Deadly Serious: Oceanele acide și ce trebuie să facem

de Mark J. Spalding, Președintele Fundației Ocean

Săptămâna trecută am fost în Monterey, California, pentru Al 3-lea simpozion internațional privind oceanul într-o lume cu emisii ridicate de CO2, care a fost simultan cu Festivalul de film BLUE Ocean la hotelul de alături (dar asta e cu totul altă poveste de spus). La simpozion, m-am alăturat altor sute de participanți pentru a afla despre starea actuală a cunoștințelor și potențialele soluții pentru a aborda efectele dioxidului de carbon (CO2) crescut asupra sănătății oceanelor noastre și a vieții din interior. Consecințe le numim acidificare a oceanului, deoarece pH-ul oceanului nostru devine mai scăzut și, prin urmare, mai acid, cu potențiale daune semnificative asupra sistemelor oceanice așa cum le cunoaștem.

Acidificarea Oceanului

Reuniunea din 2012 cu emisii ridicate de CO2 a reprezentat un salt uriaș față de cea de-a 2-a întâlnire de la Monaco din 2008. Peste 500 de participanți și 146 de vorbitori, reprezentând 37 de națiuni, au fost adunați pentru a discuta problemele în cauză. Acesta a inclus o primă includere majoră a studiilor socio-economice. Și, în timp ce accentul principal era încă pe răspunsurile organismelor marine la acidificarea oceanelor și ce înseamnă aceasta pentru sistemul oceanic, toată lumea a fost de acord că cunoștințele noastre despre efectele și soluțiile potențiale au avansat foarte mult în ultimii patru ani.

La rândul meu, am rămas uluit în timp ce un om de știință după altul dădea o istorie a științei din jurul acidificării oceanelor (OA), informații despre starea actuală a cunoștințelor științifice despre OA și primele noastre bănuieli despre detalii despre ecosistem și consecințele economice. a unui ocean mai cald, care este mai acid și are niveluri mai scăzute de oxigen.

După cum a spus dr. Sam Dupont de la Centrul Sven Lovén pentru Științe Marine – Kristineberg, Suedia:

Ce știm?

Acidificarea oceanelor este reală
Vine direct din emisiile noastre de carbon
Se întâmplă repede
Impactul este sigur
Extincțiile sunt sigure
Este deja vizibil în sisteme
Schimbarea va avea loc

Fierbinte, acru și fără suflare sunt toate simptomele aceleiași boli.

Mai ales atunci când este combinată cu alte boli, OA devine o amenințare majoră.

Ne putem aștepta la o mulțime de variabilitate, precum și la efecte de transfer pozitive și negative.

Unele specii vor modifica comportamentul sub OA.

Știm suficient să acționăm

Știm că urmează un eveniment catastrofal major

Știm cum să o prevenim

Știm ce nu știm

Știm ce trebuie să facem (în știință)

Știm pe ce ne vom concentra (aducerea de soluții)

Dar, ar trebui să fim pregătiți pentru surprize; am perturbat atât de complet sistemul.

Dr. Dupont și-a încheiat comentariile cu o fotografie a celor doi copii ai săi cu o declarație puternică și izbitoare în două propoziții:

Nu sunt un activist, sunt un om de știință. Dar, sunt și un tată responsabil.

Prima afirmație clară că acumularea de CO2 în mare ar putea avea „posibile consecințe biologice catastrofale” a fost publicată în 1974 (Whitfield, M. 1974. Acumularea de CO2 fosil în atmosferă și în mare. Nature 247:523-525.). Patru ani mai târziu, în 1978, a fost stabilită legătura directă a combustibililor fosili cu detectarea CO2 în ocean. Între 1974 și 1980, numeroase studii au început să demonstreze schimbarea reală a alcalinității oceanului. Și, în cele din urmă, în 2004, spectrul acidificării oceanelor (OA) a fost acceptat de comunitatea științifică în general și au avut loc primele simpozioane cu un nivel ridicat de CO2.

