海の酸性化

海の酸性化とは何ですか？

産業革命の始まり以来、人間が大量に石炭を燃やし始めたとき、世界の海洋水は徐々に酸性になっています。地球温暖化と同様に、海洋酸性化として知られているこの現象は、地球の大気中の二酸化炭素（CO2）のレベルが上昇することの直接的な結果です。工業化の前は、大気中の二酸化炭素の濃度は280百万分の1（ppm）でした。

工業化の前は、大気中の二酸化炭素の濃度は280百万分の1（ppm）でした。

石燃料の使用の増加に伴い、その数は現在400ppmに近づいており、成長率は加速しています。科学者たちは、海洋は現在、人間が放出している二酸化炭素の約4分の1を吸収していると計算しています。二酸化炭素が海水と結合すると、海水のpHを低下させる化学反応が起こり、それゆえ海洋酸性化という用語があります。

現在、海の人為的（人為的）二酸化炭素の約半分は水柱の上部400メートル（1,200フィート）で発見され、残りの半分は下部水温躍層と深海に浸透しています。密度と風による循環は、一部の高緯度地域と沿岸地域で表面と深海を混在させるのに役立ちますが、外洋の多くでは、深いpH変化は数世紀までに表面pH

海洋酸性化と地球温暖化は異なる問題ですが、彼らは同じ根本原因を共有するため、密接にリンクされています—二酸化炭素の人間の排出。二酸化炭素の大気中濃度は、過去800,000年よりも高く、おそらく過去20万年の任意の時間よりも高い。人間はこれまで、この過剰な二酸化炭素の大部分を含む膨大な量の炭素を保持する海洋の能力から恩恵を受けてきました。海洋がこのような膨大な量の二酸化炭素を吸収しなければ、大気濃度はさらに高くなり、地球温暖化の環境的影響（海面上昇、気象パターンの変化、より極端な気象事象など）はさらに高くなるだろう。）そして、それらに関連する社会経済的影響は、おそらくさらに顕著であろう。しかし、海洋は化学、生物学、生態系構造の大きな変化を受けずに、現在の速度で二酸化炭素を吸収し続けることはできません。

海洋酸性化の測定: 過去と現在

科学者たちは、海洋が二酸化炭素を吸収し、その後、短い期間にわたって広い空間カバレッジを提供する研究クルーズ中に収集された海水

これらの記録は、海水炭酸塩化学の間接的な測定を提供するために、化学プロキシとして知られているものを使用して時間を遡って拡張するこプロキシは、自然のアーカイブ（氷コア、サンゴ、年輪、海洋堆積物など）からの測定です。）は、過去の環境条件を推測するために使用されます。例えば、深海の堆積物に見られる小さな化石殻の化学組成を分析することによって、科学者たちは、pHメーターがなかった古代からの海洋pH記録を開発しさらに、海洋表面の水はその上の大気とおおよその化学的バランス、すなわち平衡にあるため、歴史的な海洋pHの記録は、古代の大気からの気泡を含むグリーンランドと南極の氷床コアから導出された大気二酸化炭素の記録から推測することができる。このような証拠は、現在の大気中の炭素二酸化濃度と海洋pHレベルは、少なくとも最後の800,000年間前例のないものであることを示しています。

地球の歴史の中でより深く、約55万年前の古新世-始新世の境界に戻って、科学者たちは、海洋における浅い炭酸塩堆積物の実質的な温暖化と溶解を伴う二酸化炭素の大規模な放出の地球化学的証拠を発見した。私たちが今日観察しているものに幾分類似していますが、この二酸化炭素の放出は、私たちが今日目撃しているものよりもはるかにゆっくりと数千年地質学的記録では、急速な環境変化の期間中に、種は順応し、適応し、または絶滅した。サンゴは過去に大規模な絶滅イベント（2億5000万年前のペルム紀の絶滅など）を経験し、新しいサンゴ種が進化してその場所になりましたが、以前のレベ海洋酸性化は海洋化学にどのように影響していますか？

