فهم تحمض المحيطات: تهديد عالمي

تلعب محيطات العالم، التي تغطي أكثر من 70% من كوكبنا، دورًا حيويًا في تنظيم المناخ والحفاظ على الحياة. تمتص المحيطات جزءًا كبيرًا من ثاني أكسيد الكربون (CO₂) الذي تطلقه الأنشطة البشرية في الغلاف الجوي. وفي حين أن هذا الامتصاص يساعد في التخفيف من آثار تغير المناخ، إلا أنه يأتي بثمن باهظ: تحمض المحيطات. هذه الظاهرة، التي غالبًا ما يطلق عليها "التوأم الشرير لتغير المناخ"، تشكل تهديدًا خطيرًا للنظم البيئية البحرية ومليارات البشر الذين يعتمدون عليها.

ما هو تحمض المحيطات؟

تحمض المحيطات هو الانخفاض المستمر في درجة الحموضة (pH) لمحيطات الأرض، والناتج بشكل أساسي عن امتصاص ثاني أكسيد الكربون (CO₂) من الغلاف الجوي. عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون في مياه البحر، يتفاعل لتكوين حمض الكربونيك (H₂CO₃). هذه العملية تزيد من تركيز أيونات الهيدروجين (H⁺)، وبالتالي تخفض درجة حموضة المحيط. على الرغم من أن المحيط لا يصبح حمضيًا بالمعنى الحرفي (حيث تظل درجة حموضته أعلى من 7)، إلا أن مصطلح "التحمض" يصف بدقة التحول نحو ظروف أكثر حمضية.

ببساطة: المزيد من CO₂ في الغلاف الجوي ← المزيد من CO₂ تمتصه المحيطات ← زيادة الحموضة في المحيط.

الكيمياء وراء تحمض المحيطات

يمكن تلخيص التفاعلات الكيميائية المشاركة في تحمض المحيطات على النحو التالي:

1. ذوبان CO₂: يذوب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي في مياه البحر: CO_{2 (atmosphere)} ⇌ CO_{2 (seawater)}
2. تكوين حمض الكربونيك: يتفاعل CO₂ المذاب مع الماء لتكوين حمض الكربونيك: CO_{2 (seawater)} + H₂O ⇌ H₂CO₃
3. تكوين البيكربونات: يتفكك حمض الكربونيك إلى أيونات بيكربونات وأيونات هيدروجين: H₂CO₃ ⇌ HCO₃^- + H⁺
4. تكوين الكربونات: تتفكك أيونات البيكربونات أيضًا إلى أيونات كربونات وأيونات هيدروجين: HCO₃^- ⇌ CO₃^2- + H⁺

إن الزيادة في أيونات الهيدروجين (H⁺) تخفض درجة الحموضة، مما يجعل المحيط أكثر حمضية. علاوة على ذلك، فإن زيادة تركيز أيونات الهيدروجين تقلل من توافر أيونات الكربونات (CO₃^2-)، وهي ضرورية للكائنات البحرية التي تبني أصدافها وهياكلها من كربونات الكالسيوم (CaCO₃).

أسباب تحمض المحيطات

المحرك الرئيسي لتحمض المحيطات هو الزيادة في تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بسبب الأنشطة البشرية، وخاصة حرق الوقود الأحفوري (الفحم والنفط والغاز الطبيعي)، وإزالة الغابات، والعمليات الصناعية.

• احتراق الوقود الأحفوري: يؤدي حرق الوقود الأحفوري إلى إطلاق كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، مما يتجاوز قدرة المحيط الطبيعية على امتصاصه دون حدوث تغييرات كيميائية كبيرة.
• إزالة الغابات: تعمل الغابات كمصارف للكربون، حيث تمتص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. تقلل إزالة الغابات من قدرة الكوكب على إزالة ثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى زيادة تركيزاته في الغلاف الجوي.
• العمليات الصناعية: تطلق الأنشطة الصناعية المختلفة، مثل إنتاج الأسمنت، كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون أيضًا.
• تغيرات استخدام الأراضي: يمكن أن تساهم الزراعة والتوسع العمراني أيضًا في زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

تأثيرات تحمض المحيطات

لتحمض المحيطات تأثيرات عميقة وبعيدة المدى على النظم البيئية البحرية والخدمات التي تقدمها.

