mi az óceán savasodása?
az ipari forradalom kezdete óta, amikor az emberek nagy mennyiségben kezdtek szenet égetni, a világ óceánvize fokozatosan savasabbá vált. A globális felmelegedéshez hasonlóan ez a jelenség, amelyet óceán savasodásának neveznek, közvetlen következménye a Föld légkörében a szén-dioxid (CO2) szintjének emelkedésének.
Az iparosítás előtt a szén-dioxid koncentrációja a légkörben 280 rész / millió (ppm) volt. A fosszilis tüzelőanyagok fokozott használatával ez a szám most megközelíti a 400 ppm-et, és a növekedési ütem gyorsul. A tudósok kiszámítják, hogy az óceán jelenleg elnyeli az emberek által kibocsátott szén-dioxid körülbelül egynegyedét. Amikor a szén-dioxid tengervízzel kombinálódik, kémiai reakciók lépnek fel, amelyek csökkentik a tengervíz pH-ját, így az óceán savasodása.
jelenleg az óceánban található antropogén (ember okozta) szén-dioxid mintegy fele a vízoszlop felső 400 méterében (1200 láb) található, míg a másik fele behatolt az alsó termoklinba és a mély óceánba. Sűrűség -, szél-vezérelt forgalomba segíteni keverjük össze a felszíni, mind a mély vizek néhány magas szélességi fokon, valamint a part menti régiók, de sok a nyílt óceán, mély pH változások várhatóan lag felületi pH-változások által néhány évszázaddal.
az óceán savasodása és a globális felmelegedés különböző problémák, de szorosan kapcsolódnak egymáshoz, mivel ugyanaz a kiváltó okuk – az emberi szén-dioxid-kibocsátás. A szén-dioxid légköri koncentrációja most magasabb, mint az elmúlt 800 000 évben, és valószínűleg magasabb, mint az elmúlt 20 millió évben bármikor. Az emberek eddig profitáltak az óceán azon képességéből, hogy hatalmas mennyiségű szenet tartsanak, beleértve ennek a felesleges szén-dioxidnak a nagy részét. Ha az óceán nem szívott volna fel ilyen nagy mennyiségű szén-dioxidot, a légköri koncentráció még magasabb lenne, és a globális felmelegedés környezeti következményei (tengerszint emelkedése, változó időjárási minták, szélsőségesebb időjárási események stb.) és ezek társuló társadalmi-gazdasági hatásai valószínűleg még hangsúlyosabbak lesznek. Az óceánok azonban nem képesek a szén-dioxidot a jelenlegi ütemben tovább felszívni anélkül, hogy jelentős változások következnének be a kémia, a biológia és az ökoszisztéma szerkezetében.
az óceán savasodásának mérése: Múlt, jelen,
a Tudósok tudják, hogy az óceán elnyeli a szén-dioxidot, majd ezt követően egyre több savas a végzett mérések a tengervíz során összegyűjtött kutatási sétahajózás, amelyek széles térbeli lefedettség több, mint egy rövid időre, majd automatizált óceán szén-dioxid-mérések álló kikötőhelyek, amelyek hosszú távú, nagy felbontású adatokat egyetlen helyen.
Ezek a feljegyzések az idő múlásával meghosszabbíthatók az úgynevezett kémiai proxyk segítségével, hogy közvetett mérést biztosítsanak a tengervíz-karbonát kémiában. A proxy egy természetes archív mérés (jégmagok, Korallok, fa gyűrűk, tengeri üledékek stb.) ezt használják a múltbeli környezeti feltételek felderítésére. Például a mély óceáni üledékekben található apró fosszilis kagylók kémiai összetételének elemzésével a tudósok az ősi időkből fejlesztették ki az óceáni pH-rekordokat, amikor nem voltak pH-mérők. Továbbá, mivel az óceán felszíni vize közelítő kémiai egyensúlyban van, vagy egyensúlyban van, a felette lévő légkörrel, a történelmi óceán pH-ját a grönlandi és az antarktiszi jégmagokból származó légköri szén-dioxid-rekordokból lehet következtetni, amelyek az ősi légkörből légbuborékokat tartalmaznak. Ezek a bizonyítékok arra utalnak, hogy a jelenlegi légköri széndioxid-koncentráció és az óceáni pH-szint legalább az elmúlt 800 000 évben példa nélküli.
vissza mélyebbre a Föld történetében, hogy a alatt található-Eocene határ körülbelül 55 millió évvel ezelőtt, a tudósok azt találták, geokémiai bizonyíték a hatalmas szén-dioxid kibocsátás kíséri jelentős felmelegedés, illetve megszűnése sekély-karbonát üledékek az óceánban. Bár kissé hasonló ahhoz, amit ma megfigyelünk, ez a szén-dioxid-kibocsátás több ezer év alatt történt, sokkal lassabban, mint amit ma tanúi vagyunk, így időt biztosít az óceánok számára, hogy részben puffereljék a változást. A geológiai nyilvántartásban a gyors környezeti változások időszakában a fajok akklimatizálódtak, alkalmazkodtak vagy kihaltak. A korallok a múltban nagy kihalási eseményeken mentek keresztül (például a Permi kihalás 250 millió évvel ezelőtt), és új korallfajok alakultak ki a helyükre, de több millió évbe telt a biológiai sokféleség korábbi szintjének helyreállítása.
hogyan befolyásolja az óceán savasodása az óceán kémiáját?