În primăvara următoare, finanțatorii marini au fost informați la întâlnirea lor anuală din Monterey, inclusiv o excursie pe teren pentru a vedea cercetări de ultimă oră la Institutul de Cercetare a Acvariului din Monterey Bay (MBARI). Ar trebui să remarc că majoritatea dintre noi a trebuit să ni se reamintească ce înseamnă scala pH-ului, deși toată lumea părea să-și amintească că a folosit hârtia de turnesol pentru a testa lichide în sălile de științe din gimnaziu. Din fericire, experții au fost dispuși să explice că scala pH-ului este de la 0 la 14, 7 fiind neutru. Cu cât pH-ul este mai scăzut, înseamnă o alcalinitate mai mică sau o aciditate mai mare.

În acest moment, a devenit clar că interesul timpuriu pentru pH-ul oceanului a produs unele rezultate concrete. Avem niște studii științifice credibile, care ne spun că, pe măsură ce pH-ul oceanului scade, unele specii vor prospera, unele vor supraviețui, altele sunt înlocuite, iar multe dispar (rezultatul așteptat este pierderea biodiversității, dar menținerea biomasei). Această concluzie generală este rezultatul experimentelor de laborator, al experimentelor de expunere pe teren, al observațiilor în locații cu CO2 natural ridicat și al studiilor concentrate pe înregistrările fosile din evenimentele anterioare OA din istorie.

Ce știm din evenimentele trecute de acidificare a oceanelor

Deși putem observa schimbări în chimia oceanelor și a temperaturii suprafeței oceanelor de-a lungul celor 200 de ani de la revoluția industrială, trebuie să ne întoarcem mai departe în timp pentru o comparație de control (dar nu prea înapoi). Așadar, perioada pre-cambriană (primele 7/8 din istoria geologică a Pământului) a fost identificată ca singurul analog geologic bun (dacă nu din alt motiv decât specii similare) și include unele perioade cu pH mai scăzut. Aceste perioade anterioare au experimentat o lume similară cu CO2 ridicat, cu pH mai scăzut, niveluri mai scăzute de oxigen și temperaturi mai calde la suprafața mării.

Cu toate acestea, nu există nimic în înregistrarea istorică care să ne egaleze ritmul actual de schimbare de pH sau temperatură.

Ultimul eveniment dramatic de acidificare a oceanului este cunoscut sub numele de PETM, sau Maximul termic Paleocen-Eocen, care a avut loc acum 55 de milioane de ani și este cea mai bună comparație a noastră. S-a întâmplat rapid (peste aproximativ 2,000 de ani), a durat 50,000 de ani. Avem date/dovezi solide pentru aceasta – și, prin urmare, oamenii de știință îl folosesc ca cel mai bun analog disponibil pentru o eliberare masivă de carbon.

Cu toate acestea, nu este un analog perfect. Măsurăm aceste eliberări în petagrame. PgC sunt petagrame de carbon: 1 petagram = 1015 grame = 1 miliard de tone metrice. PETM reprezintă o perioadă în care 3,000 PgC au fost eliberate în câteva mii de ani. Ceea ce contează este rata de schimbare în ultimii 270 de ani (revoluția industrială), deoarece am pompat 5,000 PgC de carbon în atmosfera planetei noastre. Aceasta înseamnă că eliberarea a fost atunci de 1 PgC y-1 în comparație cu revoluția industrială, care este 9 PgC y-1. Sau, dacă ești doar un om de drept internațional ca mine, asta se traduce prin realitatea cruntă că ceea ce am făcut în puțin mai puțin de trei secole este De 10 ori mai rău decât ceea ce a cauzat evenimentele de extincție din ocean la PETM.

Evenimentul de acidificare a oceanelor PETM a provocat schimbări mari în sistemele oceanice globale, inclusiv unele extincții. Interesant este că știința indică faptul că biomasa totală a rămas aproximativ egală, cu flori de dinoflagelate și evenimente similare compensând pierderea altor specii. În total, evidența geologică arată o gamă largă de consecințe: înflorire, dispariții, turnover-uri, modificări de calcificare și nanism. Astfel, OA provoacă o reacție biotică semnificativă chiar și atunci când rata schimbării este mult mai lentă decât rata noastră actuală de emisii de carbon. Dar, pentru că a fost mult mai lent, „viitorul este un teritoriu neexplorat în istoria evolutivă a majorității organismelor moderne”.