海洋酸性化は海洋化学にどのように影響しそれは主に大陸岩の風化から来る天然に存在するアルカリイオンが含まれているため、海水は平均して8.2のpHを持っています。

海水は、主に大陸岩の風化から来る天然に存在するアルカリイオンが含まれています。海水が大気から二酸化炭素を吸収すると、炭酸が生成され（ボックス1参照）、水のpHが低下します。

pHスケールは対数であるため（1pH単位の変化は酸性度の十倍の変化を表す）、この変化は約26年間で酸性度の増加を表し、数千万年の間に海とその住民が経験したものよりも100倍速い速度である。

酸性化は、多くの海洋生物に影響を与えることができますが、特にサンゴ、カキ、アサリ、ムール貝、カタツムリ、植物プランクトンや動物プランクトンなどの炭酸カルシウムから殻や骨格を構築するもの、海洋食物網の基盤を形成する小さな植物や動物に影響を与える可能性があります。

これらの”海洋石灰化剤”は、海洋の酸性化に関連する二つの潜在的な脅威に直面しています：1）海のpHが低下し、海水がより腐食性になるにつれて、殻や骨格がより容易に溶解する可能性があります; そして2)CO2が海水に溶解すると、貝殻や骨格の主要な構成要素である炭酸イオンが海洋生物に取り込まれるように水の化学的変化が起こります。貝殻や骨格を作る海洋生物は、通常、炭酸カルシウムを形成するために重炭酸塩を炭酸塩に変換する内部化学プロセスを介してそうします。

海の酸性化が石灰化速度、または殻の形成をどのように遅くするかは、まだ完全には理解されていないが、いくつかのメカニズムが研究されている。ほとんどの仮説は、ますます腐食性の高い環境で炭酸カルシウムの殻や骨格を構築し維持するために生物が費やす必要がある追加のエネルギーにこの余分なエネルギー消費に直面して、追加の環境ストレス要因（海洋温度の上昇、酸素の利用可能性の低下、病気、生息地の喪失など）への暴露。）は問題を複雑にする可能性があります。

これらの影響は、多くの海洋生物、特に酸性条件下で石灰化速度が遅い熱帯および深海のサンゴですでに文書化されています。サンゴへの影響は、サンゴ礁を保育園の敷地として使用する商業的に重要な魚介類を含む、多くの海洋動物の生息地を提供するサンゴ礁と呼ばれる大規模な炭酸カルシウム構造を生成するため、大きな懸念があります。サンゴ礁は、食料や医薬品の供給源、嵐からの保護、エコツーリズムの焦点として人間にとって不可欠です。サンゴに加えて、研究では、酸性化は、いくつかの石灰化プランクトン、食物網の基部にある小さな浮遊植物や動物が殻を構築して維持する能力を損科学者たちはまた、いくつかの商業的に重要な魚介類の幼虫死亡率の増加を観察している。私たちは将来何を期待できますか？

海洋酸性化は、急速な成長率によって駆動される過去数百万年の間にいつでもよりも30-100倍速い速度で発生しています大気中のCO2これは、地質学的歴史の上ではほとんど前例のないものです。気候変動に関する政府間パネル（IPCC）によると、経済と人口のシナリオでは、大気中のCO2レベルは2050年までに500ppm、世紀末までに800ppm以上に達する可能性これは大気と海洋の大幅な温度上昇につながるだけでなく、海洋水をさらに酸性化し、pHを推定0.3から0.4単位で2100に低下させ、産業前の時間にわたって酸性度を150パーセント増加させる。海洋生物地球化学プロジェクトの予測モデルでは、北極海と南洋の表層水が数十年以内にアラゴナイト（炭酸カルシウムのより可溶性の形態）で過飽和になり、これらの水が翼足類として知られている浮遊性海洋カタツムリのようなアラゴナイトを産生する海洋石灰化剤の殻と骨格に対して非常に腐食性になるということが想定されている。

海洋酸性化は最近科学的な問題として浮上したばかりですが、海洋生物への短期的な影響と海洋の長期的な健康について深刻な懸念を急速に提起しています。科学者たちは、今後数千年の間に、人為的なCO2排出量の90％が海洋に吸収されると推定しています。これは、人間社会や多くの自然システムが依存している海洋生態系に不可欠な光合成や栄養循環などの生物学的および地球化学的プロセスに影同時に、海洋生物は、海洋の酸性化、水の温暖化、および地下海洋酸素濃度の低下に適応するという巨大な課題に直面するでしょう。