Ölümcül Ciddi: Asit Okyanusları ve Yapmamız Gerekenler

Okyanus Vakfı Başkanı Mark J. Spalding tarafından

Geçen hafta Monterey, California'daydım. 3. Uluslararası Yüksek CO2'li Dünyada Okyanus Sempozyumuile eş zamanlı olan MAVİ Okyanus Film Festivali yandaki otelde (ama bu anlatılacak başka bir hikaye). Sempozyumda, yükselen karbondioksitin (CO2) okyanuslarımızın sağlığı ve içindeki yaşam üzerindeki etkilerini ele almak için mevcut bilgi durumu ve olası çözümler hakkında bilgi edinmek için yüzlerce katılımcıya katıldım. Sonuçlara okyanus asitlenmesi diyoruz çünkü okyanusumuzun pH'ı düşüyor ve dolayısıyla daha asidik hale geliyor ve bildiğimiz şekliyle okyanus sistemlerine önemli potansiyel zararlar veriyor.

Okyanus Asitlenme

2012 Yüksek CO2 toplantısı, 2'de Monako'da yapılan 2008. toplantıdan büyük bir sıçramaydı. 500 ülkeyi temsil eden 146'ün üzerinde katılımcı ve 37 konuşmacı, eldeki sorunları tartışmak üzere bir araya geldi. Sosyo-ekonomik çalışmaların ilk büyük dahil edilmesini içeriyordu. Ve birincil odak noktası hala deniz yaşamı organizmalarının okyanus asitleşmesine verdiği tepkiler ve bunun okyanus sistemi için ne anlama geldiği olsa da, etkiler ve potansiyel çözümler hakkındaki bilgimizin son dört yılda büyük ölçüde ilerlediği konusunda herkes hemfikirdi.

Kendi adıma, bilim adamlarının birbiri ardına okyanus asitlenmesi (OA) hakkındaki bilim tarihini, OA hakkındaki bilimin mevcut durumu hakkında bilgi vermesini ve ekosistem ve ekonomik sonuçlar hakkındaki ayrıntılara dair ilk ipuçlarımızı vermesinden dolayı kendimden geçmiş bir hayretle oturdum. daha asidik ve daha düşük oksijen seviyelerine sahip daha sıcak bir okyanusun.

Sven Lovén Deniz Bilimleri Merkezi'nden Dr. Sam Dupont'un dediği gibi – Kristineberg, İsveç:

Ne biliyoruz?

Okyanus Asitlenmesi gerçektir
Doğrudan karbon emisyonlarımızdan geliyor
hızlı oluyor
Etki kesin
Yok oluşlar kesin
Sistemlerde zaten görünüyor
Değişim olacak

Sıcak, ekşi ve nefes darlığı aynı hastalığın belirtileridir.

Özellikle diğer hastalıklarla birleştiğinde OA büyük bir tehdit haline gelir.

Olumlu ve olumsuz bulaşma etkilerinin yanı sıra çok sayıda değişkenlik bekleyebiliriz.

Bazı türler OA altında davranışı değiştirecektir.

harekete geçmek için yeterince şey biliyoruz

Büyük bir felaket olayının yaklaştığını biliyoruz.

Nasıl önleneceğini biliyoruz

Ne bilmediğimizi biliyoruz

Ne yapmamız gerektiğini biliyoruz (bilimde)

Neye odaklanacağımızı biliyoruz (çözüm getirmek)

Ancak sürprizlere hazırlıklı olmalıyız; sistemi o kadar alt üst ettik ki.

Dr. Dupont, güçlü ve çarpıcı iki cümlelik bir açıklamayla açıklamalarını iki çocuğunun bir fotoğrafıyla sonlandırdı:

Ben bir aktivist değilim, ben bir bilim insanıyım. Ama aynı zamanda sorumluluk sahibi bir babayım.