Astfel, acest eveniment antropic OA va depăși cu ușurință PETM ca impact. ȘI, ar trebui să ne așteptăm să vedem schimbări în modul în care se produce schimbarea, deoarece am deranjat atât de mult sistemul. Traducere: Așteaptă-te să fii surprins.

Răspunsul ecosistemului și al speciilor

Acidificarea oceanelor și schimbarea temperaturii au ambele dioxid de carbon (CO2) ca factor. Și, deși pot interacționa, nu funcționează în paralel. Modificările pH-ului sunt mai liniare, cu abateri mai mici și sunt mai omogene în diferite spații geografice. Temperatura este mult mai variabilă, cu abateri mari și este substanțial variabilă spațial.

Temperatura este motorul dominant al schimbării în ocean. Astfel, nu este o surpriză faptul că schimbarea cauzează o schimbare în distribuția speciilor în măsura în care acestea se pot adapta. Și trebuie să ne amintim că toate speciile au limite ale capacității de aclimatizare. Desigur, unele specii rămân mai sensibile decât altele, deoarece au limite mai înguste de temperatură în care se dezvoltă. Și, ca și alți factori de stres, temperaturile extreme cresc sensibilitatea la efectele CO2 ridicate.

Calea arată astfel:

Emisii de CO2 → OA → impact biofizic → pierderea serviciilor ecosistemice (de ex. un recif moare și nu mai oprește valuri de furtună) → impact socio-economic (atunci cand furtuna scoate debarcaderul orasului)

Menționând, în același timp, că cererea de servicii ecosistemice crește odată cu creșterea populației și creșterea veniturilor (avuției).

Pentru a analiza efectele, oamenii de știință au examinat diferite scenarii de atenuare (rate diferite de modificare a pH-ului) în comparație cu menținerea status quo-ului care riscă:

Simplificarea diversității (până la 40%) și, prin urmare, o reducere a calității ecosistemului
Există puțin sau deloc impact asupra abundenței
Dimensiunea medie a diferitelor specii scade cu 50%
OA determină îndepărtarea de la dominație a calcifianților (organisme a căror structură este formată din material pe bază de calciu):

Nicio speranță de supraviețuire a coralilor care sunt complet dependenți de apă la un anumit pH pentru a supraviețui (iar pentru coralii de apă rece, temperaturile mai calde vor exacerba problema);
Gastropodele (melci de mare cu coajă subțire) sunt cele mai sensibile dintre moluște;
Există un impact mare asupra nevertebratelor acvatice purtătoare de exoschelet, inclusiv asupra diferitelor specii de moluște, crustacee și echinoderme (gândiți-vă la scoici, homari și arici)
În această categorie de specii, artropodele (cum ar fi creveții) nu sunt la fel de proaste, dar există un semnal clar al declinului lor.

Alte nevertebrate se adaptează mai repede (cum ar fi meduze sau viermi)
Peștele, nu atât de mult, și peștii s-ar putea, de asemenea, să nu aibă unde să migreze (de exemplu, în SE Australia)
Un oarecare succes pentru plantele marine care pot prospera consumând CO2
O anumită evoluție poate avea loc pe scări de timp relativ scurte, ceea ce poate însemna speranță
Salvare evolutivă de către specii sau populații mai puțin sensibile din cadrul speciilor de la variația genetică în picioare pentru toleranța la pH (putem vedea acest lucru din experimentele de reproducere sau din noile mutații (care sunt rare))

Deci, întrebarea cheie rămâne: Ce specie va fi afectată de OA? Avem o idee bună despre răspuns: bivalve, crustacee, prădători ai calcifianților și prădători de top în general. Nu este greu de imaginat cât de grave vor fi consecințele financiare numai pentru industria crustaceelor, fructelor de mare și turismului de scufundări, cu atât mai puțin pentru altele din rețeaua de furnizori și servicii. Și în fața enormității problemei, poate fi greu să te concentrezi pe soluții.

