Ocean cierpi na hiperkapnię

Początek maja spędziłem na Ziemi Van Diemena, kolonii karnej założonej przez Wielką Brytanię w 1803 roku. Dziś znana jest jako Tasmania, jedna z sześciu pierwotnych kolonii, które we współczesnej Australii stały się stanem. Jak można się domyślić, historia tego miejsca jest mroczna i bardzo niepokojąca. W rezultacie wydawało się to odpowiednim miejscem, aby spotkać się i porozmawiać o gryzącym strachu, przerażającej pladze znanej jako zakwaszenie oceanów.

330 naukowców z całego świata zebrało się na czteroletnim Oceanie na Światowym Sympozjum o Wysokim CO2, które odbyło się w stolicy Tasmanii, Hobart, od 3 do 6 maja. Zasadniczo rozmowa o wysokim poziomie dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej i jego wpływ na ocean to rozmowa o zakwaszeniu oceanów.  pH tła oceanu spada, a efekty można zmierzyć wszędzie. Na sympozjum naukowcy wygłosili 218 prezentacji i udostępnili 109 plakatów, aby wyjaśnić, co wiadomo na temat zakwaszenia oceanów, a także czego się uczy na temat jego skumulowanej interakcji z innymi stresorami oceanów.

Kwasowość oceanów wzrosła o około 30% w mniej niż 100 lat.

To najszybszy wzrost od 300 milionów lat; i jest 20 razy szybszy niż ostatnie gwałtowne zakwaszenie, które miało miejsce 56 milionów lat temu podczas paleoceńsko-eoceńskiego maksimum termicznego (PETM). Powolna zmiana pozwala na adaptację. Szybkie zmiany nie dają czasu ani miejsca na adaptację lub biologiczną ewolucję ekosystemów i gatunków, ani społeczności ludzkich, które zależą od zdrowia tych ekosystemów.

Było to czwarte sympozjum Ocean in the High CO2 World Symposium. Od pierwszego spotkania w 2000 r. sympozjum rozwinęło się ze zgromadzenia mającego na celu dzielenie się wczesną nauką o tym, co i gdzie zakwasza ocean. Teraz zgromadzenie potwierdza dojrzewający zbiór dowodów na temat podstaw zmieniającej się chemii oceanu, ale jest znacznie bardziej skoncentrowane na ocenie i prognozowaniu złożonych skutków ekologicznych i społecznych. Dzięki szybkiemu postępowi w zrozumieniu zakwaszenia oceanów przyglądamy się teraz fizjologicznemu i behawioralnemu wpływowi zakwaszenia oceanów na gatunki, interakcjom między tymi oddziaływaniami a innymi stresorami oceanicznymi oraz temu, jak skutki te zmieniają ekosystemy i wpływają na różnorodność i strukturę społeczności w siedliskach oceanicznych.

Uważam to spotkanie za jeden z najbardziej niesamowitych przykładów współpracy w odpowiedzi na kryzys, w jakim miałem zaszczyt uczestniczyć. Spotkania są bogate w koleżeństwo i współpracę — być może ze względu na udział tak wielu młodych kobiet i mężczyzn w terenie. To spotkanie jest niezwykłe także dlatego, że tak wiele kobiet pełni funkcje kierownicze i pojawia się na liście prelegentek. Myślę, że można wysunąć argument, że rezultatem był wykładniczy postęp w nauce i zrozumieniu tej rozwijającej się katastrofy. Naukowcy wspierali się nawzajem i przyspieszali globalne zrozumienie poprzez współpracę, minimalizację bitew o wpływy, rywalizację i przejawy ego.

Niestety, dobre samopoczucie wywołane koleżeństwem i znaczącym udziałem młodych naukowców kontrastuje bezpośrednio z przygnębiającymi wiadomościami. Nasi naukowcy potwierdzają, że ludzkość stoi w obliczu katastrofy o gigantycznych rozmiarach.

Zakwaszenie oceanu

1. Jest wynikiem wprowadzania 10 gigaton węgla każdego roku do oceanu

2. Charakteryzuje się sezonową i przestrzenną zmiennością oddychania fotosyntezy

3. Zmienia zdolność oceanu do generowania tlenu

4. Obniża reakcje immunologiczne wielu gatunków zwierząt oceanicznych

5. Zwiększa koszt energii potrzebnej do tworzenia muszli i struktur rafowych

6. Zmienia transmisję dźwięku w wodzie

7. Wpływa na sygnały węchowe, które umożliwiają zwierzętom znalezienie ofiary, obronę i przeżycie

8. Zmniejsza zarówno jakość, jak i nawet smak żywności ze względu na interakcje, które generują bardziej toksyczne związki

9. Zaostrza strefy niedotlenienia i inne konsekwencje działalności człowieka

Zakwaszenie oceanów i globalne ocieplenie będą współdziałać z innymi antropogenicznymi czynnikami stresogennymi. Wciąż zaczynamy rozumieć, jak będą wyglądać potencjalne interakcje. Ustalono na przykład, że interakcja niedotlenienia i zakwaszenia oceanów pogarsza odtlenienie wód przybrzeżnych.

Podczas gdy zakwaszenie oceanów jest problemem globalnym, zakwaszenie oceanów i zmiana klimatu będą miały negatywny wpływ na źródła utrzymania przybrzeżnych, dlatego potrzebne są dane lokalne, aby określić lokalną adaptację i informować o niej. Zbieranie i analizowanie lokalnych danych pozwala nam poprawić naszą zdolność przewidywania zmian oceanicznych w wielu skalach, a następnie dostosować struktury zarządzania i polityki, aby zająć się lokalnymi stresorami, które mogą zaostrzać konsekwencje niższego pH.

