Wzrost temperatury powierzchni Ziemi to nie jedyny efekt zwiększonych emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Jednym z najistotniejszych skutków rosnącego zanieczyszczenia jest zakwaszanie oceanów, które pochłaniają około ¼ uwalnianego przez nas dwutlenku węgla.

Poniższy tekst jest tłumaczeniem podsumowania, przygotowanego przez Ocean Carbon and Biogeochemistry Project, the United Kingdom Ocean Acidification Programme i European Project on Ocean Acidification (EPOCA). W pracach nad nim uczestniczyło 63 naukowców z 47 instytucji i 12 krajów. Więcej informacji znaleźć pod wymienionymi adresami internetowymi oraz stronie Ocean Acidification International Coordination Centre.

1. Zakwaszanie oceanów to stopniowy wzrost kwasowości oceanu na przestrzeni długiego okresu - typowo dziesiątek lat - powodowany przede wszystkim przez wchłanianie dwutlenku węgla (CO₂) z atmosfery. Przyczyną tego wzrostu lub jego nasilenia może być również wprowadzane lub usuwane innych związków chemicznych z oceanu. Zakwaszanie może być poważniejsze w rejonach, w których działania człowieka wywołuje takie zjawiska jak kwaśne deszcze czy spływ nawozów do oceanów.

2. Zakwaszanie oceanów jest dobrze udokumentowane obserwacjami pochodzącymi z całego świata i prowadzonymi przez kilkadziesiąt lat przez setki naukowców. Jest ono jednoznacznie związane z dwutlenkiem węgla emitowanym do atmosfery przez człowieka, przede wszystkim w wyniku spalania paliw kopalnych i zmian zachodzących w zagospodarowaniu terenu.

3. Kwasowość można rozumieć jako koncentrację jonów wodorowych (H⁺) w płynie, a pH to logarytmiczna skala wykorzystywana do mierzenia tej koncentracji. Należy podkreślić, że wzrost kwasowości oznacza spadek pH.

4. Globalna średnia wartość pH na powierzchni oceanu już spadła z poziomu 8,2 w epoce przedprzemysłowej do wartości 8,1 obecnie, co odpowiada wzrostowi kwasowości o około 30%. Wartości 7,8-7,9, jakie spodziewamy się osiągnąć do roku 2100, oznaczają podwojenie się kwasowości.

5. Jest mało prawdopodobne, by powierzchniowa warstwa otwartego oceanu kiedykolwiek stała się kwaśna, czyli by jej pH spadło poniżej 7,0, ponieważ woda morska jest roztworem buforowym, w którym oprócz kwasu występują sole. Termin "zakwaszanie" odnosi się do zmian wskaźnika pH w kierunku kwaśnego końca skali pH, podobnie jak wzrost temperatury od -20°C do 0°C nazywamy "ocieplaniem", choć 0°C to wciąż "zimno".

6. Zakwaszanie oceanów zmienia także skład węglanowy wody morskiej. Koncentracje rozpuszczonego CO₂, jonów wodorowych (H⁺) i anionów wodorowęglanowych (HCO₃^-) rosną, a koncentracje jonów węglanowych (CO₃^2-) maleją.

7. Zmiany w pH i składzie węglanowym zmuszają organizmy morskie do zużywania większych ilości energii w na utrzymywanie właściwego składu chemicznego w swoich komórkach. W przypadku niektórych organizmów oznaczać to może, że mniej energii pozostanie na inne procesy biologiczne, takie jak wzrost, reprodukcja czy reagowanie na niekorzystne zmiany w otoczeniu.

8. Wiele organizmów morskich budujących muszle jest bardzo czułych na zmiany w pH i składzie węglanowym wody. Do tej grupy należą korale, małże (takie jak ostrygi, czy omułki), ślimaki skrzydłonogie i niektóre gatunki mikroplanktonu. Związane z zakwaszaniem oceanów podwyższone poziomy CO₂, obniżone pH i koncentracje jonów węglanowych są obciążające również dla innych organizmów morskich.

9. Biologiczne następstwa zakwaszania oceanów będą zróżnicowane, ponieważ poszczególne grupy organizmów morskich są w różnym stopniu wrażliwe na zmieniający się skład chemiczny wody.

10. Zakwaszanie oceanów może zredukować zdolność populacji do wzrostu i odbudowy strat związanych z zaburzeniem albo stresem na każdym etapie życia osobników, choć wiadomości w mediach często koncentrują się na młodocianych formach organizmów morskich bardzo wrażliwych na zakwaszenie (na przykład larwy małży pacyficznych).

