Смртоносно сериозни: кисели океани и што мораме да правиме

од Марк Џ. Спалдинг, претседател на Фондацијата Океан

Минатата недела бев во Монтереј, Калифорнија за 3. Меѓународен симпозиум за океанот во свет со висока содржина на CO2, што беше истовремено со Филмски фестивал BLUE Ocean во соседниот хотел (но тоа е сосема друга приказна за раскажување). На симпозиумот, им се придружив на стотици други присутни во учењето за моменталната состојба на знаење и потенцијалните решенија за решавање на ефектите од зголемениот јаглерод диоксид (CO2) врз здравјето на нашите океани и животот внатре. Последиците ги нарекуваме закиселување на океаните затоа што pH вредноста на нашиот океан станува пониска и на тој начин покисела, со значителна потенцијална штета на океанските системи какви што ги знаеме.

Окислување на океаните

Состанокот за висок CO2012 во 2 година беше огромен скок од вториот состанок во Монако во 2 година. Над 2008 присутни и 500 говорници, кои претставуваат 146 нации, беа собрани да разговараат за прашањата што се во прашање. Тоа вклучуваше прво големо вклучување на социо-економски студии. И, додека примарниот фокус сè уште беше на реакциите на морскиот животен организам на закиселувањето на океаните и што значи тоа за океанскиот систем, сите беа согласни дека нашето знаење за ефектите и потенцијалните решенија значително напредуваше во последните четири години.

Од моја страна, седев во преполно чудење додека научниците еден по друг даваа историја на науката околу закиселувањето на океаните (ОП), информации за моменталната состојба на науката знаење за ОП и нашите први навестувања за специфичностите за екосистемот и економските последици на потопол океан кој е покисел и има пониски нивоа на кислород.

Како што рече д-р Сем Дупон од Центарот за морски науки Свен Ловен - Кристинеберг, Шведска:

Што знаеме?

Закиселувањето на океаните е реално
Тоа директно доаѓа од нашите емисии на јаглерод
Тоа се случува брзо
Влијанието е сигурно
Истребувањата се сигурни
Тоа е веќе видливо во системите
Промената ќе се случи

Топло, кисело и без здив се сите симптоми на истата болест.

Особено кога се комбинира со други болести, ОП станува голема закана.

Можеме да очекуваме многу варијабилност, како и позитивни и негативни преносни ефекти.

Некои видови ќе го променат однесувањето под ОП.

Доволно знаеме да дејствуваме

Знаеме дека доаѓа голем катастрофален настан

Знаеме како да го спречиме тоа

Знаеме што не знаеме

Знаеме што треба да правиме (во науката)

Знаеме на што ќе се фокусираме (донесување решенија)

Но, треба да бидеме подготвени за изненадувања; толку целосно го нарушивме системот.

Д-р Дупон ги затвори своите коментари со фотографија од неговите две деца со моќна и впечатлива изјава од две реченици:

Јас не сум активист, јас сум научник. Но, јас сум и одговорен татко.

Првата јасна изјава дека акумулацијата на CO2 во морето може да има „можни катастрофални биолошки последици“ беше објавена во 1974 година (Whitfield, M. 1974. Акумулација на фосилни CO2 во атмосферата и во морето. Природа 247:523-525.). Четири години подоцна, во 1978 година, беше воспоставена директна поврзаност на фосилните горива со откривањето на CO2 во океанот. Помеѓу 1974 и 1980 година, бројни студии почнаа да ја демонстрираат вистинската промена во алкалноста на океаните. И, конечно, во 2004 година, сеништето на закиселување на океаните (ОА) стана прифатено од научната заедница во целост, и беа одржани првите симпозиуми за висок CO2.

