bezmugurkaulnieki ātrāk pielāgojas (piemēram, medūzas vai tārpi)
Zivīm, ne tik daudz, un zivīm arī var nebūt vietas, kur migrēt (piemēram, DA Austrālijā)
Daži panākumi jūras augiem, kas var attīstīties, patērējot CO2
Zināma attīstība var notikt salīdzinoši īsā laika posmā, kas var nozīmēt cerību
Evolūcijas glābšana, ko veic mazāk jutīgas sugas vai sugu populācijas no pastāvīgām ģenētiskām variācijām pH tolerances dēļ (to var redzēt no audzēšanas eksperimentiem vai no jaunām mutācijām (kas ir reti))

Tātad galvenais jautājums paliek: kuras sugas ietekmēs OA? Mums ir laba ideja par atbildi: gliemenes, vēžveidīgie, pārkaļķotāju plēsēji un galvenie plēsēji kopumā. Nav grūti iedomāties, cik smagas finansiālās sekas būs tikai vēžveidīgo, jūras velšu un niršanas tūrisma nozarēm, vēl jo mazāk citām piegādātāju un pakalpojumu tīklā. Un, ņemot vērā problēmas milzīgo apjomu, var būt grūti koncentrēties uz risinājumiem.

Kādai vajadzētu būt mūsu reakcijai

CO2 līmeņa paaugstināšanās ir galvenais (slimības) cēlonis [bet, tāpat kā smēķēšana, smēķētāju atmest ir ļoti grūti]

Mums jāārstē simptomi [augsts asinsspiediens, emfizēma]
Mums ir jāsamazina citi stresa faktori [samazināt dzeršanu un pārmērīgu ēšanu]

Lai samazinātu okeāna paskābināšanās avotus, ir nepieciešami pastāvīgi centieni samazināt avotus gan globālā, gan vietējā mērogā. Globālās oglekļa dioksīda emisijas ir lielākais okeānu paskābināšanās veicinātājs pasaules okeāna mērogā, tāpēc mums tās ir jāsamazina. Vietējās slāpekļa un oglekļa piedevas no punktveida avotiem, nepunktiem avotiem un dabiskiem avotiem var saasināt okeāna paskābināšanās ietekmi, radot apstākļus, kas vēl vairāk paātrina pH pazemināšanos. Vietējā gaisa piesārņojuma (īpaši oglekļa dioksīda, slāpekļa un sēra oksīda) nogulsnēšanās var arī veicināt pH pazemināšanos un paskābināšanos. Vietējā darbība var palīdzēt palēnināt paskābināšanās tempu. Tātad mums ir jānosaka galvenie antropogēnie un dabiskie procesi, kas veicina paskābināšanos.

Tālāk ir norādīti prioritārie tuvākā termiņa darbības jautājumi, lai novērstu okeānu paskābināšanos.

1. Ātri un ievērojami samaziniet globālās oglekļa dioksīda emisijas, lai mazinātu un mainītu mūsu okeānu paskābināšanos.
2. Ierobežojiet barības vielu izplūdi jūras ūdeņos no mazām un lielām uz vietas esošām notekūdeņu sistēmām, sadzīves notekūdeņu iekārtām un lauksaimniecības, tādējādi ierobežojot okeāna dzīvības stresa faktorus, lai atbalstītu pielāgošanos un izdzīvošanu.
3. Īstenot efektīvu tīra ūdens monitoringu un labāko pārvaldības praksi, kā arī pārskatīt esošos un/vai pieņemt jaunus ūdens kvalitātes standartus, lai tie būtu saistīti ar okeāna paskābināšanos.
4. Izpētīt vēžveidīgo un citu neaizsargātu jūras sugu selektīvo audzēšanu, lai noteiktu okeāna paskābināšanās toleranci.
5. Identificējiet, uzraugiet un pārvaldiet jūras ūdeņus un sugas potenciālajos patvērumos no okeāna paskābināšanās, lai tie varētu izturēt vienlaicīgu stresu.
6. Izprast saistību starp ūdens ķīmijas mainīgajiem lielumiem un vēžveidīgo ražošanu un izdzīvošanu inkubatoros un dabiskajā vidē, veicinot sadarbību starp zinātniekiem, vadītājiem un vēžveidīgo audzētājiem. Un izveidojiet avārijas brīdinājuma un reaģēšanas spēju, ja monitorings norāda uz zema pH līmeņa ūdens pieaugumu, kas apdraud jutīgas dzīvotnes vai vēžveidīgo nozares darbības.
7. Atjaunojiet jūraszāles, mangrovju audzes, purvu zāli utt., kas uzņems un fiksēs izšķīdušo oglekli jūras ūdeņos un lokāli novērsīs (vai lēnas) šo jūras ūdeņu pH izmaiņas.
8. Izglītot sabiedrību par okeānu paskābināšanās problēmu un tās sekām uz jūras ekosistēmām, ekonomiku un kultūrām

Labā ziņa ir tā, ka visās šajās jomās tiek panākts progress. Pasaulē desmitiem tūkstošu cilvēku strādā, lai samazinātu siltumnīcefekta gāzu emisijas (tostarp CO2) starptautiskā, valsts un vietējā līmenī (1. punkts). Un ASV 8. punkts ir NVO koalīcijas galvenā uzmanība, ko koordinē mūsu draugi Ocean Conservancy. 7. vienumam TOF saimnieki mūsu pašu pūles, lai atjaunotu bojātās jūraszāļu pļavas. Taču aizraujošā 2.–7. punkta izstrādē mēs sadarbojamies ar galvenajiem valsts lēmumu pieņēmējiem četros piekrastes štatos, lai izstrādātu, koplietotu un ieviestu tiesību aktus, kas paredzēti OA novēršanai. Esošā okeāna paskābināšanās ietekme uz vēžveidīgajiem un citu jūras dzīvi Vašingtonas un Oregonas piekrastes ūdeņos ir iedvesmojusi rīkoties vairākos veidos.

Visi konferences runātāji skaidri norādīja, ka ir nepieciešama vairāk informācijas, jo īpaši par to, kur strauji mainās pH, kuras sugas varēs zelt, izdzīvot vai pielāgoties, kā arī vietējās un reģionālās stratēģijas, kas darbojas. Tajā pašā laikā mācība bija tāda, ka, lai gan mēs nezinām visu, ko vēlamies uzzināt par okeāna paskābināšanos, mēs varam un mums vajadzētu veikt pasākumus, lai mazinātu tās ietekmi. Mēs turpināsim strādāt ar saviem ziedotājiem, padomdevējiem un citiem TOF kopienas locekļiem, lai atbalstītu risinājumus.