التأثيرات على الكائنات البحرية

التأثير الأكبر لتحمض المحيطات يقع على الكائنات البحرية التي تعتمد على كربونات الكالسيوم لبناء أصدافها وهياكلها. وتشمل هذه:

• المحار: يواجه المحار والرخويات وبلح البحر وغيرها من الكائنات ذات الأصداف صعوبة في بناء أصدافها والحفاظ عليها في المياه الأكثر حمضية. يمكن أن يؤدي ذلك إلى أصداف أرق وأضعف، وزيادة التعرض للحيوانات المفترسة، وانخفاض معدلات النمو. في مزارع الاستزراع المائي في شمال غرب المحيط الهادئ (الولايات المتحدة الأمريكية)، على سبيل المثال، شهد مزارعو المحار نفوقًا هائلاً ليرقات المحار بسبب تحمض المحيطات. وقد اضطروا إلى تنفيذ أنظمة معالجة مياه مكلفة للتخفيف من الآثار. ويواجه مزارعو المحار على مستوى العالم تحديات مماثلة، من أوروبا إلى آسيا.
• الشعاب المرجانية: الشعاب المرجانية، المهددة بالفعل بتغير المناخ والضغوط الأخرى، معرضة بشكل خاص لتحمض المحيطات. يستخدم المرجان كربونات الكالسيوم لبناء هياكله، وتحمض المحيطات يجعل هذه العملية أكثر صعوبة، مما يؤدي إلى تباطؤ معدلات النمو، وزيادة القابلية للتآكل، وابيضاض المرجان. يشهد الحاجز المرجاني العظيم في أستراليا، وهو أحد أكبر أنظمة الشعاب المرجانية في العالم، تدهورًا كبيرًا بسبب تحمض المحيطات وارتفاع درجة حرارة المياه. وهذا يهدد التنوع البيولوجي وصناعة السياحة التي تعتمد على الشعاب المرجانية.
• العوالق (البلانكتون): أنواع معينة من العوالق، التي تشكل أساس الشبكة الغذائية البحرية، تبني أيضًا أصدافًا من كربونات الكالسيوم. يمكن أن يؤثر تحمض المحيطات على نموها وتكاثرها وبقائها على قيد الحياة، مع تأثيرات متتالية في جميع أنحاء النظام البيئي. على سبيل المثال، أظهرت الدراسات في المحيط المتجمد الشمالي أن تحمض المحيطات يؤثر على قدرة بعض أنواع العوالق على تكوين أصدافها، مما قد يعطل الشبكة الغذائية في القطب الشمالي بأكملها.
• الأسماك: على الرغم من أن الأسماك لا تبني أصدافًا، إلا أن تحمض المحيطات يمكن أن يؤثر عليها أيضًا. يمكن أن يضعف قدرتها على اكتشاف الحيوانات المفترسة، والعثور على الطعام، والتكاثر. أظهرت الأبحاث على أسماك المهرج، على سبيل المثال، أن تحمض المحيطات يمكن أن يعطل حاسة الشم لديها، مما يجعلها أكثر عرضة للحيوانات المفترسة.

التأثيرات على مستوى النظام البيئي

يمكن أن تنتشر التأثيرات على الأنواع الفردية عبر النظم البيئية البحرية بأكملها، مما يؤدي إلى:

• اضطرابات الشبكة الغذائية: يمكن أن تؤدي التغييرات في وفرة العوالق وتكوين الأنواع إلى تعطيل الشبكة الغذائية البحرية بأكملها، مما يؤثر على أعداد الأسماك والثدييات البحرية والطيور البحرية.
• فقدان الموائل: يؤدي تدهور الشعاب المرجانية إلى فقدان الموائل لعدد لا يحصى من الأنواع البحرية، مما يقلل من التنوع البيولوجي ومرونة النظام البيئي.
• التغيرات في توزيع الأنواع: مع تغير ظروف المحيط، قد تضطر بعض الأنواع إلى الهجرة إلى موائل أكثر ملاءمة، مما يغير أنماط توزيع الأنواع ويحتمل أن يؤدي إلى المنافسة والصراع.