Denizdeki CO2 birikiminin “olası yıkıcı biyolojik sonuçları” olabileceğine dair ilk açık ifade 1974'te yayınlandı (Whitfield, M. 1974. Atmosferde ve denizde fosil CO2 birikimi. Doğa 247:523-525.). Dört yıl sonra, 1978'de, fosil yakıtların okyanustaki CO2 tespiti ile doğrudan bağlantısı kuruldu. 1974 ve 1980 yılları arasında, çok sayıda çalışma okyanus alkalinitesindeki gerçek değişimi göstermeye başladı. Ve son olarak, 2004 yılında, okyanus asitlenmesi (OA) hayaleti bilim camiası tarafından geniş çapta kabul gördü ve yüksek CO2 sempozyumlarının ilki düzenlendi.

Ertesi bahar, denizcilik fon sağlayıcıları Monterey'deki yıllık toplantılarında, Monterey Körfezi Akvaryum Araştırma Enstitüsü'nde (MBARI) bazı son teknoloji araştırmaları görmek için bir saha gezisi de dahil olmak üzere bilgilendirildi. Herkesin ortaokul fen bilgisi sınıflarında sıvıları test etmek için turnusol kağıdı kullandığını hatırlamasına rağmen, çoğumuza pH ölçeğinin ne anlama geldiğinin hatırlatılması gerektiğini not etmeliyim. Neyse ki uzmanlar, pH ölçeğinin 0 ile 14 arasında olduğunu ve 7'nin nötr olduğunu açıklamaya istekliydi. pH ne kadar düşükse, daha düşük alkalinite veya daha fazla asitlik anlamına gelir.

Bu noktada, okyanus pH'ına olan erken ilginin bazı somut sonuçlar ürettiği anlaşıldı. Bize, okyanus pH'ı düştüğünde bazı türlerin gelişeceğini, bazılarının hayatta kalacağını, bazılarının değiştirileceğini ve birçoğunun neslinin tükeneceğini söyleyen bazı güvenilir bilimsel araştırmalarımız var (beklenen sonuç, biyoçeşitliliğin kaybı, ancak biyokütlenin devam etmesi). Bu kapsamlı sonuç, laboratuvar deneylerinin, sahaya maruz kalma deneylerinin, doğal olarak yüksek CO2 konumlarındaki gözlemlerin ve tarihteki önceki OA olaylarından fosil kayıtlarına odaklanan çalışmaların sonucudur.

Geçmiş Okyanus Asitlenme Olaylarından Bildiklerimiz

Sanayi devriminden bu yana geçen 200 yıl boyunca okyanus kimyası ve okyanus deniz yüzeyi sıcaklığındaki değişiklikleri görebilsek de, kontrol karşılaştırması için zamanda daha da geriye gitmemiz gerekiyor (ama çok da geriye değil). Dolayısıyla Kambriyen öncesi dönem (Dünya'nın jeolojik tarihinin ilk 7/8'i) tek iyi jeolojik analog olarak tanımlanmıştır (eğer benzer türlerden başka bir neden yoksa) ve daha düşük pH'lı bazı dönemleri içerir. Bu önceki dönemler, daha düşük pH, daha düşük oksijen seviyeleri ve daha sıcak deniz yüzeyi sıcaklıkları ile benzer bir yüksek CO2 dünyası yaşadı.

Ancak tarihi kayıtlarda bizimkilere denk hiçbir şey yoktur. mevcut değişim oranı pH veya sıcaklık.

Son dramatik okyanus asitlenme olayı PETM veya Paleosen-Eosen Termal Maksimum olarak bilinir ve 55 milyon yıl önce gerçekleşti ve bizim en iyi karşılaştırmamız bu. Hızla gerçekleşti (yaklaşık 2,000 yıldan fazla) 50,000 yıl sürdü. Bunun için güçlü verilerimiz/kanıtlarımız var - ve bu nedenle bilim adamları bunu büyük bir karbon salınımı için mevcut en iyi analogumuz olarak kullanıyor.

