ce este acidificarea Oceanului?
de la începutul Revoluției Industriale, atunci când oamenii au început arderea cărbunelui în cantități mari, apa oceanului din lume a devenit treptat mai acide. La fel ca încălzirea globală, acest fenomen, cunoscut sub numele de acidificare oceanică, este o consecință directă a creșterii nivelului de dioxid de carbon (CO2) în atmosfera Pământului.
înainte de industrializare, concentrația de dioxid de carbon în atmosferă era de 280 părți pe milion (ppm). Odată cu utilizarea sporită a combustibililor fosili, acest număr se apropie acum de 400 ppm, iar rata de creștere se accelerează. Oamenii de știință calculează că oceanul absoarbe în prezent aproximativ un sfert din dioxidul de carbon pe care oamenii îl emit. Când dioxidul de carbon se combină cu apa de mare, apar reacții chimice care reduc pH-ul apei de mare, de unde și termenul de acidificare a oceanului.în prezent, aproximativ jumătate din dioxidul de carbon antropic (cauzat de om) din ocean se găsește în partea superioară de 400 de metri (1.200 de picioare) a coloanei de apă, în timp ce cealaltă jumătate a pătruns în termoclina inferioară și în oceanul adânc. Circulația bazată pe densitate și vânt ajută la amestecarea apelor de suprafață și adânci în unele latitudini mari și regiuni de coastă, dar pentru o mare parte din oceanul deschis, se așteaptă ca modificările pH – ului profund să întârzie modificările pH-ului de suprafață cu câteva secole.acidificarea oceanelor și încălzirea globală sunt probleme diferite, dar sunt strâns legate, deoarece au aceeași cauză principală—emisiile umane de dioxid de carbon. Concentrația atmosferică de dioxid de carbon este acum mai mare decât a fost în ultimii 800.000 de ani și posibil mai mare decât oricând în ultimii 20 de milioane de ani. Oamenii au beneficiat până acum de capacitatea oceanului de a deține cantități enorme de carbon, inclusiv o mare parte din acest exces de dioxid de carbon. Dacă oceanul nu ar fi absorbit cantități atât de mari de dioxid de carbon, concentrația atmosferică ar fi chiar mai mare și consecințele asupra mediului ale încălzirii globale (creșterea nivelului mării, schimbarea modelelor meteorologice, evenimente meteorologice mai extreme etc.) și impactul lor socioeconomic asociat ar fi probabil și mai pronunțat. Cu toate acestea, oceanele nu pot continua să absoarbă dioxidul de carbon la rata actuală fără a suferi modificări semnificative în chimie, biologie și structura ecosistemului.
măsurarea acidificării oceanelor: Oamenii de știință din trecut și prezent
știu că oceanele absorb dioxidul de carbon și, ulterior, devin mai acide din măsurătorile efectuate asupra apei de mare colectate în timpul croazierelor de cercetare, care oferă o acoperire spațială largă pe o perioadă scurtă de timp și din măsurătorile automate ale carbonului oceanic pe acostări staționare, care furnizează date pe termen lung, de înaltă rezoluție, dintr-o singură locație.
aceste înregistrări pot fi extinse înapoi în timp folosind ceea ce sunt cunoscute sub numele de proxy-uri chimice pentru a oferi o măsurare indirectă a chimiei carbonatului apei de mare. Un proxy este o măsurare dintr-o arhivă naturală (miezuri de gheață, corali, inele de copaci, sedimente marine etc.) care este folosit pentru a deduce condițiile de mediu din trecut. De exemplu, analizând compoziția chimică a cojilor fosile minuscule găsite în sedimentele oceanice adânci, oamenii de știință au dezvoltat înregistrări ale pH-ului oceanului din cele mai vechi timpuri, când nu existau pH-metri. Mai mult, deoarece apa de suprafață a oceanului este în echilibru chimic aproximativ, sau echilibru, cu atmosfera de deasupra ei, o înregistrare a pH-ului istoric al oceanului poate fi dedusă din înregistrările atmosferice de dioxid de carbon derivate din Groenlanda și Antarctica miezuri de gheață, care conțin bule de aer din atmosfera antică. Astfel de dovezi indică faptul că concentrațiile actuale de dioxid de carbon atmosferic și nivelurile pH-ului oceanelor sunt fără precedent cel puțin în ultimii 800.000 de ani.revenind mai adânc în istoria Pământului până la limita Paleocen-Eocen în urmă cu aproximativ 55 de milioane de ani, oamenii de știință au găsit dovezi geochimice ale unei eliberări masive de dioxid de carbon însoțită de încălzirea substanțială și dizolvarea sedimentelor de carbonat superficial din ocean. Deși oarecum analogă cu ceea ce observăm astăzi, această eliberare de dioxid de carbon a avut loc pe parcursul a câteva mii de ani, mult mai lent decât ceea ce asistăm astăzi, oferind astfel timp oceanelor să tamponeze parțial schimbarea. În evidența geologică, în perioadele de schimbare rapidă a mediului, speciile s-au aclimatizat, s-au adaptat sau au dispărut. Coralii au suferit mari extincții în trecut (cum ar fi extincția permiană acum 250 de milioane de ani), iar noi specii de corali au evoluat pentru a le lua locul, dar a fost nevoie de milioane de ani pentru a recupera nivelurile anterioare de biodiversitate.
cum afectează acidificarea oceanelor chimia oceanelor?