Следната пролет, поморските финансиери беа информирани на нивниот годишен состанок во Монтереј, вклучително и теренско патување за да видат некои врвни истражувања во Институтот за истражување на аквариумот Монтереј Беј (MBARI). Треба да забележам дека повеќето од нас мораа да се потсетат што значи рН скалата, иако се чинеше дека сите се сеќаваа дека користеле лакмусова хартија за тестирање течности во училниците по природни науки во средно училиште. За среќа, експертите беа подготвени да објаснат дека рН скалата е од 0 до 14, а 7 е неутрална. Колку е помала pH вредноста, значи помала алкалност или повеќе киселост.

Во овој момент, стана јасно дека раниот интерес за pH на океаните даде одредени конкретни резултати. Имаме некои веродостојни научни студии, кои ни кажуваат дека со падот на pH на океаните, некои видови ќе напредуваат, некои преживуваат, некои се заменуваат и многу исчезнуваат (очекуваниот резултат е губење на биодиверзитетот, но одржување на биомасата). Овој широк заклучок е резултат на лабораториски експерименти, експерименти со експозиција на терен, набљудувања на локации со природно висока CO2 и студии фокусирани на фосилни записи од претходни настани на ОП во историјата.

Што знаеме од минатите настани за закиселување на океаните

Иако можеме да видиме промени во хемијата на океаните и температурата на површината на океаните во текот на 200-те години од индустриската револуција, треба да се вратиме понатаму во времето за контролна споредба (но не многу наназад). Значи, пред-камбрискиот период (првите 7/8 од геолошката историја на Земјата) е идентификуван како единствениот добар геолошки аналог (ако нема друга причина освен слични видови) и вклучува некои периоди со пониска pH вредност. Овие претходни периоди доживеаа сличен свет со висок CO2 со пониска pH вредност, пониски нивоа на кислород и потопли температури на површината на морето.

Меѓутоа, во историскиот запис нема ништо што е еднакво на нашето сегашната стапка на промена на pH или температура.

Последниот драматичен настан на закиселување на океаните е познат како PETM, или Палеоцен-еоценски термички максимум, кој се случил пред 55 милиони години и е нашата најдобра споредба. Тоа се случи брзо (во текот на околу 2,000 години) и траеше 50,000 години. Имаме силни податоци/докази за тоа - и затоа научниците го користат како наш најдобар достапен аналог за масовно ослободување на јаглерод.

Сепак, тоа не е совршен аналог. Ние ги мериме овие изданија во петаграми. PgC се петаграми на јаглерод: 1 петаграм = 1015 грама = 1 милијарда метрички тони. PETM претставува период кога 3,000 PgC беа ослободени во текот на неколку илјади години. Она што е важно е стапката на промена во последните 270 години (индустриската револуција), бидејќи испумпавме 5,000 PgC јаглерод во атмосферата на нашата планета. Ова значи дека ослободувањето тогаш било 1 PgC y-1 во споредба со индустриската револуција, што е 9 PgC y-1. Или, ако сте само човек од меѓународното право како мене, ова се преведува на остра реалност дека она што го направивме за нешто помалку од три века е 10 пати полошо од она што ги предизвика настаните на истребување во океанот во PETM.

Настанот за закиселување на океаните PETM предизвика големи промени во глобалните океански системи, вклучително и изумирање. Интересно е тоа што науката укажува дека вкупната биомаса останала рамномерна, со цветање на динофлагелати и слични настани кои ја надоместуваат загубата на другите видови. Севкупно, геолошките записи покажуваат широк спектар на последици: цути, изумирање, превртувања, промени на калцификацијата и џуџест раст. Така, ОА предизвикува значајна биотска реакција дури и кога стапката на промена е многу побавна од нашата сегашна стапка на емисии на јаглерод. Но, бидејќи беше многу побавно, „иднината е непозната територија во еволутивната историја на повеќето современи организми“.

Така, овој антропоген настан ОП лесно ќе го надмине PETM по влијание. И, треба да очекуваме да видиме промени во тоа како се случуваат промените бидејќи толку го нарушивме системот. Превод: Очекувајте да бидете изненадени.