التأثيرات الاجتماعية والاقتصادية

لتحمض المحيطات أيضًا عواقب اجتماعية واقتصادية كبيرة:

• مصائد الأسماك: يمكن أن يؤثر انخفاض أعداد الأسماك والمخزونات البحرية سلبًا على مصائد الأسماك، مما يؤثر على الأمن الغذائي وسبل العيش لملايين الأشخاص في جميع أنحاء العالم. على سبيل المثال، المجتمعات في جنوب شرق آسيا التي تعتمد بشكل كبير على مصائد الأسماك معرضة بشكل خاص لتأثيرات تحمض المحيطات.
• الاستزراع المائي: يشكل تحمض المحيطات تهديدًا كبيرًا للاستزراع المائي، وخاصة تربية المحار، مما قد يؤدي إلى خسائر اقتصادية وفقدان الوظائف.
• السياحة: يمكن أن يؤثر تدهور الشعاب المرجانية والنظم البيئية البحرية الأخرى سلبًا على السياحة، خاصة في المناطق الساحلية التي تعتمد على الغوص والغطس وغيرها من الأنشطة البحرية. تعتمد جزر المالديف، على سبيل المثال، بشكل كبير على السياحة التي تتمحور حول شعابها المرجانية، مما يجعلها عرضة بشدة لتأثيرات تحمض المحيطات.
• حماية السواحل: توفر الشعاب المرجانية الصحية ومواطن المحار حماية ساحلية طبيعية عن طريق امتصاص طاقة الأمواج وتقليل التآكل. يزيد تدهورها من تعرض المجتمعات الساحلية للعواصف وارتفاع مستوى سطح البحر.

قياس تحمض المحيطات

يستخدم العلماء طرقًا مختلفة لمراقبة تحمض المحيطات، بما في ذلك:

• قياسات درجة الحموضة (pH): القياس المباشر لدرجة الحموضة باستخدام أجهزة استشعار إلكترونية ومؤشرات كيميائية.
• قياسات CO₂: قياس تركيز ثاني أكسيد الكربون المذاب في مياه البحر.
• قياسات القلوية: قياس قدرة المحيط على التخزين المؤقت، أي قدرته على مقاومة التغيرات في درجة الحموضة.
• بيانات الأقمار الصناعية: استخدام الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية لمراقبة لون المحيط وتركيزات ثاني أكسيد الكربون السطحية.
• المراصد المحيطية: نشر مراصد محيطية طويلة الأجل مزودة بأجهزة استشعار لمراقبة مختلف معايير المحيط، بما في ذلك درجة الحموضة وثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة.

هذه القياسات ضرورية لتتبع تقدم تحمض المحيطات، وفهم تأثيراته، وتقييم فعالية استراتيجيات التخفيف. تسهل المبادرات العالمية مثل الشبكة العالمية لمراقبة تحمض المحيطات (GOA-ON) التعاون الدولي في مراقبة وبحث تحمض المحيطات.

حلول لمشكلة تحمض المحيطات

تتطلب معالجة تحمض المحيطات نهجًا متعدد الأوجه يشمل تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، واستعادة النظم البيئية البحرية، وتطوير استراتيجيات التكيف.

تقليل انبعاثات CO₂

الطريقة الأكثر فعالية لمكافحة تحمض المحيطات هي تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الأنشطة البشرية. وهذا يتطلب جهدًا عالميًا من أجل:

• التحول إلى الطاقة المتجددة: التحول من الوقود الأحفوري إلى مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية. يعد برنامج "تحول الطاقة" (Energiewende) في ألمانيا مثالاً على جهد وطني للتحرك نحو الطاقة المتجددة.
• تحسين كفاءة الطاقة: تقليل استهلاك الطاقة من خلال تحسين تصميم المباني وأنظمة النقل والعمليات الصناعية.
• الحد من إزالة الغابات: حماية واستعادة الغابات لتعزيز عزل الكربون. أحرزت دول مثل كوستاريكا تقدمًا كبيرًا في جهود إعادة التحريج.
• الزراعة المستدامة: تنفيذ ممارسات زراعية مستدامة تقلل من الانبعاثات وتعزز عزل الكربون في التربة.
• احتجاز الكربون وتخزينه: تطوير ونشر تقنيات لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون من المصادر الصناعية وتخزينه تحت الأرض أو في مواقع تخزين أخرى طويلة الأجل.

تهدف الاتفاقيات الدولية مثل اتفاقية باريس إلى الحد من الاحترار العالمي وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، ولكن هناك حاجة إلى التزامات أقوى وإجراءات أكثر طموحًا.

استعادة النظم البيئية البحرية

يمكن أن يؤدي استعادة وحماية النظم البيئية البحرية إلى تعزيز قدرتها على الصمود في وجه تحمض المحيطات والضغوط الأخرى.