Care ar trebui să fie răspunsul nostru

Creșterea CO2 este cauza principală (a bolii) [dar, ca și fumatul, este foarte greu să-l faceți pe fumător]

Trebuie să tratăm simptomele [tensiune arterială ridicată, emfizem]
Trebuie să reducem alți factori de stres [reducerea consumului de alcool și a supraalimentației]

Reducerea surselor de acidificare a oceanelor necesită eforturi susținute de reducere a surselor atât la scară globală, cât și la nivel local. Emisiile globale de dioxid de carbon sunt cel mai mare factor de acidificare a oceanelor la scara oceanului lumii, așa că trebuie să le reducem. Adăugările locale de azot și carbon din surse punctuale, nonpunctuale și surse naturale pot exacerba efectele acidificării oceanelor prin crearea unor condiții care accelerează și mai mult reducerea pH-ului. Depunerea de poluare locală a aerului (în special dioxid de carbon, azot și oxid de sulf) poate contribui, de asemenea, la reducerea pH-ului și la acidificare. Acțiunea locală poate ajuta la încetinirea ritmului de acidificare. Deci, trebuie să cuantificăm procesele antropice și naturale cheie care contribuie la acidificare.

Următoarele sunt acțiuni prioritare, pe termen scurt, pentru abordarea acidificării oceanelor.

1. Reduceți rapid și semnificativ emisiile globale de dioxid de carbon pentru a atenua și a inversa acidificarea oceanelor noastre.
2. Limitați evacuările de nutrienți care intră în apele marine din sistemele de canalizare mici și mari de la fața locului, instalațiile municipale de apă uzată și agricultură, limitând astfel factorii de stres asupra vieții oceanice pentru a sprijini adaptarea și supraviețuirea.
3. Implementați monitorizarea eficientă a apei curate și cele mai bune practici de management, precum și revizuiți și/sau adoptați noi standarde de calitate a apei pentru a le face relevante pentru acidificarea oceanelor.
4. Investigați reproducerea selectivă pentru toleranța la acidificarea oceanelor la crustacee și alte specii marine vulnerabile.
5. Identificați, monitorizați și gestionați apele și speciile marine din potențiale refugii împotriva acidificării oceanelor, astfel încât acestea să poată suporta stresuri concomitente.
6. Înțelegerea asocierii dintre variabilele chimiei apei și producția și supraviețuirea crustaceelor ​​în incubatoare și în mediul natural, promovând colaborări între oameni de știință, manageri și cultivatori de crustacee. Și, stabiliți o avertizare de urgență și o capacitate de răspuns atunci când monitorizarea indică o creștere a apei cu pH scăzut care amenință habitatul sensibil sau operațiunile industriei crustacee.
7. Refaceți iarba de mare, mangrovele, iarba de mlaștină etc. care va prelua și fixa carbonul dizolvat în apele marine și va preveni local (sau încetinește) modificările pH-ului acelor ape marine.
8. Educați publicul despre problema acidificării oceanelor și consecințele acesteia asupra ecosistemelor marine, economiei și culturilor

Vestea bună este că se fac progrese pe toate aceste fronturi. La nivel global, zeci de mii de oameni lucrează pentru a reduce emisiile de gaze cu efect de seră (inclusiv CO2) la nivel internațional, național și local (Pozitul 1). Și, în SUA, punctul 8 este punctul central al unei coaliții de ONG-uri coordonate de prietenii noștri de la Ocean Conservancy. Pentru articolul 7, gazde TOF propriul nostru efort de a reface pajiștile de iarbă marine deteriorate. Dar, într-o dezvoltare interesantă pentru punctele 2-7, colaborăm cu factorii de decizie cheie de stat din patru state de coastă pentru a dezvolta, împărtăși și introduce legislație concepută pentru a aborda OA. Efectele existente ale acidificării oceanelor asupra crustaceelor ​​și a altor vieți marine din apele de coastă din Washington și Oregon au inspirat acțiuni în mai multe moduri.

Toți vorbitorii de la conferință au arătat clar că sunt necesare mai multe informații - în special despre unde pH-ul se schimbă rapid, care specii vor putea să prospere, să supraviețuiască sau să se adapteze și despre strategiile locale și regionale care funcționează. În același timp, lecția a fost că, deși nu știm tot ce dorim să știm despre acidificarea oceanelor, putem și ar trebui să luăm măsuri pentru a-i atenua efectele. Vom continua să lucrăm cu donatorii noștri, consilierii și alți membri ai comunității TOF pentru a sprijini soluțiile.