Одговор на екосистемот и видовите

Закиселувањето на океаните и промената на температурата имаат јаглерод диоксид (CO2) како двигател. И, иако можат да комуницираат, тие не работат паралелно. Промените во pH се полинеарни, со помали отстапувања и се похомогени во различни географски простори. Температурата е многу попроменлива, со големи отстапувања и е значително променлива просторно.

Температурата е доминантен двигател на промените во океанот. Така, не е изненадување што промената предизвикува промена во дистрибуцијата на видовите до степен до кој тие можат да се прилагодат. И мораме да запомниме дека сите видови имаат ограничувања на капацитетот за аклиматизација. Се разбира, некои видови остануваат почувствителни од другите, бидејќи имаат потесни граници на температурата во кои напредуваат. И, како и другите стресни фактори, температурните екстреми ја зголемуваат чувствителноста на ефектите од високиот CO2.

Патеката изгледа вака:

Емисии на CO2 → OA → биофизичко влијание → губење на екосистемските услуги (на пр. гребен умира и повеќе не ги запира брановите) → социо-економско влијание (кога бурата ќе го извади градското пристаниште)

Во исто време, забележувајќи дека побарувачката за екосистемски услуги расте со растот на населението и зголемувањето на приходот (богатството).

За да ги разгледаат ефектите, научниците испитуваа различни сценарија за ублажување (различни стапки на промена на pH) во споредба со одржувањето на статус кво што ризикува:

Поедноставување на различноста (до 40%), а со тоа и намалување на квалитетот на екосистемот
Има мало или никакво влијание врз изобилството
Просечната големина на различни видови се намалува за 50%
ОА предизвикува оддалечување од доминацијата на калцификаторите (организми чија структура е формирана од материјал базиран на калциум):

Нема надеж за опстанок на коралите кои се целосно зависни од вода со одредена pH вредност за да преживеат (а за коралите со ладна вода, потоплите температури ќе го влошат проблемот);
Гастроподите (морските полжави со тенко лушпа) се најчувствителни од мекотелите;
Има големо влијание врз водните безрбетници кои носат егзоскелет, вклучувајќи различни видови мекотели, ракови и ехинодерми (мислам школки, јастози и ежови)
Во оваа категорија видови, членконогите (како што се ракчињата) не се толку лоши, но постои јасен сигнал за нивниот пад

Другите безрбетници се прилагодуваат побрзо (како медуза или црви)
Рибите, не толку, а рибите исто така може да немаат каде да мигрираат (на пример во ЈИ Австралија)
Одреден успех за морските растенија кои можат да напредуваат со конзумирање на CO2
Одредена еволуција може да се случи на релативно кратки временски размери, што може да значи надеж
Еволутивно спасување од помалку чувствителни видови или популации во видовите од постојани генетски варијации за толеранција на pH (ова можеме да го видиме од експериментите за размножување; или од нови мутации (кои се ретки)

Значи, останува клучното прашање: Кои видови ќе бидат погодени од ОП? Имаме добра идеја за одговорот: бивалвици, ракови, предатори на калцификатори и врвни предатори воопшто. Не е тешко да се замисли колку сериозни ќе бидат финансиските последици само за индустриите за школки, морски плодови и туризам за нуркање, а уште помалку за другите во мрежата на добавувачи и услуги. И со оглед на огромниот проблем, може да биде тешко да се фокусираме на решенија.

