Mortalmente sério: oceanos ácidos e o que devemos fazer

por Mark J. Spalding, presidente da The Ocean Foundation

Na semana passada, estive em Monterey, Califórnia, para o 3º Simpósio Internacional sobre o Oceano num Mundo de Alto CO2, que foi simultâneo ao Festival de Cinema do Oceano Azul no hotel ao lado (mas isso é outra história para contar). No simpósio, juntei-me a centenas de outros participantes para aprender sobre o estado atual do conhecimento e possíveis soluções para lidar com os efeitos do dióxido de carbono elevado (CO2) na saúde de nossos oceanos e na vida dentro deles. Chamamos as consequências de acidificação dos oceanos porque o pH do nosso oceano está ficando mais baixo e, portanto, mais ácido, com danos potenciais significativos aos sistemas oceânicos como os conhecemos.

A acidificação dos oceanos

A reunião High CO2012 de 2 foi um grande salto em relação à 2ª reunião em Mônaco em 2008. Mais de 500 participantes e 146 palestrantes, representando 37 nações, se reuniram para discutir as questões em pauta. Ele incluiu uma primeira grande inclusão de estudos socioeconômicos. E, embora o foco principal ainda estivesse nas respostas dos organismos da vida marinha à acidificação dos oceanos e o que isso significa para o sistema oceânico, todos concordaram que nosso conhecimento sobre os efeitos e possíveis soluções avançou muito nos últimos quatro anos.

De minha parte, fiquei extasiado enquanto um cientista após o outro apresentava uma história da ciência em torno da acidificação oceânica (OA), informações sobre o estado atual do conhecimento científico sobre a OA e nossos primeiros indícios de especificidades sobre o ecossistema e as consequências econômicas de um oceano mais quente, mais ácido e com níveis de oxigênio mais baixos.

Como disse o Dr. Sam Dupont do Centro Sven Lovén para Ciências Marinhas - Kristineberg, Suécia:

O que nós sabemos?

A acidificação dos oceanos é real
Está vindo diretamente de nossas emissões de carbono
está acontecendo rápido
O impacto é certo
Extinções são certas
Já está visível nos sistemas
A mudança vai acontecer

Quente, azedo e ofegante são sintomas da mesma doença.

Especialmente quando combinada com outras doenças, a OA torna-se uma grande ameaça.

Podemos esperar muita variabilidade, bem como efeitos positivos e negativos.

Algumas espécies irão alterar o comportamento sob OA.

Nós sabemos o suficiente para agir

Sabemos que um grande evento catastrófico está chegando

Nós sabemos como prevenir

Nós sabemos o que não sabemos

Nós sabemos o que precisamos fazer (em ciência)

Sabemos no que vamos focar (trazer soluções)

Mas, devemos estar preparados para surpresas; nós perturbamos completamente o sistema.

Dr. Dupont encerrou seus comentários com uma foto de seus dois filhos com uma poderosa e impressionante declaração de duas frases:

Não sou um ativista, sou um cientista. Mas também sou um pai responsável.

A primeira declaração clara de que o acúmulo de CO2 no mar poderia ter “possíveis consequências biológicas catastróficas” foi publicada em 1974 (Whitfield, M. 1974. Acumulação de CO2 fóssil na atmosfera e no mar. Natureza 247:523-525.). Quatro anos depois, em 1978, foi estabelecida a ligação direta dos combustíveis fósseis com a detecção de CO2 no oceano. Entre 1974 e 1980, numerosos estudos começaram a demonstrar a mudança real na alcalinidade dos oceanos. E, finalmente, em 2004, o espectro da acidificação dos oceanos (OA) tornou-se aceito pela comunidade científica em geral, e o primeiro dos simpósios de alto CO2 foi realizado.

Na primavera seguinte, os financiadores marinhos foram informados em sua reunião anual em Monterey, incluindo uma viagem de campo para ver algumas pesquisas de ponta no Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI). Devo observar que a maioria de nós precisava ser lembrada do significado da escala de pH, embora todos parecessem se lembrar de usar o papel de tornassol para testar líquidos nas aulas de ciências do ensino médio. Felizmente, os especialistas se dispuseram a explicar que a escala de pH vai de 0 a 14, sendo 7 neutro. Quanto mais baixo o pH, significa menor alcalinidade, ou mais acidez.

Neste ponto, ficou claro que o interesse inicial no pH do oceano produziu alguns resultados concretos. Temos alguns estudos científicos credíveis, que nos dizem que à medida que o pH do oceano cai, algumas espécies prosperam, algumas sobrevivem, algumas são substituídas e muitas são extintas (o resultado esperado é a perda de biodiversidade, mas a manutenção da biomassa). Esta ampla conclusão é o resultado de experimentos de laboratório, experimentos de exposição de campo, observações em locais naturalmente altos de CO2 e estudos focados em registros fósseis de eventos anteriores de OA na história.