apa de mare are un pH de 8,2 în medie, deoarece conține ioni alcalini naturali care provin în principal din intemperii rocilor continentale. Când apa de mare absoarbe dioxidul de carbon din atmosferă, se produce acid carbonic (vezi caseta 1), reducând pH-ul apei. de la începutul industrializării, pH-ul mediu al oceanului de suprafață a scăzut la aproximativ 8,1.
deoarece scara pH-ului este logaritmică (o schimbare de 1 unitate de pH reprezintă o schimbare de zece ori a acidității), această schimbare reprezintă o creștere de 26% a acidității în aproximativ 250 de ani, o rată care este de 100 de ori mai rapidă decât orice ocean și locuitorii săi au experimentat în zeci de milioane de ani.acidificarea poate afecta multe organisme marine, dar mai ales cele care își construiesc cochiliile și scheletele din carbonat de calciu, cum ar fi coralii, stridiile, scoicile, midiile, melcii și fitoplanctonul și zooplanctonul, plantele și animalele mici care formează baza rețelei alimentare marine.
aceste „calcificatoare marine” se confruntă cu două potențiale amenințări asociate acidificării oceanelor: 1) cochiliile și scheletele lor se pot dizolva mai ușor pe măsură ce pH-ul oceanului scade și apa de mare devine mai corozivă; și 2) Când CO2 se dizolvă în apa de mare, chimia apei se schimbă astfel încât mai puțini ioni de carbonat, blocurile primare pentru cochilii și schelete, sunt disponibile pentru absorbția de către organismele marine. Organismele Marine care construiesc cochilii sau schelete o fac de obicei printr-un proces chimic intern care transformă bicarbonatul în carbonat pentru a forma carbonat de calciu.
exact modul în care acidificarea oceanului încetinește ratele de calcificare sau formarea cochiliei nu este încă pe deplin înțeles, dar sunt studiate mai multe mecanisme. Majoritatea ipotezelor se concentrează pe energia suplimentară pe care un organism trebuie să o cheltuiască pentru a-și construi și menține cojile și scheletele de carbonat de calciu într-un mediu din ce în ce mai coroziv. În fața acestei cheltuieli suplimentare de energie, expunerea la factori de stres suplimentari de mediu (creșterea temperaturilor oceanelor, scăderea disponibilității oxigenului, boli, pierderea habitatului etc.) probabil va complica problema.aceste efecte sunt deja documentate în multe organisme marine, în special în coralii tropicali și de adâncime, care prezintă rate de calcificare mai lente în condiții mai acide. Impactul asupra coralilor este de mare îngrijorare, deoarece produc structuri masive de carbonat de calciu numite recife care oferă habitat pentru multe animale marine, inclusiv specii de pești și crustacee importante din punct de vedere comercial care folosesc recifele ca terenuri de pepinieră. Recifele de corali sunt vitale pentru oameni ca surse de hrană și medicamente, protecție împotriva furtunilor și punctul central al eco-turismului. În plus față de corali, studiile au arătat că acidificarea afectează capacitatea unor plancton calcifiant, mici plante plutitoare și animale la baza rețelei alimentare, de a-și construi și menține cochiliile. Oamenii de știință au observat, de asemenea, rate crescute ale mortalității larvare a mai multor pești și crustacee importante din punct de vedere comercial.
la ce ne putem aștepta în viitor?
acidificarea oceanelor are loc cu o rată de 30 până la 100 de ori mai rapidă decât oricând în ultimii câteva milioane de ani, determinată de rata de creștere rapidă a CO2 atmosferic, care este aproape fără precedent în istoria geologică. Potrivit Grupului interguvernamental privind schimbările climatice (IPCC), scenariile economice și ale populației prezic că nivelurile atmosferice de CO2 ar putea atinge 500 ppm până în 2050 și 800 ppm sau mai mult până la sfârșitul secolului. Acest lucru nu numai că va duce la creșteri semnificative ale temperaturii în atmosferă și ocean, dar va acidifica și mai mult apa oceanului, reducând pH-ul estimat la 0,3 până la 0,4 unități până în 2100, o creștere de 150% a acidității în perioadele preindustriale. Presupunând un scenariu de emisie de CO2 IPCC „business-as-usual”, modelele predictive ale biogeochimiei oceanice proiectează că apele de suprafață ale oceanelor arctice și sudice vor deveni nesaturate cu Aragonit (o formă mai solubilă de carbonat de calciu) în câteva decenii, ceea ce înseamnă că aceste ape vor deveni extrem de corozive pentru cochilii și scheletele calcificatoarelor marine producătoare de aragonit, cum ar fi melcii marini planctonici cunoscuți sub numele de pteropode.
deși acidificarea oceanelor a apărut recent ca o problemă științifică, aceasta a ridicat rapid îngrijorări serioase cu privire la impactul pe termen scurt asupra organismelor marine și la sănătatea pe termen lung a oceanului. Oamenii de știință estimează că în următorii câteva mii de ani, 90% din emisiile antropice de CO2 vor fi absorbite de ocean. Acest lucru poate afecta procesele biologice și geochimice, cum ar fi fotosinteza și ciclul nutrienților, care sunt vitale pentru ecosistemele marine pe care se bazează societatea umană și multe sisteme naturale. În același timp, organismele marine se vor confrunta cu provocarea enormă de a se adapta la acidificarea oceanelor, încălzirea apei și scăderea concentrațiilor de oxigen subteran-ocean.