Serius Mematikan: Lautan Asid dan Perkara yang Mesti Kita Lakukan

oleh Mark J. Spalding, Presiden The Ocean Foundation

Minggu lepas saya berada di Monterey, California untuk Simposium Antarabangsa Ke-3 tentang Lautan di Dunia CO2 Tinggi, yang serentak dengan Pesta Filem Lautan BIRU di hotel sebelah (tetapi itu adalah cerita lain untuk diceritakan). Pada simposium itu, saya menyertai ratusan peserta lain dalam mempelajari keadaan pengetahuan semasa dan penyelesaian yang berpotensi untuk menangani kesan karbon dioksida (CO2) yang tinggi terhadap kesihatan lautan kita dan kehidupan di dalamnya. Kami memanggil akibat pengasidan lautan kerana pH lautan kita semakin rendah dan dengan itu lebih berasid, dengan potensi bahaya yang besar kepada sistem lautan seperti yang kita ketahui.

Pengasidan Laut

Mesyuarat CO2012 Tinggi 2 merupakan satu lonjakan besar daripada mesyuarat ke-2 di Monaco pada tahun 2008. Lebih 500 hadirin dan 146 penceramah, mewakili 37 negara, telah berkumpul untuk membincangkan isu yang dihadapi. Ia termasuk kemasukan besar pertama kajian sosio-ekonomi. Dan, sementara tumpuan utama masih pada tindak balas organisma hidupan marin terhadap pengasidan lautan dan maksudnya untuk sistem lautan, semua orang bersetuju bahawa pengetahuan kita tentang kesan dan penyelesaian berpotensi telah berkembang pesat dalam tempoh empat tahun yang lalu.

Bagi pihak saya, saya sangat terkejut apabila seorang demi seorang saintis memberikan sejarah sains di sekitar pengasidan lautan (OA), maklumat tentang keadaan semasa pengetahuan sains tentang OA, dan firasat pertama kami tentang spesifik tentang ekosistem dan akibat ekonomi lautan yang lebih panas yang lebih berasid dan mempunyai paras oksigen yang lebih rendah.

Seperti yang dikatakan oleh Dr. Sam Dupont dari Pusat Sains Marin Sven Lovén - Kristineberg, Sweden:

Apa yang kita tahu?

Pengasidan Lautan adalah nyata
Ia datang terus daripada pelepasan karbon kami
Ia berlaku dengan pantas
Kesannya pasti
Kepupusan sudah pasti
Ia sudah kelihatan dalam sistem
Perubahan akan berlaku

Panas, masam dan sesak nafas adalah semua gejala penyakit yang sama.

Lebih-lebih lagi apabila digabungkan dengan penyakit lain, OA menjadi ancaman utama.

Kita boleh menjangkakan banyak kebolehubahan, serta kesan bawaan positif dan negatif.

Sesetengah spesies akan mengubah tingkah laku di bawah OA.

Kita cukup tahu untuk bertindak

Kami tahu peristiwa malapetaka besar akan datang

Kami tahu bagaimana untuk mencegahnya

Kami tahu apa yang kami tidak tahu

Kami tahu apa yang perlu kami lakukan (dalam sains)

Kami tahu perkara yang akan kami fokuskan (membawa penyelesaian)

Tetapi, kita harus bersedia untuk kejutan; kami telah mengganggu sistem sepenuhnya.

Dr. Dupont menutup komennya dengan gambar dua anaknya dengan pernyataan dua ayat yang kuat dan menarik:

Saya bukan aktivis, saya seorang saintis. Tetapi, saya juga seorang bapa yang bertanggungjawab.

Pernyataan pertama yang jelas bahawa pengumpulan CO2 di dalam laut boleh menyebabkan "akibat biologi bencana yang mungkin" diterbitkan pada tahun 1974 (Whitfield, M. 1974. Pengumpulan fosil CO2 di atmosfera dan di laut. Alam 247:523-525.). Empat tahun kemudian, pada tahun 1978, kaitan langsung bahan api fosil dengan pengesanan CO2 di lautan telah ditubuhkan. Antara 1974 dan 1980, banyak kajian mula menunjukkan perubahan sebenar dalam kealkalian lautan. Dan, akhirnya, pada tahun 2004, momok pengasidan lautan (OA) telah diterima oleh komuniti saintifik pada umumnya, dan yang pertama daripada simposium CO2 tinggi telah diadakan.