Ancak, mükemmel bir analog değildir. Bu salınımları petagram cinsinden ölçüyoruz. PgC, Petagram karbondur: 1 petagram = 1015 gram = 1 milyar metrik ton. PETM, birkaç bin yılda 3,000 PgC'nin salındığı bir dönemi temsil ediyor. Önemli olan, gezegenimizin atmosferine 270 PgC karbon pompaladığımız son 5,000 yıldaki (sanayi devrimi) değişim oranıdır. Bu, salınımın sanayi devrimi olan 1 PgC y-1 ile karşılaştırıldığında 9 PgC y-1 olduğu anlamına gelir. Ya da, benim gibi sadece bir uluslararası hukuk adamıysanız, bu, üç yüzyıldan kısa bir sürede yaptıklarımızın kesin bir gerçek olduğu anlamına gelir. 10 kat daha kötü PETM'de okyanustaki yok olma olaylarına neden olandan daha fazla.

PETM okyanus asitlenmesi olayı, bazı yok oluşlar da dahil olmak üzere küresel okyanus sistemlerinde büyük değişikliklere neden oldu. İlginç bir şekilde, bilim, dinoflagellat patlamaları ve diğer türlerin kaybını dengeleyen benzer olaylarla, toplam biyokütlenin yaklaşık olarak kaldığını gösteriyor. Toplamda, jeolojik kayıtlar çok çeşitli sonuçlar gösteriyor: çiçek açmalar, yok oluşlar, dönüşümler, kireçlenme değişiklikleri ve cüceleşme. Bu nedenle, OA, değişim hızı mevcut karbon emisyon hızımızdan çok daha yavaş olduğunda bile önemli bir biyotik reaksiyona neden olur. Ancak, çok daha yavaş olduğu için, "gelecek, çoğu modern organizmanın evrimsel tarihinde keşfedilmemiş bir bölgedir."

Bu nedenle, bu antropojenik OA olayı, etki açısından PETM'yi kolaylıkla geride bırakacaktır. VE, sistemi çok rahatsız ettiğimiz için değişimin nasıl meydana geldiği konusunda değişiklikler görmeyi beklemeliyiz. Tercüme: Şaşırmayı bekleyin.

Ekosistem ve Tür Tepkisi

Okyanus asitlenmesi ve sıcaklık değişiminin her ikisi de itici güç olarak karbondioksite (CO2) sahiptir. Ve etkileşime girebilseler de paralel çalışmıyorlar. pH'daki değişiklikler, daha küçük sapmalarla daha doğrusaldır ve farklı coğrafi alanlarda daha homojendir. Sıcaklık, geniş sapmalarla çok daha değişkendir ve mekansal olarak büyük ölçüde değişkendir.

Sıcaklık, okyanustaki değişimin baskın itici gücüdür. Dolayısıyla değişimin, uyum sağlayabildikleri ölçüde türlerin dağılımında bir kaymaya neden olması şaşırtıcı değildir. Ve tüm türlerin uyum kapasitesinin sınırları olduğunu unutmamalıyız. Tabii ki, bazı türler diğerlerinden daha hassas olmaya devam ediyor, çünkü içinde geliştikleri daha dar sıcaklık sınırları var. Ve diğer stres etkenleri gibi, aşırı sıcaklıklar da yüksek CO2'nin etkilerine karşı duyarlılığı artırır.

Yol şöyle görünür:

CO2 emisyonları → OA → biyofiziksel etki → ekosistem hizmetlerinin kaybı (örneğin bir resif ölüyor ve artık fırtına dalgalanmalarını durdurmuyor) → sosyo-ekonomik etki (fırtına dalgası kasaba iskelesini yıktığında)

Aynı zamanda, ekosistem hizmetlerine olan talebin, nüfus artışı ve artan gelir (zenginlik) ile arttığına dikkat çekiliyor.

Etkilere bakmak için, bilim adamları çeşitli hafifletme senaryolarını (farklı pH değişim oranları) mevcut durumu korumaya kıyasla incelediler.

