Zakwaszenie oceanów odnosi się do procesu, w którym oceany naszej planety stają się bardziej zakwaszone z powodu globalnego wzrostu emisji dwutlenku węgla.
Od rewolucji przemysłowej eksperci szacują, że oceany Ziemi pochłonęły ponad jedną czwartą atmosferycznego dwutlenku węgla (CO2) uwalnianego ze spalania paliw kopalnych. Po dotarciu do oceanu rozpuszczony dwutlenek węgla podlega szeregowi reakcji chemicznych, które zwiększają stężenie jonów wodoru przy jednoczesnym obniżeniu pH oceanu i minerałów węglanowych - proces ten nazywa się zakwaszeniem oceanu.
Badania wykazały, że zakwaszenie oceanów może mieć dramatyczne konsekwencje dla życia morskiego i społeczności, których źródła utrzymania zależą od zasobów naszego oceanu.
Co powoduje zakwaszenie oceanów?
Kiedy dwutlenek węgla z atmosfery rozpuszcza się w wodzie morskiej, tworzy kwas węglowy i uwalnia jony wodoru. Kwasowość lub zasadowość zależy od liczby jonów wodoru (H +) rozpuszczonych w wodzie i jest mierzona za pomocą skali pH. Te jony wodorowe wiążą się z dostępnymi jonami węglanowymi (CO3-), tworząc wodorowęglan (HCO3-), wyczerpując dostępny węglan w oceanach. To wielka sprawa, ponieważ mniej węglanu w oceanach utrudnia zwapniającym się stworzeniom, takim jak koralowce, małże, jeżowce lub plankton, tworzenie skorup lub szkieletów węglanu wapnia (CaCO3).
„W tej chwili uwalniamy około 10 miliardów ton węgla rocznie do atmosfery, a około dwa i pół miliarda ton trafia do oceanu” - powiedział Scott Doney, profesor nauk o środowisku na University of Virginia Nauka.
Od momentu rozpoczęcia industrializacji ponad 200 lat temu pH wód powierzchniowych oceanów spadło o 0,1 jednostki. Może to nie wydawać się dużo, ale pH jest logarytmiczne, co oznacza, że każda jednostka reprezentuje dziesięciokrotny wzrost kwasowości. Ta 0,1 oznacza około 30% wzrost kwasowości. Szacuje się, że do końca stulecia pH może spaść o 0,4 jednostki, jeśli globalne emisje będą kontynuowane zgodnie z podejściem „jak zwykle”, zgodnie z Międzyrządowym Zespołem ds. Zmian Klimatu.
W rzeczywistości naukowcy odkryli, że nasze oceany stają się bardziej kwaśne szybciej niż kiedykolwiek w ciągu ostatnich 300 milionów lat - okres obejmujący cztery masowe wyginięcia.
„Już w latach pięćdziesiątych ludzie obawiali się, że ocean pochłonie cały ten węgiel” - powiedział Doney. „Wiedzieliśmy, że to zmieni chemię wody morskiej, ale dopiero pod koniec lat 90. nie wiedzieliśmy, jak wrażliwe są organizmy na zakwaszenie oceanów”.
Co powoduje zakwaszenie oceanów dla koralowców i innych organizmów morskich
Niestety wiele organizmów najbardziej wrażliwych na zakwaszenie oceanów stanowi podstawę ekologicznej sieci pokarmowej w środowiskach oceanicznych. Zagrożenie dla tych gatunków stanowi zagrożenie dla jeszcze większej liczby organizmów morskich, a z kolei społeczności, które opierają się na niegdyś bogatych zasobach oceanu. Zwierzęta takie jak koralowce, które już są zagrożone przez wzrost temperatury oceanów, są szczególnie narażone na zakwaszenie oceanów. Badania wykazały, że zwiększenie zakwaszenia oceanów negatywnie wpływa na zdolność wielu gatunków koralowców do wzrostu szkieletów wapniowych.
Z drugiej strony badania wykazały, że drobny, zwapniający fitoplankton zwany kokkolitoforami czasowo korzysta ze zmieniającego się klimatu. Te jednokomórkowe roślinopodobne stworzenia żyją w obfitości w górnych warstwach oceanów Ziemi, pochłaniając światło słoneczne i dwutlenek węgla poprzez fotosyntezę. Kokkolitofory są znane z pięknych i skomplikowanych mikroskopijnych płyt zbroi, które tworzą z węglanu wapnia, zwanych kokkolitami. Maleńkie glony są pierwszymi wapiennikami naszych oceanów i są ważnym czynnikiem przyczyniającym się do obiegu węgla na Ziemi. Kiedy kokkolitofory umierają, ich kalcytowe łupiny opadają na dno morskie, osadzając węgiel.