Musim bunga berikutnya, pembiaya marin telah diberi taklimat pada mesyuarat tahunan mereka di Monterey, termasuk lawatan lapangan untuk melihat beberapa penyelidikan canggih di Institut Penyelidikan Akuarium Monterey Bay (MBARI). Saya harus ambil perhatian bahawa kebanyakan kita perlu diingatkan tentang maksud skala pH, walaupun semua orang seolah-olah teringat menggunakan kertas litmus untuk menguji cecair di bilik darjah sains sekolah menengah. Nasib baik, pakar bersedia untuk menjelaskan bahawa skala pH adalah dari 0 hingga 14, dengan 7 adalah neutral. Semakin rendah pH, ​​bermakna kealkalian yang lebih rendah, atau lebih keasidan.

Pada ketika ini, telah menjadi jelas bahawa minat awal dalam pH lautan telah menghasilkan beberapa keputusan konkrit. Kami mempunyai beberapa kajian saintifik yang boleh dipercayai, yang memberitahu kami bahawa apabila pH lautan jatuh, sesetengah spesies akan berkembang maju, ada yang bertahan, ada yang diganti, dan banyak yang pupus (hasil yang dijangkakan ialah kehilangan biodiversiti, tetapi pengekalan biojisim). Kesimpulan yang luas ini adalah hasil daripada eksperimen makmal, eksperimen pendedahan lapangan, pemerhatian di lokasi CO2 yang tinggi secara semula jadi, dan kajian tertumpu pada rekod fosil daripada peristiwa OA sebelumnya dalam sejarah.

Perkara yang Kami Tahu daripada Peristiwa Pengasidan Lautan Lalu

Walaupun kita dapat melihat perubahan dalam kimia lautan dan suhu permukaan laut selama 200 tahun sejak revolusi perindustrian, kita perlu kembali lebih jauh pada masanya untuk perbandingan kawalan (tetapi tidak terlalu jauh ke belakang). Jadi tempoh Pra-Cambrian (7/8s pertama sejarah geologi Bumi) telah dikenal pasti sebagai satu-satunya analog geologi yang baik (jika tidak ada sebab lain daripada spesies yang serupa) dan termasuk beberapa tempoh dengan pH yang lebih rendah. Tempoh sebelumnya ini mengalami dunia CO2 tinggi yang serupa dengan pH yang lebih rendah, paras oksigen yang lebih rendah dan suhu permukaan laut yang lebih panas.

Walau bagaimanapun, tidak ada dalam rekod sejarah yang menyamai kita kadar perubahan semasa pH atau suhu.

Peristiwa pengasidan lautan dramatik terakhir dikenali sebagai PETM, atau Maksimum Terma Paleosen–Eosen, yang berlaku 55 juta tahun lalu dan merupakan perbandingan terbaik kami. Ia berlaku dengan pantas (lebih kira-kira 2,000 tahun) ia berlangsung selama 50,000 tahun. Kami mempunyai data/bukti kukuh untuknya - dan oleh itu saintis menggunakannya sebagai analog terbaik kami yang tersedia untuk pelepasan karbon besar-besaran.

Walau bagaimanapun, ia bukan analog yang sempurna. Kami mengukur keluaran ini dalam petagram. PgC ialah Petagram karbon: 1 petagram = 1015 gram = 1 bilion tan metrik. PETM mewakili tempoh apabila 3,000 PgC dikeluarkan selama beberapa ribu tahun. Apa yang penting ialah kadar perubahan dalam 270 tahun yang lalu (revolusi perindustrian), kerana kita telah mengepam 5,000 PgC karbon ke atmosfera planet kita. Ini bermakna pelepasan masa itu ialah 1 PgC y-1berbanding dengan revolusi perindustrian, iaitu 9 PgC y-1. Atau, jika anda hanya seorang lelaki undang-undang antarabangsa seperti saya, ini diterjemahkan kepada realiti yang nyata bahawa apa yang telah kita lakukan dalam masa kurang dari tiga abad adalah 10 kali lebih teruk daripada apa yang menyebabkan kejadian kepupusan di lautan di PETM.

Peristiwa pengasidan lautan PETM menyebabkan perubahan besar dalam sistem lautan global, termasuk beberapa kepupusan. Menariknya, sains menunjukkan bahawa jumlah biojisim kekal kira-kira, dengan mekar dinoflagellat dan kejadian serupa mengimbangi kehilangan spesies lain. Secara keseluruhan, rekod geologi menunjukkan pelbagai akibat: mekar, kepupusan, pusing ganti, perubahan kalsifikasi, dan kerdil. Oleh itu, OA menyebabkan tindak balas biotik yang ketara walaupun kadar perubahan jauh lebih perlahan daripada kadar pelepasan karbon semasa kami. Tetapi, kerana ia lebih perlahan, "masa depan adalah wilayah yang belum dipetakan dalam sejarah evolusi kebanyakan organisma moden."