Çeşitliliğin basitleştirilmesi (%40'a kadar) ve dolayısıyla ekosistem kalitesinde azalma
Bolluk üzerinde çok az etkisi vardır veya hiç etkisi yoktur
Çeşitli türlerin ortalama büyüklüğü %50 azalır
OA kireçleyicilerin (yapısı kalsiyum bazlı materyalden oluşan organizmalar) hakimiyetinden uzaklaşmasına neden olur:

Hayatta kalmak için tamamen belirli bir pH değerindeki suya bağımlı olan mercanların hayatta kalması için umut yok (ve soğuk su mercanları için daha yüksek sıcaklıklar sorunu şiddetlendirecektir);
Gastropodlar (ince kabuklu deniz salyangozları) yumuşakçaların en hassaslarıdır;
Çeşitli yumuşakça türleri, kabuklular ve ekinodermler (istiridye, ıstakoz ve kestane düşünün) dahil olmak üzere dış iskelet taşıyan suda yaşayan omurgasızlar üzerinde büyük bir etkisi vardır.
Bu tür kategorisi içinde, eklembacaklılar (karides gibi) o kadar kötü durumda değil, ancak düşüşlerine dair açık bir işaret var.

Diğer omurgasızlar daha hızlı uyum sağlar (denizanası veya solucanlar gibi)
Balık, çok fazla değil ve balığın da göç edecek yeri olmayabilir (örneğin Güneydoğu Avustralya'da)
CO2 tüketerek gelişebilecek deniz bitkileri için bir miktar başarı
Bazı evrimler nispeten kısa zaman ölçeklerinde gerçekleşebilir, bu da umut anlamına gelebilir.
Daha az duyarlı türler veya türler içindeki popülasyonlar tarafından pH toleransı için kalıcı genetik varyasyondan evrimsel kurtarma (bunu üreme deneylerinden veya yeni mutasyonlardan (nadir olan) görebiliriz)

Öyleyse, anahtar soru şu: OA'dan hangi türler etkilenecek? Cevap hakkında iyi bir fikrimiz var: çift kabuklular, kabuklular, kireçleyicilerin yırtıcıları ve genel olarak en iyi yırtıcılar. Tedarikçi ve hizmet ağındaki diğerleri şöyle dursun, tek başına kabuklu deniz ürünleri, deniz ürünleri ve dalış turizmi endüstrileri için mali sonuçların ne kadar ciddi olacağını tasavvur etmek zor değil. Ve sorunun büyüklüğü karşısında çözümlere odaklanmak zor olabilir.

Tepkimiz Ne Olmalıdır?

Yükselen CO2 (hastalığın) temel nedenidir [ancak sigara içmek gibi, sigara içen kişiyi bırakmak çok zordur]

Semptomları [yüksek tansiyon, amfizem] tedavi etmeliyiz
Diğer stres faktörlerini azaltmalıyız [içmeyi ve aşırı yemeyi azaltmalıyız]

Okyanus asitlenmesi kaynaklarının azaltılması, hem küresel hem de yerel ölçekte sürekli kaynak azaltma çabaları gerektirir. Küresel karbondioksit emisyonları, dünya okyanusu ölçeğinde okyanus asitlenmesinin en büyük itici gücüdür, bu yüzden onları azaltmalıyız. Noktasal kaynaklardan, noktasal olmayan kaynaklardan ve doğal kaynaklardan gelen yerel nitrojen ve karbon ilaveleri, pH düşüşlerini daha da hızlandıran koşullar yaratarak okyanus asitleşmesinin etkilerini şiddetlendirebilir. Yerel hava kirliliğinin (özellikle karbondioksit, nitrojen ve kükürt oksit) birikmesi de pH'ın düşmesine ve asitlenmeye katkıda bulunabilir. Yerel eylem, asitleşme hızının yavaşlamasına yardımcı olabilir. Bu nedenle, asitleşmeye katkıda bulunan temel antropojenik ve doğal süreçleri ölçmemiz gerekiyor.

Aşağıdakiler, okyanus asitlenmesini ele almak için öncelikli, yakın vadeli eylem öğeleridir.

