Углеродное загрязнение меняет химический состав океана, замедляя его способность поглощать СО2, делая его более кислым и нанося вред моллюскам и другим морским обитателям, от которых мы зависим.
С конца доиндустриальной эры океан поглотил около 29 процентов глобальных выбросов углекислого газа. За последнее десятилетие (с 2008 по 2017 год) люди ежегодно выбрасывали в атмосферу около 40 гигатонн выбросов газов, улавливающих тепло, в результате сжигания ископаемого топлива и изменений в землепользовании, что по массе эквивалентно 252 миллионам голубых китов.
Что такое закисление океана?
Когда углекислый газ попадает в океан, он растворяется в солёной воде. Во-первых, он образует угольную кислоту. Затем эта угольная кислота распадается — «диссоциирует» — с образованием ионов бикарбоната и водорода. Закисление океана происходит в результате увеличения концентрации ионов водорода и уменьшения содержания карбонат-ионов из-за поглощения повышенного количества углекислого газа. Моллюски, мидии, крабы, кораллы и другие морские обитатели зависят от карбонат-ионов, которые нужны им, чтобы вырастить свои раковины и развиваться.
Кислотность — это мера (в единицах pH) концентрации ионов водорода в растворе, в данном случае в океанской воде.
В течение миллионов лет обмен CO2 между поверхностью океана и атмосферой оставался постоянным. За последние 150 лет люди значительно увеличили количество углекислого газа в атмосфере за счёт сжигания ископаемого топлива и изменения практики землепользования. В результате океан поглотил около 29 процентов этого дополнительного углерода.
Этот дополнительный CO2 оказал значительное влияние на океан. Поверхностные воды сейчас на 30 процентов кислее, чем в начале индустриальной эры. Подкисление океана сейчас происходит быстрее, чем когда-либо за последние 66 миллионов лет и, возможно, за последние 300 миллионов лет. Прогнозы показывают, что к концу этого столетия поверхностные воды океана могут быть более чем в два раза кислее, чем они были в конце прошлого столетия, если мы не сократим выбросы углерода.
Чем вызван процесс закисления мирового океана
Повышение концентрации углекислого газа в атмосфере приводит к повышению температуры поверхности океана и вызывает его закисление. При увеличении содержания углекислого газа в воздухе, часть его начинает растворяться в океанической воде, образуя угольную кислоту:
H2O+CO2=H2CO3
Несмотря на то, что это слабая кислота, большое ее количество увеличивает кислотность вод океана. Ускоряет процесс повышение концентрации углекислого газа в атмосфере и повышение температуры в мире.
Хотя потепление и закисление — разные явления, они вместе вредят морским экосистемам. Эти изменения в океане не везде происходят с одинаковой скоростью: есть существенные различия в градиентах температуры, широты и глубины.
Скорость, с которой вода поглощает CO2, уменьшается с повышением температуры воды. Это означает, что полярные регионы, такие как Аляска, где вода в океане относительно холодная, могут поглощать больше CO2, чем более тёплые тропики. В результате полярные поверхностные воды, как правило, окисляются быстрее, чем в других широтах, и в среднем более тёплые районы океана выделяют CO2 в атмосферу, а не поглощают его.
Региональные различия в закислении океана также можно частично объяснить влиянием моделей циркуляции океана. Из-за преобладающих ветров и других природных явлений океан поднимает вверх богатые питательными веществами и более кислые или агрессивные глубинные воды. В естественных условиях проникновение богатых питательными веществами, прохладных и агрессивных глубинных вод в верхние слои полезно для прибрежных экосистем. Но в регионах с закислёнными водами приток более прохладных глубинных вод (которые также имеют тенденцию быть кислее) усиливает эффекты существующего закисления.
В других регионах, обычно в тропиках, повышение температуры в поверхностных водах замедляет обмен углерода между глубокими водами и поверхностными водами. Здесь ветер играет ключевую роль: он смешивает верхние и более глубокие воды и переносит насыщенные углекислым газом воды в более глубокие районы океана. С повышением температуры поверхности ветрам всё труднее смешивать эти слои, которые становятся всё более расслоёнными, означая, что они располагаются друг над другом. Следовательно, в местах с более тёплой водой верхние слои становятся более насыщенными CO2 и не могут поглощать больше, а нижние слои содержат меньше кислорода (это называется деоксигенацией).
Закисление океана влияет на морскую жизнь
Прибрежные и морские экосистемы подвергаются огромному стрессу из-за изменения климата. Закисление океана в сочетании с другими климатическими воздействиями, такими как потепление воды, деоксигенация, таяние льдов и прибрежная эрозия, создают реальную угрозу для выживания многих морских видов.
Закисление океана особенно пагубно для видов, которые наращивают свои скелеты и раковины из карбоната кальция (например, моллюски, мидии, крабы, фитопланктон и кораллы), и которые составляют нижнюю часть пищевой цепи. Закисление снижает доступность карбонат-ионов в водах океана, которые являются строительными блоками, необходимыми этим организмам для создания своих раковин и скелетов, что значительно снижает шансы их потомства на выживание.