Oleh itu, acara OA antropogenik ini akan dengan mudah mengatasi impak PETM. DAN, kita harus mengharapkan untuk melihat perubahan dalam cara perubahan berlaku kerana kita telah sangat mengganggu sistem. Terjemahan: Berharap untuk terkejut.

Tindak Balas Ekosistem dan Spesies

Pengasidan lautan dan perubahan suhu kedua-duanya mempunyai karbon dioksida (CO2) sebagai pemacu. Dan, walaupun mereka boleh berinteraksi, mereka tidak berjalan secara selari. Perubahan dalam pH adalah lebih linear, dengan sisihan yang lebih kecil, dan lebih homogen dalam ruang geografi yang berbeza. Suhu jauh lebih berubah-ubah, dengan sisihan yang luas, dan banyak berubah secara spatial.

Suhu adalah pemacu dominan perubahan di lautan. Oleh itu, tidaklah menghairankan bahawa perubahan menyebabkan perubahan dalam pengedaran spesies ke tahap yang mereka boleh menyesuaikan diri. Dan kita harus ingat bahawa semua spesies mempunyai had kepada kapasiti penyesuaian. Sudah tentu, sesetengah spesies kekal lebih sensitif daripada yang lain kerana mereka mempunyai sempadan suhu yang lebih sempit di mana mereka berkembang maju. Dan, seperti tekanan lain, suhu yang melampau meningkatkan kepekaan terhadap kesan CO2 yang tinggi.

Laluan kelihatan seperti ini:

Pembebasan CO2 → OA → kesan biofizikal → kehilangan perkhidmatan ekosistem (cth terumbu mati, dan tidak lagi menghentikan gelombang ribut) → kesan sosio-ekonomi (apabila gelombang ribut membawa keluar jeti bandar)

Pada masa yang sama, permintaan untuk perkhidmatan ekosistem meningkat dengan pertumbuhan penduduk dan peningkatan pendapatan (kekayaan).

Untuk melihat kesannya, saintis telah meneliti pelbagai senario mitigasi (kadar perubahan pH yang berbeza) berbanding mengekalkan status quo yang berisiko:

Penyederhanaan kepelbagaian (sehingga 40%), dan dengan itu pengurangan kualiti ekosistem
Terdapat sedikit atau tiada kesan terhadap kelimpahan
Saiz purata pelbagai spesies berkurangan sebanyak 50%
OA menyebabkan peralihan daripada penguasaan oleh kalsifikasi (organisma yang strukturnya terbentuk daripada bahan berasaskan kalsium):

Tiada harapan untuk hidup karang yang bergantung sepenuhnya kepada air pada pH tertentu untuk terus hidup (dan untuk karang air sejuk, suhu yang lebih panas akan memburukkan lagi masalah);
Gastropod (siput laut bercangkang nipis) adalah yang paling sensitif daripada moluska;
Terdapat kesan besar pada invertebrata akuatik yang mengandungi exoskeleton, termasuk pelbagai spesies moluska, krustasea dan echinodermata (fikir kerang, udang galah dan landak)
Dalam kategori spesies ini, arthropoda (seperti udang) tidak begitu teruk, tetapi terdapat isyarat yang jelas tentang penurunannya.

Invertebrata lain lebih cepat menyesuaikan diri (seperti obor-obor atau cacing)
Ikan, tidak begitu banyak, dan ikan juga mungkin tidak mempunyai tempat untuk berhijrah (contohnya di SE Australia)
Beberapa kejayaan untuk tumbuhan marin yang mungkin berkembang pesat dengan mengambil CO2
Sesetengah evolusi boleh berlaku pada skala masa yang agak singkat, yang mungkin bermakna harapan
Penyelamatan evolusi oleh spesies atau populasi yang kurang sensitif dalam spesies daripada variasi genetik berdiri untuk toleransi pH (kita boleh melihat ini daripada eksperimen pembiakan; atau daripada mutasi baharu (yang jarang berlaku))

Jadi, persoalan utama kekal: Spesies manakah yang akan terjejas oleh OA? Kami mempunyai idea yang baik tentang jawapannya: bivalvia, krustasea, pemangsa kalsifikasi, dan pemangsa teratas secara umum. Tidak sukar untuk membayangkan betapa teruknya akibat kewangan untuk industri kerang, makanan laut dan pelancongan menyelam sahaja, lebih-lebih lagi yang lain dalam rangkaian pembekal dan perkhidmatan. Dan dalam menghadapi masalah yang besar, mungkin sukar untuk memberi tumpuan kepada penyelesaian.