„W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci wzrost dwutlenku węgla w różny sposób sprzyja kokkolitoforom, ponieważ ich układ fotosyntetyczny nie był jeszcze nasycony, a ta dodatkowa energia została przełożona na wyższe stopy wzrostu” - powiedziała Sara Rivero-Calle, badaczka z Centrum Nauka o morzu na University of North Carolina, Wilmington. „Ale gdy poziomy dwutlenku węgla osiągną pewien próg, ich tempo wzrostu przestanie rosnąć, ponieważ będą musieli przekierować więcej energii na zwapnienie w przeciwieństwie do wzrostu i podziału. W tym sensie kokkolitofory niewiele różnią się od innych wapienników - niski pH związane z zakwaszeniem oceanów ostatecznie utrudni ich zwapnienie ”.
Jak zakwaszenie oceanu wpływa na ludzi?
„Koralowce nazywamy gatunkami podstawowymi, ponieważ generują siedliska, w których żyją inne organizmy. Jeśli koralowce się przemieszczają lub zmieniają, wpływa to na wszystkich” - powiedział Doney. Dotyczy to ludzi.
„Koralowce są szczególnie ważne dla rozwijającego się świata. Wiele małych krajów nadbrzeżnych i wyspiarskich polega na rafach koralowych w zakresie zaopatrzenia w żywność i dochodów generowanych przez rekreację i turystykę” - powiedział. „Obecność koralowców chroni również ich linie brzegowe przed burzami i falami, więc jeśli te rafy zaczną erodować, ochrona spadnie”.
Skutki zakwaszenia oceanów nie są równe. Niektóre regiony i organizmy zostaną dotknięte w większym stopniu i wcześniej niż inne. Wiele wód przybrzeżnych już odczuwa negatywne skutki zakwaszenia oceanów. Rzeki mogą wprowadzać zanieczyszczone i bardziej kwaśne wody do środowiska przybrzeżnego, powodując dodatkowy stres. Upwelling oceanu, gdzie prądy przenoszą zimniejsze wody o wyższym stężeniu dwutlenku węgla z głębin oceanu na powierzchnię, również zwiększa skutki zakwaszenia oceanów w wodach przybrzeżnych.
Doney powiedział, że północno-zachodnie wybrzeże Pacyfiku i północno-wschodnie wybrzeże Atlantyku w Stanach Zjednoczonych są szczególnie zagrożone. Regiony te mają wielomilionowe branże skorupiaków, które z pierwszej ręki widzą skutki miejscowego zakwaszenia. Farmy ostryg na północno-zachodnim wybrzeżu Pacyfiku doświadczyły poważnych awarii produkcyjnych po tym, jak miliardy larw ostryg rozpuszczono z zakwaszenia oceanów. Połowy dzikiego łososia na tym obszarze mogą również być zagrożone, ponieważ wiadomo, że skorupy małych ślimaków morskich zwanych pteropodami (głównym źródłem pożywienia dla młodych łososi) rozpuszczają się w kwaśnych warunkach.
Niezależnie od tego, czy jesteś mikroskopijnym fitoplanktonem morskim, czy kochającym ląd człowiekiem, jest bardzo prawdopodobne, że zakwaszenie oceanów wpłynie na twoje życie w dłuższej perspektywie. Zła wiadomość jest taka, że nasze oceany będą coraz bardziej zakwaszane wraz z globalną emisją dwutlenku węgla.
„Naszym najlepszym przykładem jest ustabilizowanie emisji dwutlenku węgla. Obecnie w naszej atmosferze jest około 410 części na milion dwutlenku węgla” - powiedział Doney - poziom, który pozwoliłby ostatecznie zakwasić ocean. „Najgorszym przypadkiem jest to, że nie spowalniamy emisji węgla, a zakwaszenie nadal rośnie” - powiedział. „Będzie pewien próg, który ekosystemy osiągną tam, gdzie nie będą już w stanie nadążyć”.