• استعادة الشعاب المرجانية: تنفيذ مشاريع استعادة الشعاب المرجانية، مثل زراعة المرجان وتثبيت الشعاب، لمساعدة الشعاب المتضررة على التعافي. تشارك مشاريع مختلفة في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك في منطقة البحر الكاريبي وجنوب شرق آسيا، بنشاط في استعادة الشعاب المرجانية.
• استعادة مروج الأعشاب البحرية: استعادة مروج الأعشاب البحرية، التي يمكنها امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الماء وتوفير موطن للحياة البحرية. يجري تنفيذ مشاريع استعادة الأعشاب البحرية في مواقع مختلفة، بما في ذلك خليج تشيسابيك في الولايات المتحدة وفي المناطق الساحلية في أستراليا.
• استعادة شعاب المحار: استعادة شعاب المحار، التي يمكنها تصفية المياه وتوفير الموائل والحماية من طاقة الأمواج. تشارك مؤسسة خليج تشيسابيك بنشاط في استعادة شعاب المحار في خليج تشيسابيك.
• المناطق البحرية المحمية: إنشاء مناطق بحرية محمية لحماية الموائل الحيوية والتنوع البيولوجي. أنشأت دول في جميع أنحاء العالم مناطق بحرية محمية، تتراوح من محميات ساحلية صغيرة إلى محميات محيطية كبيرة.

تطوير استراتيجيات التكيف

بينما يعد التخفيف أمرًا حاسمًا، هناك حاجة أيضًا إلى استراتيجيات تكيف لمساعدة الكائنات البحرية والمجتمعات البشرية على التعامل مع آثار تحمض المحيطات.

• التربية الانتقائية: تربية المحار والكائنات البحرية الأخرى الأكثر مقاومة لتحمض المحيطات. يعمل الباحثون على تربية محار أكثر مرونة، على سبيل المثال، في مواجهة تحديات تحمض المحيطات.
• إدارة جودة المياه: تنفيذ ممارسات إدارة جودة المياه لتقليل التلوث والجريان السطحي للمغذيات، والتي يمكن أن تؤدي إلى تفاقم تحمض المحيطات.
• ابتكارات الاستزراع المائي: تطوير تقنيات استزراع مائي مبتكرة يمكنها التخفيف من آثار تحمض المحيطات، مثل استخدام عوامل منظمة لرفع درجة حموضة مياه البحر.
• التخطيط الساحلي: تنفيذ سياسات التخطيط الساحلي التي تأخذ في الاعتبار آثار تحمض المحيطات وارتفاع مستوى سطح البحر.
• تنويع سبل العيش: مساعدة المجتمعات التي تعتمد على مصائد الأسماك والاستزراع المائي على تنويع سبل عيشها لتقليل تعرضها لآثار تحمض المحيطات.

دور الأفراد

على الرغم من أن تحمض المحيطات مشكلة عالمية تتطلب تعاونًا دوليًا، يمكن للأفراد أيضًا أن يلعبوا دورًا في مواجهة هذا التحدي.

• قلل من بصمتك الكربونية: اتخذ خطوات لتقليل بصمتك الكربونية عن طريق الحفاظ على الطاقة، واستخدام وسائل النقل العام، وتناول كميات أقل من اللحوم، ودعم الشركات المستدامة.
• دعم المأكولات البحرية المستدامة: اختر خيارات المأكولات البحرية المستدامة التي يتم حصادها بطريقة مسؤولة بيئيًا.
• ثقف نفسك والآخرين: تعلم المزيد عن تحمض المحيطات وشارك معرفتك مع الآخرين.
• دعم المنظمات التي تعمل على مكافحة تحمض المحيطات: تبرع أو تطوع مع المنظمات التي تعمل على معالجة تحمض المحيطات وحماية النظم البيئية البحرية.
• الدعوة إلى تغييرات في السياسات: اتصل بالمسؤولين المنتخبين وحثهم على دعم السياسات التي تقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وتحمي محيطاتنا.

الخاتمة

تحمض المحيطات هو تهديد خطير ومتزايد للنظم البيئية البحرية ومليارات البشر الذين يعتمدون عليها. من خلال فهم أسباب وتأثيرات وحلول تحمض المحيطات، يمكننا اتخاذ إجراءات لحماية محيطاتنا وضمان مستقبل مستدام للجميع. حان وقت العمل الآن. يجب أن نعمل معًا، كأفراد ومجتمعات ودول، لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، واستعادة النظم البيئية البحرية، وتطوير استراتيجيات التكيف. صحة محيطاتنا، ورفاهية كوكبنا، تعتمد على ذلك.

قراءات إضافية

• برنامج تحمض المحيطات التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)
• تحمض المحيطات من وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA)
• التقرير الخاص للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) حول المحيطات والغلاف الجليدي في مناخ متغير