co je okyselování oceánů?
od začátku průmyslové revoluce, kdy lidé začali spalovat uhlí ve velkém množství, se světová oceánská voda postupně stala kyselejší. Stejně jako globální oteplování je tento jev, který je známý jako okyselování oceánů, přímým důsledkem zvyšujících se hladin oxidu uhličitého (CO2) v zemské atmosféře.
před industrializací byla koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře 280 dílů na milion (ppm). Se zvýšeným využíváním fosilních paliv se toto číslo nyní blíží 400 ppm a tempo růstu se zrychluje. Vědci vypočítají, že oceán v současné době absorbuje asi jednu čtvrtinu oxidu uhličitého, který lidé emitují. Když se oxid uhličitý kombinuje s mořskou vodou, dochází k chemickým reakcím, které snižují pH mořské vody, odtud termín okyselení oceánu.
v Současné době, asi polovina z antropogenní (způsobené člověkem) oxidu uhličitého v oceánu se nachází v horní 400 metrů (1200 metrů) vodního sloupce, zatímco druhá polovina pronikla do nižší thermocline a hluboký oceán. Hustota – a vítr-řízený oběh pomoc mix povrchu a hlubokých vodách v nějaké vysoké zeměpisné šířky a pobřežní regiony, ale pro hodně z otevřeného oceánu, hluboké změny pH se očekává, že mas povrchu, změny pH po několik staletí.
okyselování oceánů a globální oteplování jsou různé problémy, ale jsou úzce spojeny, protože sdílejí stejnou příčinu – lidské emise oxidu uhličitého. Atmosférická koncentrace oxidu uhličitého je nyní vyšší než za posledních 800 000 let a možná vyšší než kdykoli za posledních 20 milionů let. Lidé dosud těžili ze schopnosti oceánu držet obrovské množství uhlíku, včetně velké části tohoto přebytku oxidu uhličitého. Měl oceánu není absorbován takové obrovské množství oxidu uhličitého, atmosférická koncentrace by být i vyšší, a environmentální důsledky globálního oteplování (zvyšování mořské hladiny, změny počasí, extrémní počasí, apod.) a s tím spojené socioekonomické dopady by byly pravděpodobně ještě výraznější. Oceány však nemohou nadále absorbovat oxid uhličitý současnou rychlostí, aniž by prošly významnými změnami v chemii, biologii a struktuře ekosystémů.
měření okyselování oceánů: Minulost a současnost
Vědci vědí, že oceány absorbují oxid uhličitý a následně stává kyselejší z měření provedených na mořské vody získané během výzkumné plavby, které poskytují široké územní pokrytí po krátké časové období, a z automatizovaných oceánu uhlíku měření na stacionárních kotviště, které poskytují dlouhodobé, vysoké rozlišení dat z jednoho místa.
tyto záznamy mohou být prodlouženy zpět v čase pomocí takzvaných chemických proxy, které poskytují nepřímé měření chemie uhličitanu mořské vody. Proxy je měření z přírodního archivu (ledová jádra, Korály, letokruhy, mořské sedimenty atd.), který se používá k odvození minulých podmínek prostředí. Například analýzou chemického složení drobných fosilních skořápek nalezených v hlubokých oceánských sedimentech vědci vyvinuli oceánské pH záznamy z dávných dob, kdy neexistovaly žádné pH metry. Kromě toho, protože vody na povrchu oceánu je v přibližné chemické rovnováhy nebo rovnováhy, s atmosférou nad ním, záznamy o historických oceánu pH lze odvodit z atmosférického oxidu uhličitého záznamy pocházející z Grónska a Antarktických ledových jader, které obsahují vzduchové bubliny z dávné atmosféry. Takové důkazy naznačují, že současné atmosférické oxid uhličitýkoncentrace a hladiny pH oceánu jsou bezprecedentní nejméně za posledních 800 000 let.
vrátit hlouběji do historie Země na Paleocén-Eocén hranice asi 55 miliony lety, vědci zjistili, geochemické důkazy o masivní uvolňování oxidu uhličitého doprovázený značné oteplování a rozpuštění mělké karbonátové sedimenty v oceánu. I když poněkud analogické s tím, co pozorujeme dnes, oxid uhličitý uvolnění došlo v průběhu několika tisíc let, mnohem pomaleji, než jaké jsme svědky dnes, a tak poskytuje čas pro oceány částečně do vyrovnávací paměti změnit. V geologickém záznamu, během období rychlých změn životního prostředí, druhy se aklimatizovaly,přizpůsobené nebo vyhynuly. Korály byly podrobeny velké vymírání v minulosti (jako Permské vymírání před 250 miliony let), a nové korálové druh se vyvinul, aby se své místo, ale trvalo miliony let, než k obnovení předchozí úrovně biodiverzity.
jak okyselování oceánů ovlivňuje chemii oceánů?
mořská voda má pH v průměru 8,2, protože obsahuje přirozeně se vyskytující alkalické ionty, které pocházejí především z zvětrávání kontinentálních hornin. Když se mořská voda absorbuje oxid uhličitý z atmosféry, kyselina uhličitá se vyrábí (viz Box 1), což snižuje pH vody. Od počátku industrializace, průměrná povrchu oceánu pH klesla o 8.1.