a tengervíz pH-ja átlagosan 8,2, mivel természetesen előforduló lúgos ionokat tartalmaz, amelyek elsősorban a kontinentális kőzetek időjárásából származnak. Amikor a tengervíz elnyeli a szén-dioxidot a légkörből, szénsav keletkezik (lásd 1. keretes írásunkat), csökkentve a víz pH-ját. az iparosodás hajnala óta az átlagos felszíni óceán pH-értéke körülbelül 8,1-re csökkent.
mivel a pH-skála logaritmikus (az 1 pH-egység változása a savasság tízszeres változását jelenti), ez a változás a savasság 26 százalékos növekedését jelenti körülbelül 250 év alatt, ami 100-szor gyorsabb, mint bármi, amit az óceán és lakói tízmillió év alatt tapasztaltak.
a savasodás számos tengeri élőlényt érinthet, de különösen azokat, amelyek kagylóikat és csontvázaikat kalcium-karbonátból építik fel, például korallokat, osztrigákat, kagylókat, kagylókat, csigákat, fitoplanktont és zooplanktont, a tengeri táplálékháló alapját képező apró növényeket és állatokat.
Ezek a “tengeri calcifiers” arc két potenciális fenyegetések kapcsolódó óceáni savasodás: 1) A kagyló pedig csontvázak lehet feloldani könnyebben, mint az óceán pH csökken, tengervíz válik maró; és 2) amikor a CO2 feloldódik a tengervízben, a vízkémia úgy változik, hogy kevesebb karbonátion, a kagylók és csontvázak elsődleges építőeleme áll rendelkezésre a tengeri élőlények általi felvételhez. A kagylókat vagy csontvázakat építő tengeri szervezetek általában egy belső kémiai folyamaton keresztül teszik ezt, amely a bikarbonátot karbonátvá alakítja a kalcium-karbonát kialakítása érdekében.
még nem teljesen tisztázott, hogy az óceán savasodása hogyan lassítja a meszesedési sebességet vagy a héjképződést, de számos mechanizmust vizsgálnak. A legtöbb hipotézis arra a további energiára összpontosít, amelyet egy szervezetnek a kalcium-karbonát héjak és csontvázak építésére és fenntartására kell fordítania egy egyre korrozívabb környezetben. Ennek az extra energiaköltségnek a fényében további környezeti stresszoroknak való kitettség (növekvő óceáni hőmérséklet, csökkenő oxigénellátás, betegség, élőhely elvesztése stb.).) valószínűleg megoldja a problémát.
ezeket a hatásokat már számos tengeri élőlényben dokumentálják, különösen a trópusi és mélytengeri korallokban, amelyek savasabb körülmények között lassabb meszesedési arányt mutatnak. A korallokra gyakorolt hatás nagy aggodalomra ad okot, mivel hatalmas kalcium-karbonát szerkezeteket termelnek, úgynevezett zátonyokat, amelyek sok tengeri állat számára biztosítanak élőhelyet, beleértve a kereskedelmi szempontból fontos halakat és kagylófajokat, amelyek a zátonyokat óvodai helyként használják. A korallzátonyok létfontosságúak az emberek számára, mint élelmiszer-és gyógyszerforrások, a viharoktól való védelem és az ökoturizmus középpontjában. A korallokon kívül tanulmányok kimutatták, hogy a savasodás rontja egyes meszesedő planktonok, apró lebegő növények és állatok képességét az élelmiszerháló alján, hogy felépítsék és megőrizzék a kagylójukat. A tudósok számos kereskedelmi szempontból fontos hal és kagyló lárvaállományának növekedését is megfigyelték.
mit várhatunk a jövőben?
Az óceán savasodása 30-100-szor gyorsabb ütemben történik, mint az elmúlt néhány millió évben bármikor, a légköri CO2 gyors növekedési üteme miatt, amely szinte példátlan a geológiai történelem során. Az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testület (IPCC) szerint a gazdasági és népességi forgatókönyvek azt jósolják, hogy a légköri CO2-szint 2050-re elérheti az 500 ppm-et, a 800 ppm-et pedig a század végére. Ez nemcsak a légkör és az óceán hőmérsékletének jelentős emelkedéséhez vezet, hanem tovább savanyítja az óceán vizét, 2100-ra 0,3-0,4 egységre csökkentve a pH-értéket, ami 150% – kal növeli a savasságot az iparosodás előtti időkben. Feltételezve, hogy egy “business-as-usual” IPCC CO2-kibocsátási forgatókönyv, a prediktív modellek óceán biogeochemistry projekt, hogy a felszíni vizeket az Északi-sark, Déli Óceánok lesz undersaturated a aragonit (a jobban oldódó formája, kalcium-karbonát) néhány évtizeden belül, ami azt jelenti, hogy ezek a vizek lesz erősen maró hatású a héját, majd a csontvázak a aragonit-termelő tengeri calcifiers, mint planktonic tengeri csigák ismert pteropods.
bár az óceánok savasodása csak a közelmúltban merült fel tudományos kérdésként, gyorsan komoly aggályokat vetett fel a tengeri élőlényekre gyakorolt rövid távú hatásokkal és az óceán hosszú távú egészségével kapcsolatban. A tudósok becslése szerint a következő néhány ezer évben az antropogén CO2-kibocsátás 90% – át az óceán elnyeli. Ez potenciálisan befolyásolhatja az olyan biológiai és geokémiai folyamatokat, mint a fotoszintézis és a tápanyag-kerékpározás, amelyek létfontosságúak a tengeri ökoszisztémák számára, amelyekre az emberi társadalom és számos természetes rendszer támaszkodik. Ugyanakkor a tengeri élőlények szembe az óriási kihívás, alkalmazkodás az óceáni savasodás, felmelegedés víz, csökken a felszín alatti óceán oxigén koncentrációja.