Zakwaszenie oceanu

Skutki fizjologiczne i ekologiczne

Podług najgorszych scenariuszy przedstawionych powyżej, przy pH wody morskiej spadającym do 7,8-7,9, stężenie jonów węglanowych zmniejszyłoby się o co najmniej 50 procent, ponieważ kwasy w wodzie morskiej weszłyby z nimi w reakcję. W takich warunkach morskie wapienniki miałyby znacznie mniej materiału do utrzymania swoich muszli i szkieletów. Eksperymenty laboratoryjne, w których pH wody morskiej zostało obniżone do około 7,8 (w celu symulacji jednego z przewidywanych pH oceanu na rok 2100) wykazały, że organizmy umieszczone w tych środowiskach nie rosną tak dobrze, jak te umieszczone w środowiskach charakteryzujących się poziomem kwasowości wody morskiej z początku XXI wieku (pH = 8,05). W rezultacie, ich małe rozmiary narażają je na większe ryzyko zjedzenia przez drapieżniki. Co więcej, muszle niektórych organizmów – na przykład pteropodów, które służą jako pokarm dla kryla i wielorybów – ulegają znacznemu rozpadowi już po sześciu tygodniach przebywania w tak kwaśnym środowisku.

Większe zwierzęta, takie jak kałamarnice i ryby mogą również odczuwać skutki rosnącej kwasowości, ponieważ stężenie kwasu węglowego wzrasta w ich płynach ustrojowych. Ten stan, zwany kwasicą, może powodować problemy z oddychaniem zwierząt, jak również ze wzrostem i reprodukcją.

W dodatku wielu naukowców morskich podejrzewa, że znaczny spadek liczebności ostryg na zachodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych od 2005 roku jest spowodowany zwiększonym stresem, jaki zakwaszenie oceanu wywiera na larwy ostryg. (Może to uczynić je bardziej podatnymi na choroby.)

Zmiany fizjologiczne wywołane przez rosnące zakwaszenie mają potencjał do zmiany relacji drapieżnik – ofiara. Niektóre eksperymenty wykazały, że węglanowe szkielety larw jeżowców są mniejsze w warunkach zwiększonej kwasowości; taki spadek ogólnego rozmiaru może uczynić je bardziej smakowitymi dla drapieżników, które unikałyby ich w normalnych warunkach. Z kolei spadek liczebności pteropodów, foraminiferanów i kokkolitów zmusiłby zwierzęta, które je spożywają, do przestawienia się na inne ofiary. Proces przestawiania się na nowe źródła pokarmu spowodowałby spadek populacji kilku drapieżników, jednocześnie wywierając presję drapieżniczą na organizmy nieprzyzwyczajone do takiej uwagi.

Wielu naukowców martwi się, że wiele gatunków morskich, niektóre krytyczne dla prawidłowego funkcjonowania morskich łańcuchów pokarmowych, wyginą, jeśli tempo zakwaszania oceanów będzie się utrzymywać, ponieważ nie będą miały wystarczająco dużo czasu na dostosowanie się do zmian w składzie chemicznym wody morskiej. Światowe rafy koralowe, które stanowią siedlisko dla wielu gatunków i są często uważane przez ekologów za centra bioróżnorodności w oceanach, mogą się zmniejszyć, a nawet zniknąć, jeśli zakwaszenie oceanu będzie się nasilać, a stężenie jonów węglanowych nadal spadać.

Głębsze wody oceanu są naturalnie bardziej kwaśne niż górne warstwy, ponieważ CO2, który rozpuszcza się na powierzchni, opada wraz z gęstą, zimną wodą w ramach cyrkulacji termohalinowej. Kwaśne dolne warstwy oceanu są oddzielone od górnych warstw przez granicę zwaną „horyzontem saturacji”. Powyżej tej granicy w wodzie znajduje się wystarczająca ilość węglanów, by mogły się w niej rozwijać społeczności koralowców. W wodach średnich szerokości geograficznych oraz w wodach położonych bliżej biegunów, wiele tak zwanych zimnowodnych zbiorowisk koralowców występuje na głębokościach od 40 do 1000 metrów (około 130 do 3300 stóp) – w przeciwieństwie do ich ciepłowodnych odpowiedników, tropikalnych raf koralowych, które rzadko występują poniżej 100 metrów (330 stóp). Badania wykazały, że od około 1800 roku, zwiększona kwasowość podniosła horyzont nasycenia o około 50 do 200 metrów (około 160 do 660 stóp) w wodach średnich i polarnych. Ta zmiana wystarczy, by zagrozić zimnowodnym społecznościom koralowców, a niektórzy naukowcy obawiają się, że dodatkowe społeczności będą zagrożone, jeśli granica zbliży się do powierzchni oceanu. Spadek zimnowodnych morskich organizmów wapiennych spowodowałby spadek w budowie raf, a inne organizmy morskie, które zależą od koralowców jako siedliska i pożywienia, również by się zmniejszyły. Naukowcy przewidują również, że jeśli zakwaszenie oceanu miałoby wzrosnąć na całym świecie, ciepłowodne społeczności koralowe, które często dostarczają żywności i dochodów z turystyki ludziom, którzy żyją w ich pobliżu, doświadczyłyby podobnego losu.

W dodatku naukowcy przewidują, że redukcja populacji fitoplanktonu morskiego spowodowana wzrostem poziomu pH w oceanach wytworzy dodatnie sprzężenie zwrotne, które nasili globalne ocieplenie. Fitoplankton morski wytwarza siarczek dimetylu (DMS), gaz, który służy jako najbardziej znaczące źródło siarki w atmosferze ziemskiej. Siarka w górnej atmosferze Ziemi odbija część docierającego promieniowania słonecznego z powrotem w przestrzeń kosmiczną i w ten sposób powstrzymuje je przed ogrzewaniem powierzchni Ziemi. Modele przewidują, że do 2100 roku produkcja DMS zmniejszy się o około 18 procent w stosunku do poziomu sprzed epoki przemysłowej, co spowoduje dodatkowe wymuszenie radiacyjne odpowiadające wzrostowi temperatury atmosfery o 0,25°C (0,45°F).

John P. Rafferty