1. Okyanuslarımızın asitlenmesini azaltmak ve tersine çevirmek için küresel karbondioksit emisyonlarını hızlı ve önemli ölçüde azaltın.
2. Küçük ve büyük tesis içi kanalizasyon sistemlerinden, belediye atık su tesislerinden ve tarımdan deniz sularına giren besin maddelerini sınırlayın, böylece adaptasyonu ve hayatta kalmayı desteklemek için okyanus yaşamı üzerindeki stres etkenlerini sınırlayın.
3. Etkili temiz su izleme ve en iyi yönetim uygulamalarını hayata geçirmenin yanı sıra mevcut olanları gözden geçirin ve/veya yeni su kalitesi standartlarını okyanus asitlenmesiyle ilgili hale getirmek için benimseyin.
4. Kabuklu deniz hayvanlarında ve diğer hassas deniz türlerinde okyanus asitlenmesi toleransı için seçici yetiştirmeyi araştırın.
5. Eşzamanlı streslere dayanabilmeleri için okyanus asitlenmesinden kaynaklanan potansiyel sığınaklardaki deniz sularını ve türleri tanımlayın, izleyin ve yönetin.
6. Bilim adamları, yöneticiler ve kabuklu deniz ürünleri yetiştiricileri arasındaki işbirliklerini teşvik ederek, su kimyası değişkenleri ile kabuklu deniz ürünleri üretimi ve kuluçkahanelerde ve doğal ortamda hayatta kalma arasındaki ilişkiyi anlayın. Ayrıca izleme, düşük pH'lı suda hassas yaşam alanlarını veya kabuklu deniz ürünleri endüstrisi operasyonlarını tehdit eden bir ani artış gösterdiğinde bir acil durum uyarısı ve müdahale kapasitesi oluşturun.
7. Deniz sularında çözünmüş karbonu alıp sabitleyecek ve bu deniz sularının pH'ındaki değişiklikleri yerel olarak önleyecek (veya yavaşlatacak) deniz otu, mangrovlar, bataklık otları vb.
8. Halkı okyanus asitlenmesi sorunu ve bunun deniz ekosistemleri, ekonomisi ve kültürleri üzerindeki sonuçları hakkında eğitin

İyi haber şu ki, tüm bu cephelerde ilerleme kaydediliyor. Küresel olarak, uluslararası, ulusal ve yerel düzeylerde (Madde 2) sera gazı emisyonlarını (CO1 dahil) azaltmak için on binlerce insan çalışıyor. Ve ABD'de 8. madde, Ocean Conservancy'deki arkadaşlarımız tarafından koordine edilen bir STK koalisyonunun birincil odak noktasıdır. 7. öğe için, TOF ana bilgisayarları zarar görmüş deniz çayırlarını eski haline getirmek için kendi çabamızla. Ancak, 2-7. maddeler için heyecan verici bir gelişmede, AE'yi ele almak üzere tasarlanmış mevzuatı geliştirmek, paylaşmak ve uygulamaya koymak için dört kıyı devletindeki kilit devlet karar vericileri ile birlikte çalışıyoruz. Okyanus asitlenmesinin Washington ve Oregon'un kıyı sularındaki kabuklu deniz hayvanları ve diğer deniz yaşamı üzerindeki mevcut etkileri, çeşitli şekillerde eyleme ilham verdi.

Konferanstaki tüm konuşmacılar, özellikle pH'ın nerede hızla değiştiği, hangi türlerin gelişebileceği, hayatta kalabileceği veya uyum sağlayabileceği ve işe yarayan yerel ve bölgesel stratejiler hakkında daha fazla bilgiye ihtiyaç olduğunu açıkça belirtti. Aynı zamanda çıkarılacak ders şuydu ki, okyanus asitlenmesi hakkında bilmek istediğimiz her şeyi bilmesek de etkilerini azaltmak için adımlar atabiliriz ve atmalıyız. Çözümleri desteklemek için bağışçılarımız, danışmanlarımız ve TOF topluluğunun diğer üyeleriyle birlikte çalışmaya devam edeceğiz.