Protože stupnice pH je logaritmická (změna 1 pH jednotka představuje desetinásobné změny v kyselosti), tato změna představuje 26% nárůst kyselosti po zhruba 250 letech, na rychlost, která je 100 krát rychleji než oceán a jeho obyvatelé zažili v desítkách milionů let.
Okyselení může ovlivnit mnoho mořských živočichů, ale zejména ty, které budovat své skořápky a kostry z uhličitanu vápenatého, jako jsou korály, ústřice, škeble, mušle, šneci, a fytoplanktonu a zooplanktonu, drobných rostlin a zvířat, které tvoří základnu mořské potravní sítě.
Tyto „mořské calcifiers“ tvář dvě potenciální hrozby spojené s acidifikace oceánů: 1) Jejich skořápky a kostry může rozpustit více snadno jako oceán snižuje pH a mořská voda se stává více korozivní; a 2) Když se CO2 rozpouští v mořské vodě, vodní chemii, změny takové, že méně uhličitan iontů, základní stavební kameny pro skořápky a kostry, jsou k dispozici pro příjem mořských živočichů. Mořské organismy, které vytvářejí skořápky nebo kostry, tak obvykle činí vnitřním chemickým procesem, který přeměňuje hydrogenuhličitan na uhličitan za účelem vytvoření uhličitanu vápenatého.
přesně to, jak acidifikace oceánu zpomaluje rychlost kalcifikace nebo tvorbu skořápky, není dosud zcela pochopeno,ale studuje se několik mechanismů. Většina hypotéz se soustředit na další energii organismus musí vynaložit na budování a udržování své uhličitan vápenatý skořápky a kostry ve stále více korozivní prostředí. Tváří v tvář této energie navíc výdaje, vystavení dodatečné environmentální stresory (zvýšení teploty oceánu, snižuje dostupnost kyslíku, nemoc, ztráta stanoviště, atd.) bude pravděpodobně ještě větší problém.
tyto účinky jsou již dokumentovány u mnoha mořských organismů, zejména u tropických a hlubinných korálů, které vykazují pomalejší kalcifikaci za kyselejších podmínek. Dopad na korály je velmi znepokojující, protože oni produkují masivní uhličitan vápenatý struktury zvané útesy, které poskytují stanoviště pro mnoho mořských živočichů, včetně komerčně důležité ryby a korýši druhů, které používají útesy jako dětského areálu. Korálové útesy jsou pro člověka životně důležité jako zdroje potravin a léků, ochrana před bouřemi a zaměření ekoturistiky. Kromě korálů, studie ukázaly, že acidifikace snižuje schopnost některých vápenatí plankton, drobné plovoucí rostliny a zvířata na základně potravinového řetězce, budovat a udržovat jejich skořápky. Vědci také pozorovali zvýšenou úmrtnost larv několika komerčně důležitých ryb a měkkýšů.
co můžeme očekávat v budoucnu?
acidifikace Oceánů dochází při rychlosti 30 na100 krát rychleji, než kdykoliv během posledních několika milionů let je řízen rychlým tempem růstu atmosférického CO2, která je téměř bezprecedentní v průběhu geologické historie. Podle Mezivládního Panelu pro Změnu Klimatu (IPCC), hospodářské a populační scénáře předpovídají, že atmosférické hladiny CO2 by mohl dosáhnout 500 ppm do roku 2050 a 800 ppm nebo více, do konce století. To povede nejen k výraznému zvýšení teploty v atmosféře a oceánu, ale bude dále okyselují vody oceánu, snížení pH odhadem o 0,3 až 0,4 jednotky do roku 2100, 150 procent zvýšení kyselosti nad předindustriální době. Za předpokladu, že „business-as-usual“ IPCC, CO2 emisní scénář, prediktivní modely biogeochemie oceánu projekt, který povrchových vodách Arktidy a Jižní Oceány se stanou undersaturated s aragonit (více rozpustné formě uhličitanu vápenatého) během několika desítek let, což znamená, že se tyto vody stanou vysoce korozivní pro skořápky a kostry aragonit-výrobu mořské calcifiers jako planktonních mořských hlemýžďů známých jako pteropods.
ačkoli se okyselování oceánů objevilo teprve nedávno jako vědecký problém, rychle vyvolalo vážné obavy ohledně krátkodobých dopadů na mořské organismy a dlouhodobého zdraví oceánu. Vědci odhadují, že v příštích několika tisících letech bude 90 procent antropogenních emisí CO2 absorbováno oceánem. To může potenciálně ovlivnit biologické a geochemické procesy, jako je fotosyntéza a cyklování živin, které jsou životně důležité pro mořské ekosystémy, na kterých se lidská společnost a mnoho přírodních systémů spoléhají. Ve stejnou dobu, mořské organismy budou čelit obrovské výzvě přizpůsobení se okyselování oceánů, oteplování vody, a klesající koncentrace kyslíku v podpovrchovém oceánu.