Apakah Respons Kita Sepatutnya

Peningkatan CO2 adalah punca (penyakit) [tetapi seperti merokok, membuat perokok berhenti adalah sangat sukar]

Kita mesti merawat gejala [tekanan darah tinggi, emfisema]
Kita mesti mengurangkan tekanan lain [kurangkan minum dan makan berlebihan]

Mengurangkan sumber pengasidan lautan memerlukan usaha pengurangan sumber yang berterusan pada skala global dan tempatan. Pelepasan karbon dioksida global adalah pemacu terbesar pengasidan lautan pada skala lautan dunia, jadi kita mesti mengurangkannya. Penambahan tempatan nitrogen dan karbon daripada sumber titik, sumber bukan titik dan sumber semula jadi boleh memburukkan lagi kesan pengasidan lautan dengan mewujudkan keadaan yang mempercepatkan lagi pengurangan pH. Pemendapan pencemaran udara tempatan (khususnya karbon dioksida, nitrogen dan sulfur oksida) juga boleh menyumbang kepada pengurangan pH dan pengasidan. Tindakan tempatan boleh membantu memperlahankan kadar pengasidan. Jadi, kita perlu mengukur proses antropogenik dan semula jadi utama yang menyumbang kepada pengasidan.

Berikut adalah keutamaan, item tindakan jangka terdekat untuk menangani pengasidan lautan.

1. Mengurangkan pelepasan karbon dioksida global dengan cepat dan ketara untuk mengurangkan dan membalikkan pengasidan lautan kita.
2. Hadkan pelepasan nutrien yang memasuki perairan marin daripada sistem kumbahan kecil dan besar di tapak, kemudahan air sisa perbandaran, dan pertanian, dengan itu mengehadkan tekanan pada kehidupan laut untuk menyokong penyesuaian dan kemandirian.
3. Laksanakan pemantauan air bersih yang berkesan dan amalan pengurusan terbaik, serta menyemak semula piawaian kualiti air sedia ada dan/atau mengguna pakai untuk menjadikannya relevan dengan pengasidan lautan.
4. Menyiasat pembiakan terpilih untuk toleransi pengasidan laut dalam kerang dan spesies marin lain yang terdedah.
5. Kenal pasti, pantau dan uruskan perairan dan spesies marin di tempat perlindungan yang berpotensi daripada pengasidan lautan supaya mereka boleh menahan tekanan serentak.
6. Memahami perkaitan antara pembolehubah kimia air dan pengeluaran kerang dan kemandirian dalam penetasan dan dalam persekitaran semula jadi, menggalakkan kerjasama antara saintis, pengurus dan penanam kerang. Dan, wujudkan amaran kecemasan dan kapasiti tindak balas apabila pemantauan menunjukkan lonjakan air pH rendah yang mengancam habitat sensitif atau operasi industri kerang.
7. Pulihkan rumput laut, bakau, rumput paya dsb. yang akan mengambil dan menetapkan karbon terlarut dalam perairan marin dan menghalang (atau melambatkan) perubahan pH perairan marin tersebut secara tempatan
8. Mendidik orang ramai tentang masalah pengasidan lautan dan akibatnya terhadap ekosistem, ekonomi dan budaya marin

Berita baiknya ialah kemajuan sedang dibuat dalam semua bidang ini. Di peringkat global, puluhan ribu orang sedang berusaha untuk mengurangkan pelepasan gas rumah hijau (termasuk CO2) di peringkat antarabangsa, kebangsaan dan tempatan (Item 1). Dan, di AS, item 8 ialah tumpuan utama gabungan NGO yang diselaraskan oleh rakan kami di Ocean Conservancy. Untuk item 7, hos TOF usaha kita sendiri untuk memulihkan padang rumput laut yang rosak. Tetapi, dalam perkembangan yang menarik untuk item 2-7, kami sedang bekerjasama dengan pembuat keputusan negeri utama di empat negeri pantai untuk membangun, berkongsi dan memperkenalkan undang-undang yang direka untuk menangani OA. Kesan sedia ada pengasidan laut terhadap kerang dan hidupan marin lain di perairan pantai Washington dan Oregon telah memberi inspirasi kepada tindakan dalam beberapa cara.

Semua penceramah pada persidangan itu menjelaskan bahawa lebih banyak maklumat diperlukan—terutamanya tentang tempat pH berubah dengan cepat, spesies mana yang akan dapat berkembang maju, bertahan atau menyesuaikan diri, dan strategi tempatan dan serantau yang berfungsi. Pada masa yang sama, pengajaran yang boleh diambil ialah walaupun kita tidak tahu semua yang kita ingin ketahui tentang pengasidan lautan, kita boleh dan harus mengambil langkah untuk mengurangkan kesannya. Kami akan terus bekerjasama dengan penderma, penasihat dan ahli komuniti TOF yang lain untuk menyokong penyelesaian.