Океани перетнули критичну межу кислотності

Нове дослідження виявило, що глибокі океани перетнули критичну межу, яка загрожує їхній здатності забезпечувати поверхню їжею та киснем. Майже дві третини океану нижче 200 метрів, а також майже половина води вище цієї позначки перевищили безпечні рівні кислотності.

Результати дослідження, опубліковані у журналі Global Change Biology, показують серйозні зміни у хімічному складі океанів. Стів Віддікомб, директор з наукових питань Плімутської морської лабораторії Сполученого Королівства, назвав падіння рівня pH океану «бомбою сповільненої дії для морських екосистем та прибережної економіки».

Дослідження частково фінансувалося Національним управлінням океанічних та атмосферних досліджень США, федеральним агентством, яке стало об'єктом критики через свою роль у вивченні кліматичних змін.

Науковці використовували переглянуті оцінки доіндустріального стану насичення арагонітом та найсучасніші продукти даних-моделей для покращення оцінки планетарної межі закислення океану. Аналіз показав, що до 2020 року середні глобальні умови океану вже перетнули межу невизначеності закислення океану.

Дослідження було розширено на підповерхневий океан, що виявило критичну ситуацію. До 60 відсотків глобального підповерхневого океану на глибині до 200 метрів перетнули цю межу, порівняно з понад 40 відсотками глобального поверхневого океану.

Ці зміни призводять до значного скорочення придатних середовищ існування для важливих видів, що утворюють вапнякові структури. Дослідники зафіксували 43-відсоткове скорочення середовища існування для тропічних та субтропічних коралових рифів, до 61 відсотка для полярних птероподів та 13 відсотків для прибережних двостулкових молюсків.

Межа закислення океану базується на насиченні арагонітом, формі карбонату кальцію. Морські тварини використовують карбонат кальцію для формування раковин та коралових структур. Теорія полягає в тому, що якщо насичення арагонітом падає нижче одиниці, молюски та корали матимуть труднощі з побудовою структур з карбонату кальцію, від яких залежить їхнє виживання.

Визначення придатних рівнів насичення арагонітом ускладнюється значною природною мінливістю. Умови насичення арагонітом значно варіюються по всьому світу, з рівнями в тропічних регіонах, що більш ніж удвічі перевищують рівні в полярних регіонах.

Ці регіональні та сезонні градієнти існують через розчинність вуглекислого газу, залежну від температури, що дозволяє холоднішим водам високих широт зберігати більше CO2, разом з іншими факторами, включаючи циркуляцію вуглецю від поверхні в глибші води, мінеральні надходження з суші та розбавлення прісною водою.

Морське життя піддається впливу таких регіонально мінливих градієнтів, до яких воно еволюційно адаптувалося, що призводить до широкої мінливості спостережуваних реакцій на закислення океану в лабораторних експериментах. Однак загальний діапазон умов, які відчувають організми, також змінюється через закислення океану, що може ускладнити масштабування від експериментів з окремими видами до прогнозів екосистем.

Стан насичення арагонітом став ключовим показником закислення океану, відображаючи тенденції осадження та розчинення карбонату кальцію, а також його зв'язок з морськими організмами, що утворюють вапнякові структури. Глобальний середній поверхневий стан насичення арагонітом був обраний як показник закислення океану в оцінках планетарних меж.

Межа була встановлена на рівні 80 відсотків від доіндустріального значення стану насичення арагонітом, тобто 20-відсоткове зменшення від доіндустріального середнього показника поверхневого океану. Цей рівень був обраний на основі двох критеріїв: по-перше, щоб підтримувати поверхневі води високих широт вище недонасичення арагонітом, і по-друге, щоб забезпечити адекватні умови для більшості систем коралових рифів теплих вод.

Враховуючи додаткові міркування, дослідники пропонують переглянуту межу 10-відсоткового зменшення від доіндустріальних умов, яка більш адекватно запобігає ризику для морських екосистем та їхніх послуг. Цей показник був перевищений до 2000 року по всьому поверхневому океану.

Деякі критики зазначають, що встановлення граничної умови на рівні 80 відсотків від доіндустріального рівня може виглядати як припущення, враховуючи величезну природну мінливість та високу генетичну мобільність молюсків та коралів, багато з яких розмножуються, випускаючи величезну кількість мікроскопічних личинок.

Існують природні середовища з екстремальними умовами, такі як «шампанські рифи», ділянки океану, де постійне джерело вулканічного газу підтримує морську воду пересиченою вуглекислим газом, значно перевищуючи все, чого ми могли б досягти антропогенними викидами. Рибі та організми з раковинами можуть процвітати в таких надзвичайних рівнях CO2 в океані.