O que sabemos de eventos passados ​​de acidificação dos oceanos

Embora possamos ver mudanças na química do oceano e na temperatura da superfície do mar ao longo dos 200 anos desde a revolução industrial, precisamos voltar mais no tempo para uma comparação de controle (mas não muito para trás). Assim, o período pré-cambriano (os primeiros 7/8 da história geológica da Terra) foi identificado como o único bom análogo geológico (se não por outra razão que espécies semelhantes) e inclui alguns períodos com pH mais baixo. Esses períodos anteriores experimentaram um mundo semelhante de alto CO2 com pH mais baixo, níveis mais baixos de oxigênio e temperaturas mais quentes da superfície do mar.

No entanto, não há nada no registro histórico que se iguale à nossa taxa atual de mudança de pH ou temperatura.

O último evento dramático de acidificação oceânica é conhecido como PETM, ou Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno, que ocorreu há 55 milhões de anos e é a nossa melhor comparação. Aconteceu rapidamente (cerca de 2,000 anos), durou 50,000 anos. Temos dados/evidências fortes para isso – e, portanto, os cientistas o usam como nosso melhor análogo disponível para uma liberação massiva de carbono.

No entanto, não é um analógico perfeito. Medimos esses lançamentos em petagramas. PgC são petagramas de carbono: 1 petagrama = 1015 gramas = 1 bilhão de toneladas métricas. O PETM representa um período em que 3,000 PgC foram liberados ao longo de alguns milhares de anos. O que importa é a taxa de mudança nos últimos 270 anos (a revolução industrial), pois bombeamos 5,000 PgC de carbono na atmosfera do nosso planeta. Isso significa que a liberação era de 1 PgC y-1 em comparação com a revolução industrial, que é 9 PgC y-1. Ou, se você é apenas um cara do direito internacional como eu, isso se traduz na dura realidade de que o que fizemos em pouco menos de três séculos é 10 vezes pior do que o que causou os eventos de extinção no oceano no PETM.

O evento de acidificação oceânica do PETM causou grandes mudanças nos sistemas oceânicos globais, incluindo algumas extinções. Curiosamente, a ciência indica que a biomassa total permaneceu uniforme, com florescimentos de dinoflagelados e eventos semelhantes compensando a perda de outras espécies. No total, o registro geológico mostra uma ampla gama de consequências: blooms, extinções, rotatividade, mudanças de calcificação e nanismo. Assim, o OA causa uma reação biótica significativa mesmo quando a taxa de mudança é muito mais lenta do que nossa taxa atual de emissões de carbono. Mas, por ser muito mais lento, o “futuro é um território desconhecido na história evolutiva da maioria dos organismos modernos”.

Assim, este evento antrópico OA facilmente superará o PETM em impacto. E, devemos esperar ver mudanças em como a mudança ocorre porque perturbamos o sistema. Tradução: Espere ser surpreendido.

Resposta do Ecossistema e das Espécies

A acidificação dos oceanos e a mudança de temperatura têm o dióxido de carbono (CO2) como condutor. E, embora possam interagir, não funcionam em paralelo. As mudanças no pH são mais lineares, com menores desvios, e são mais homogêneas em diferentes espaços geográficos. A temperatura é muito mais variável, com grandes desvios, e é substancialmente variável espacialmente.

A temperatura é o principal fator de mudança no oceano. Portanto, não é uma surpresa que a mudança esteja causando uma mudança na distribuição das espécies na medida em que elas podem se adaptar. E temos que lembrar que todas as espécies têm limites de capacidade de aclimatação. Claro, algumas espécies permanecem mais sensíveis do que outras porque têm limites mais estreitos de temperatura em que prosperam. E, como outros estressores, temperaturas extremas aumentam a sensibilidade aos efeitos do alto CO2.

A via fica assim:

Emissões de CO2 → OA → impacto biofísico → perda de serviços ecossistêmicos (por exemplo, um recife morre e não para mais as tempestades) → impacto socioeconômico (quando a tempestade atinge o cais da cidade)

Observando, ao mesmo tempo, que a demanda por serviços ecossistêmicos está aumentando com o crescimento populacional e o aumento da renda (riqueza).

Para observar os efeitos, os cientistas examinaram vários cenários de mitigação (diferentes taxas de alteração do pH) em comparação com a manutenção do status quo que arrisca:

Simplificação da diversidade (até 40%) e, portanto, redução da qualidade do ecossistema
Há pouco ou nenhum impacto na abundância
O tamanho médio de várias espécies diminui em 50%
A OA causa o afastamento do domínio dos calcificadores (organismos cuja estrutura é formada por material à base de cálcio):

Não há esperança de sobrevivência de corais que dependem totalmente da água em um determinado pH para sobreviver (e para corais de águas frias, temperaturas mais quentes irão exacerbar o problema);
Os gastrópodes (caracóis marinhos de casca fina) são os mais sensíveis dos moluscos;
Há um grande impacto nos invertebrados aquáticos portadores de exoesqueleto, incluindo várias espécies de moluscos, crustáceos e equinodermos (pense em amêijoas, lagostas e ouriços)
Dentro desta categoria de espécies, os artrópodes (como o camarão) não estão tão mal, mas há um sinal claro de seu declínio