Obserwacja zakwaszenia oceanów wiąże się z ogromnymi wyzwaniami: zmienność zmian chemicznych w czasie i przestrzeni, które mogą łączyć się z wieloma stresorami i skutkować wieloma możliwymi diagnozami. Kiedy połączymy wiele czynników i przeprowadzimy złożoną analizę, aby określić, w jaki sposób się kumulują i wchodzą w interakcje, wiemy, że punkt krytyczny (wyzwolenie wyginięcia) najprawdopodobniej przekroczy normalną zmienność i będzie szybszy niż zdolność ewolucji niektórych bardziej złożone organizmy. Zatem więcej stresorów oznacza większe ryzyko załamania się ekosystemu. Ponieważ krzywe przeżywalności gatunków nie są liniowe, potrzebne będą zarówno teorie ekologiczne, jak i ekotoksykologiczne.

Zatem obserwacje zakwaszenia oceanów muszą być zaprojektowane tak, aby uwzględniały złożoność nauki, wiele czynników, zmienność przestrzenną i potrzebę szeregów czasowych w celu uzyskania dokładnego zrozumienia. Eksperymenty wielowymiarowe (obserwacja temperatury, tlenu, pH itp.), które mają większą moc predykcyjną, powinny być faworyzowane ze względu na pilną potrzebę lepszego zrozumienia.

Rozszerzony monitoring potwierdzi również, że zmiany zachodzą szybciej, niż nauka może być w pełni zastosowana do zrozumienia zarówno zmiany, jak i jej wpływu na systemy lokalne i regionalne. Dlatego musimy pogodzić się z faktem, że będziemy podejmować decyzje w warunkach niepewności. W międzyczasie dobrą wiadomością jest to, że podejście do odporności (bez żalu) może stanowić ramy dla kształtowania praktycznych reakcji na negatywne biologiczne i ekologiczne skutki zakwaszenia oceanów. Wymaga to myślenia systemowego w takim sensie, że możemy celować w znane czynniki zaostrzające i przyspieszające, jednocześnie wzmacniając znane czynniki łagodzące i reakcje adaptacyjne. Musimy zapoczątkować budowanie lokalnych zdolności adaptacyjnych; budując w ten sposób kulturę adaptacji. Kultura, która sprzyja współpracy w projektowaniu polityki, tworząc warunki sprzyjające pozytywnej adaptacji i znajdowaniu odpowiednich zachęt.

Wiemy, że ekstremalne zdarzenia mogą stworzyć takie zachęty do współpracy w ramach kapitału społecznego i pozytywnej etyki społecznej. Już teraz widzimy, że zakwaszenie oceanów jest katastrofą, która napędza samorządność społeczności, powiązaną ze współpracą, stwarzającą warunki społeczne i wspólnotową etykę adaptacji. W Stanach Zjednoczonych mamy wiele przykładów reakcji na zakwaszenie oceanów, o których informują naukowcy i decydenci na poziomie stanowym, i dążymy do tego, by było ich więcej.

Przykładem konkretnej, opartej na współpracy strategii adaptacyjnej jest sprostanie wyzwaniu związanemu z niedotlenieniem wywołanym przez człowieka poprzez zajęcie się lądowymi źródłami składników odżywczych i zanieczyszczeń organicznych. Takie działania zmniejszają wzbogacenie w składniki odżywcze, co sprzyja wysokiemu poziomowi biologicznego odtlenienia oddychania). Nadmiar dwutlenku węgla z wód przybrzeżnych możemy też wydobywać metodą sadzenie i ochrona łąk trawy morskiej, lasów namorzynowych i słonowodnych roślin bagiennych.  Oba te działania mogą poprawić lokalną jakość wody w celu zbudowania ogólnej odporności systemu, zapewniając jednocześnie wiele innych korzyści zarówno dla źródeł utrzymania przybrzeżnych, jak i dla zdrowia oceanów.

Co jeszcze możemy zrobić? Możemy być jednocześnie ostrożni i proaktywni. Państwa wyspiarskie i oceaniczne Pacyfiku mogą otrzymać wsparcie w wysiłkach na rzecz ograniczenia zanieczyszczenia i przełowienia. Jeśli o to chodzi, możliwość negatywnego wpływu zakwaszenia oceanów na przyszłą produkcję pierwotną oceanów należy już wczoraj włączyć do naszej krajowej polityki rybołówstwa.

Mamy moralny, ekologiczny i ekonomiczny imperatyw ograniczenia emisji CO2 tak szybko, jak to możliwe.

Zwierzęta i ludzie są uzależnieni od zdrowego oceanu, a wpływ działalności człowieka na ocean już spowodował znaczne szkody dla życia w nim. Coraz częściej ludzie również są ofiarami zmian ekosystemu, które tworzymy.

Nasz świat o wysokim stężeniu CO2 już istnieje htam.  

Naukowcy są zgodni co do tragicznych konsekwencji ciągłego zakwaszania wód oceanicznych. Są zgodni co do dowodów, które potwierdzają prawdopodobieństwo, że negatywne konsekwencje zostaną zaostrzone przez równoczesne czynniki stresogenne związane z działalnością człowieka. Panuje zgoda co do tego, że na każdym poziomie można podjąć działania promujące odporność i adaptację. 

Krótko mówiąc, nauka istnieje. Musimy rozszerzyć nasz monitoring, abyśmy mogli informować o lokalnych decyzjach. Ale wiemy, co musimy zrobić. Musimy tylko znaleźć wolę polityczną, aby to zrobić.