11. Zakwaszanie oceanów nie zabije całego życia w oceanie. Wielu naukowców uważa jednak, że wystąpią zmiany w liczbie i liczebności organizmów morskich. Wiele oceanicznych ekosystemów może w przyszłości wypełnić się innymi i potencjalnie mniej licznymi gatunkami. Nie jesteśmy pewni, czy zmiany te będą odwracalne.

12. Szczególnie wrażliwe na zakwaszanie oceanów mogą być rejony, w których występują naturalne prądy wynoszące wychłodzoną wodę o niskim pH z głębin na szelfy kontynentalne. Zjawisko to występuje na przykład na zachodnim wybrzeżu Ameryki Północnej; oceanach w pobliżu biegunów, gdzie niskie temperatury pozwalają wodzie morskiej absorbować większe ilości CO₂; oraz regionach przybrzeżnych, zasilanych słodką wodą spływającą z lądu.

13. Długoterminowy spadek pH może przekroczyć granice tolerancji gatunków morskich żyjących w wodach przybrzeżnych, mimo tego, że wykształciły one mechanizmy pozwalające im radzić sobie w warunkach krótkoterminowych fluktuacji pH, charakterystycznych dla środowisk przybrzeżnych (gdzie dobowe i sezonowe zmiany pH wody morskiej są dużo większe niż w otwartym oceanie.

14. Zaobserwowano, że ewolucyjne przystosowanie do obniżonego pH następowało szybciej w populacjach licznych i zdrowych. Populacje zredukowane przez inne problemy występujące w rejonach przybrzeżnych mają ograniczoną zdolność ewolucyjnej reakcji na zakwaszenie.

15. Aktualne tempo zakwaszania może nie mieć precedensu w historii Ziemi. Szacuje się, że jest 10 do 100 razy szybsze niż kiedykolwiek w ciągu ostatnich 50 milionów lat. W trakcie epizodu zakwaszania, jaki nastąpił 55 milionów lat temu (w paleoceńsko-eoceńskim maksimum termicznym - tzw. PETM), miało miejsce masowe wymieranie niektórych gatunków morskich, zwłaszcza żyjących na dużych głębokościach bezkręgowców muszlowych.

16. Pełna odbudowa ekosystemów oceanicznych będzie wymagała dziesiątków lub setek tysięcy lat. Na przestrzeni dziesiątków lub setek lat ani wietrzenie skał kontynentalnych, ani mieszanie wód wewnątrz głębi oceanicznych, ani rozpuszczanie węglanu wapnia z osadów morskich nie będą zachodzić wystarczająco szybko, by odwrócić zakwaszanie oceanów w ciągu najbliższych dwustu lat.

17. Propozycje z dziedziny inżynierii planetarnej, których celem jest jedynie ochłodzenie planety, nie są odpowiedzią na problem zakwaszania oceanów, ponieważ nie dotykają w ogóle jego źródła - nadmiaru CO₂ w atmosferze. Przedsięwzięcia polegające na wychwytywaniu i magazynowaniu CO₂ poza wodą morską zmniejszyłyby częściowo efekty zakwaszania oceanów, ale większość projektów tego typu jest w tej chwili opłacalna finansowo lub energetycznie jedynie w bardzo małej skali.

18. Prowadzi się badania nad kwestią, czy wykorzystanie "niebieskiego węgla" mogłoby być sposobem na lokalne zrównoważenie nadmiaru CO₂. "Niebieski węgiel" to CO₂ wychwytywane z atmosfery i wody morskiej przez słone mokradła, mangrowce i łąki trawy morskiej. Te ekosystemy przez dziesięciolecia przetrzymują go jako materiał organiczny.

19. Ograniczenie spływu nawozów do oceanu może lokalnie zmniejszyć wpływ zakwaszania oceanów oraz poprawić ogólny stan ekosystemów morskich. Jest to jednak tylko tymczasowy środek, ponieważ u podłoża problemu zakwaszania oceanów leżą światowe emisje CO₂ do atmosfery.

20. Zakwaszanie oceanów to kolejne obciążenie, z którym muszą radzić sobie ekosystemy morskie i które może zagrozić dostawom dóbr i usług w społecznościach, których gospodarka jest uzależniona od wykorzystania oceanu. Ludzie na całym świecie są uzależnieni od ekosystemów morskich jeśli chodzi o pożywienie, jakość wody, ochronę przed sztormami i wiele innych. Zaburzenia w ekosystemach morskich mogą wpłynąć na te zależności.

Tłumaczenie Aleksandra Kardaś, konsultacja merytoryczna: prof. Jan Marcin Węsławski

 

 

źródło: Nauka o Klimacie
naukaoklimacie.pl