Outros invertebrados se adaptam mais rapidamente (como águas-vivas ou vermes)
Peixes, nem tanto, e peixes também podem não ter para onde migrar (por exemplo, no sudeste da Austrália)
Algum sucesso para plantas marinhas que podem prosperar consumindo CO2
Alguma evolução pode ocorrer em escalas de tempo relativamente curtas, o que pode significar esperança
Resgate evolutivo por espécies menos sensíveis ou populações dentro de espécies de variação genética permanente para tolerância ao pH (podemos ver isso em experimentos de reprodução; ou de novas mutações (que são raras))

Portanto, a questão principal permanece: quais espécies serão afetadas pela OA? Temos uma boa ideia da resposta: bivalves, crustáceos, predadores de calcificadores e predadores de topo em geral. Não é difícil imaginar o quão severas serão as consequências financeiras para as indústrias de mariscos, frutos do mar e turismo de mergulho sozinhas, muito menos outras na rede de fornecedores e serviços. E diante da enormidade do problema, pode ser difícil focar nas soluções.

Qual deve ser nossa resposta

O aumento de CO2 é a causa raiz (da doença) [mas, como fumar, fazer o fumante parar de fumar é muito difícil]

Devemos tratar os sintomas [pressão alta, enfisema]
Devemos reduzir outros estressores [reduzir o consumo de bebida e comida em excesso]

Reduzir as fontes de acidificação dos oceanos requer esforços sustentados de redução de fontes em escala global e local. As emissões globais de dióxido de carbono são o maior fator de acidificação dos oceanos na escala dos oceanos do mundo, então devemos reduzi-las. Adições locais de nitrogênio e carbono de fontes pontuais, não pontuais e naturais podem exacerbar os efeitos da acidificação dos oceanos ao criar condições que aceleram ainda mais as reduções de pH. A deposição de poluição do ar local (especificamente dióxido de carbono, nitrogênio e óxido de enxofre) também pode contribuir para a redução do pH e da acidificação. A ação local pode ajudar a diminuir o ritmo da acidificação. Portanto, precisamos quantificar os principais processos antropogênicos e naturais que contribuem para a acidificação.

A seguir, são itens de ação prioritários e de curto prazo para lidar com a acidificação dos oceanos.

1. Reduzir rápida e significativamente as emissões globais de dióxido de carbono para mitigar e reverter a acidificação de nossos oceanos.
2. Limitar as descargas de nutrientes que entram nas águas marinhas de pequenos e grandes sistemas de esgoto locais, instalações municipais de águas residuais e agricultura, limitando assim os estressores da vida oceânica para apoiar a adaptação e a sobrevivência.
3. Implementar o monitoramento eficaz da água limpa e as melhores práticas de gestão, bem como revisar os existentes e/ou adotar novos padrões de qualidade da água para torná-los relevantes para a acidificação dos oceanos.
4. Investigar a reprodução seletiva para tolerância à acidificação oceânica em moluscos e outras espécies marinhas vulneráveis.
5. Identificar, monitorar e gerenciar as águas marinhas e as espécies em potenciais refúgios da acidificação oceânica para que possam suportar tensões simultâneas.
6. Compreender a associação entre as variáveis ​​químicas da água e a produção e sobrevivência de mariscos em incubadoras e no ambiente natural, promovendo colaborações entre cientistas, gestores e maricultores. E, estabeleça uma capacidade de alerta e resposta de emergência quando o monitoramento indicar um pico no baixo pH da água que ameace o habitat sensível ou as operações da indústria de mariscos.
7. Restaurar ervas marinhas, manguezais, gramíneas de pântano etc. que irão absorver e fixar carbono dissolvido em águas marinhas e prevenir localmente (ou retardar) mudanças no pH dessas águas marinhas
8. Educar o público sobre o problema da acidificação dos oceanos e suas consequências para os ecossistemas, economia e culturas marinhas

A boa notícia é que há progresso em todas essas frentes. Globalmente, dezenas de milhares de pessoas estão trabalhando para reduzir as emissões de gases de efeito estufa (incluindo CO2) nos níveis internacional, nacional e local (Item 1). E, nos EUA, o item 8 é o foco principal de uma coalizão de ONGs coordenada por nossos amigos da Ocean Conservancy. Para o item 7, hosts TOF nosso próprio esforço para restaurar prados de ervas marinhas danificados. Mas, em um desenvolvimento emocionante para os itens 2-7, estamos trabalhando com os principais tomadores de decisão em quatro estados costeiros para desenvolver, compartilhar e introduzir legislação destinada a abordar a OA. Os efeitos existentes da acidificação dos oceanos nos moluscos e outras formas de vida marinha nas águas costeiras de Washington e Oregon inspiraram ações de várias maneiras.

Todos os palestrantes da conferência deixaram claro que são necessárias mais informações – especialmente sobre onde o pH está mudando rapidamente, quais espécies serão capazes de prosperar, sobreviver ou se adaptar e estratégias locais e regionais que estão funcionando. Ao mesmo tempo, a lição aprendida foi que, embora não saibamos tudo o que queremos saber sobre a acidificação dos oceanos, podemos e devemos tomar medidas para mitigar seus efeitos. Continuaremos a trabalhar com nossos doadores, consultores e outros membros da comunidade TOF para apoiar as soluções.