В присутствии других факторов климатического стресса закисление океана затрудняет восстановление жизнедеятельности видов. Возьмём, к примеру, проблему обесцвечивания кораллов. Кораллы поддерживают мутуалистические отношения с фотосинтезирующими водорослями, живущими в их тканях: кораллы служат убежищем для водорослей, и каждый обеспечивает друг друга питательными веществами, необходимыми для их выживания. Но когда температура воды становится слишком высокой, кораллы вытесняют эти водоросли, делая их более уязвимыми для болезней и менее способными поддерживать и строить свою структуру.
Закисление океана препятствует способности кораллов восстанавливаться после обесцвечивания, поскольку оно снижает количество доступного карбоната кальция, необходимого кораллам для восстановления здоровья. В докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) указывается, что 99 процентов теплопроводных коралловых рифов в мире могут исчезнуть, если средние глобальные температуры поднимутся на 2°C или более по сравнению с доиндустриальными уровнями.
Закисление океана влияет на экономику, средства к существованию людей и общин
Промысел моллюсков также ощущает воздействие углеродного загрязнения. Ожидается, что в таких местах, как тихоокеанское побережье США, потепление вод и закисление океана приведет к сокращению популяций краба Дандженесс, самого прибыльного промысла в Орегоне и Вашингтоне.
Рыболовство на Северо-Западе США уже ощущает воздействие потепления вод, которое сеет хаос в регионе и наносит многомиллионный ущерб местной экономике. Повышение температуры океана вызвало быстрое увеличение количества токсичных водорослей. Токсичные водоросли вырабатывают опасный нейротоксин — домоевую кислоту, которая накапливается в организме моллюсков, представляя опасность для здоровья человека. В результате многие рыбные промыслы Западного побережья были вынуждены закрыть. В связи с повышением кислотности воды и последующим сокращением количества минералов, необходимых для выращивания моллюсков, это рыболовство столкнётся с серьёзными проблемами в будущем.
Что касается потепления, то Федерация ассоциаций рыбаков тихоокеанского побережья (PCFFA) подала иск против 30 компаний, занимающихся добычей ископаемого топлива, в 2018 году. PCFFA утверждает, что эти компании способствовали увеличению потребления нефти, угля и природного газа и получали прибыль от этого, несмотря на то, что знали о связи между увеличением выбросов, удерживающих тепло, и изменением климата. Это первое дело, возбуждённое отраслевой ассоциацией против компаний, работающих на ископаемом топливе.
Почему это важно и что вы можете сделать?
Если вы живете в Канзасе или Оклахоме, вы можете подумать, что закисление океана на вас не влияет. Но это так. Закисление океана влияет на важные секторы экономики США, такие как рыболовство и туризм, оно влияет на снабжение продовольствием и усугубляет глобальное потепление, ограничивая способность океанов поглощать CO2. Для сообществ, зависящих от прибрежных ресурсов, на карту поставлен их образ жизни и культурная самобытность.
Если выбросы CO2 не прекратятся, то к концу века закисление океана, как ожидается, сократит уловы моллюсков в США. К концу столетия ежегодные поставки моллюсков могут сократиться на 35 процентов, поставки устриц — на 50 процентов, а морских гребешков — на 55 процентов. В целом отрасль морепродуктов может понести совокупные убытки потребителей в размере 230 миллионов долларов. В этом же сценарии закисление океана в сочетании с потеплением может стоить 140 миллиардов долларов в сегодняшних долларах в виде утраченных рекреационных преимуществ, связанных с коралловыми рифами, а индустрия отдыха на коралловых рифах в США может упасть в цене более чем на 90 процентов к 2100 году.
Самый эффективный способ ограничить закисление океана — это принять меры в связи с изменением климата, внедряя решения для значительного сокращения использования ископаемого топлива. Если мы резко сократим выбросы в результате глобального потепления и ограничим потепление в будущем, мы сможем значительно уменьшить вред, наносимый морским экосистемам.
- Согласно последним проектам Национальной оценки климата, приняв меры сейчас, мы сможем избежать резкого снижения вылова рыбы, тем самым уменьшив вред для рыболовства.
- В отчете МГЭИК подчеркивается, что при значительном сокращении выбросов, 30% коралловых рифов будут спасены от исчезновения.
Нам также необходимо сделать так, чтобы ресурсы доходили до тех сообществ, которые больше всего пострадают от закисления океана. В настоящее время налогоплательщики оплачивают ущерб, нанесённый климату, и затраты на адаптацию. Однако изменение климата отрицательно сказывается на местной экономике и препятствует адаптации этих сообществ.
Суды начинают рассматривать вопрос о привлечении производителей ископаемого топлива к ответственности за ущерб, который, как они знали, наносила их продукция, потому что они предпочли дезинформировать инвесторов и общественность об этих рисках вместо того, чтобы принимать меры по их снижению. Обосновывая ответственность этих компаний, Генри Шу, профессор политики и международных отношений Оксфордского университета, утверждает: «Компании сознательно нарушили самый основной моральный принцип «не навреди», и теперь они должны возместить причинённый ими вред путём возмещения убытков и их доли затрат на адаптацию». Научные данные, которые показывают масштабы ущерба, нанесённого углеродным загрязнением, могут послужить основой для этих усилий.
Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.