Каков треба да биде нашиот одговор

Зголемувањето на CO2 е основната причина (на болеста) [но како и пушењето, да се натера пушачот да се откаже од пушењето е многу тешко]

Мора да ги третираме симптомите [висок крвен притисок, емфизем]
Мора да ги намалиме другите стресни фактори [да го намалиме пиењето и прејадувањето]

Намалувањето на изворите на закиселување на океаните бара постојани напори за намалување на изворите и на глобално и на локално ниво. Глобалните емисии на јаглерод диоксид се најголемиот двигател на закиселувањето на океаните на скалата на светскиот океан, затоа мораме да ги намалиме. Локалните додавања на азот и јаглерод од точкести извори, неточкести извори и природни извори може да ги влошат ефектите од закиселувањето на океаните со создавање услови кои дополнително го забрзуваат намалувањето на pH вредноста. Таложењето на локалното загадување на воздухот (конкретно јаглерод диоксид, азот и сулфур оксид) исто така може да придонесе за намалена pH вредност и закиселување. Локалното дејство може да помогне да се забави темпото на закиселување. Значи, треба да ги измериме клучните антропогени и природни процеси кои придонесуваат за закиселување.

Следниве се приоритетни, краткорочни акциони ставки за решавање на закиселувањето на океаните.

1. Брзо и значително намалување на глобалните емисии на јаглерод диоксид за да се ублажи и поништи киселоста на нашите океани.
2. Ограничете го испуштањето на хранливи материи што влегуваат во морските води од малите и големите канализациони системи на самото место, објектите за комунални отпадни води и земјоделството, со што ќе се ограничат стресните фактори на животот во океаните за да се поддржи адаптацијата и опстанокот.
3. Спроведување на ефективни практики за мониторинг на чиста вода и најдобри практики за управување, како и ревидирање на постоечките и/или усвојување на нови стандарди за квалитет на водата за да бидат релевантни за закиселувањето на океаните.
4. Истражете го селективното размножување за толеранција на закиселување на океаните кај школки и други ранливи морски видови.
5. Идентификувајте, следете и управувајте со морските води и видовите во потенцијалните засолништа од киселоста на океаните за да можат да издржат истовремени стресови.
6. Разберете ја поврзаноста помеѓу променливите на хемијата на водата и производството и опстанокот на школки во мрестилиштата и во природната средина, промовирајќи соработка помеѓу научниците, менаџерите и одгледувачите на школки. И, воспоставете капацитет за предупредување и одговор при итни случаи кога мониторингот укажува на скок на водата со ниска pH вредност што ги загрозува операциите на чувствителните живеалишта или индустријата за школки.
7. Вратете ја морската трева, мангровите, барска трева итн. што ќе го зафатат и фиксираат растворениот јаглерод во морските води и локално ќе ги спречат (или бавните) промени во pH вредноста на тие морски води
8. Едуцирајте ја јавноста за проблемот со киселоста на океаните и нејзините последици за морските екосистеми, економијата и културите

Добрата вест е дека се постигнува напредок на сите овие фронтови. На глобално ниво, десетици илјади луѓе работат на намалување на емисиите на стакленички гасови (вклучувајќи CO2) на меѓународно, национално и локално ниво (точка 1). И, во САД, точка 8 е примарен фокус на коалицијата на невладини организации координирана од нашите пријатели во Ocean Conservancy. За точка 7, TOF домаќини нашите сопствени напори да ги обновиме оштетените ливади од морска трева. Но, во возбудлив развој за точките 2-7, работиме со клучните државни носители на одлуки во четири крајбрежни држави за да развиеме, споделиме и воведеме законодавство дизајнирано да се однесува на ОП. Постојните ефекти од закиселувањето на океаните врз школките и другите морски животни во крајбрежните води на Вашингтон и Орегон инспирираа акција на повеќе начини.

Сите говорници на конференцијата јасно ставија до знаење дека се потребни повеќе информации - особено за тоа каде pH вредноста брзо се менува, кои видови ќе можат да напредуваат, да преживеат или да се прилагодат, како и за локалните и регионалните стратегии кои функционираат. Во исто време, лекцијата за носење беше дека иако не знаеме сè што сакаме да знаеме за закиселувањето на океаните, можеме и треба да преземаме чекори за да ги ублажиме нејзините ефекти. Ќе продолжиме да работиме со нашите донатори, советници и други членови на TOF заедницата за да ги поддржиме решенијата.