Разбиране на окисляването на океаните: Глобална заплаха

Световният океан, покриващ над 70% от нашата планета, играе жизненоважна роля в регулирането на климата и поддържането на живота. Той поглъща значителна част от въглеродния диоксид (CO₂), отделян в атмосферата от човешката дейност. Макар това поглъщане да помага за смекчаване на последиците от изменението на климата, то си има висока цена: окисляване на океаните. Този феномен, често наричан „еднакво злият близнак на изменението на климата“, представлява сериозна заплаха за морските екосистеми и милиардите хора, които зависят от тях.

Какво е окисляване на океаните?

Окисляването на океаните е продължаващото намаляване на pH на световния океан, причинено главно от поглъщането на въглероден диоксид (CO₂) от атмосферата. Когато CO₂ се разтваря в морската вода, той реагира и образува въглеродна киселина (H₂CO₃). Този процес увеличава концентрацията на водородни йони (H⁺), като по този начин понижава pH на океана. Въпреки че океанът не става буквално киселинен (неговото pH остава над 7), терминът „окисляване“ точно описва преминаването към по-киселинни условия.

Казано по-просто: Повече CO₂ в атмосферата → Повече CO₂, погълнат от океана → Повишена киселинност в океана.

Химията зад окисляването на океаните

Химичните реакции, участващи в окисляването на океаните, могат да бъдат обобщени, както следва:

1. Разтваряне на CO₂: Въглеродният диоксид от атмосферата се разтваря в морската вода: CO_{2 (атмосфера)} ⇌ CO_{2 (морска вода)}
2. Образуване на въглеродна киселина: Разтвореният CO₂ реагира с водата, за да образува въглеродна киселина: CO_{2 (морска вода)} + H₂O ⇌ H₂CO₃
3. Образуване на бикарбонат: Въглеродната киселина се дисоциира на бикарбонатни йони и водородни йони: H₂CO₃ ⇌ HCO₃^- + H⁺
4. Образуване на карбонат: Бикарбонатните йони се дисоциират допълнително на карбонатни йони и водородни йони: HCO₃^- ⇌ CO₃^2- + H⁺

Увеличаването на водородните йони (H⁺) понижава pH, правейки океана по-киселинен. Освен това, повишената концентрация на водородни йони намалява наличността на карбонатни йони (CO₃^2-), които са от решаващо значение за морските организми, изграждащи черупки и скелети от калциев карбонат (CaCO₃).

Причини за окисляването на океаните

Основният двигател на окисляването на океаните е увеличаването на концентрациите на CO₂ в атмосферата поради човешки дейности, по-специално изгарянето на изкопаеми горива (въглища, нефт и природен газ), обезлесяването и промишлените процеси.

• Изгаряне на изкопаеми горива: Изгарянето на изкопаеми горива освобождава огромни количества CO₂ в атмосферата, надхвърляйки естествения капацитет на океана да го абсорбира без значителни химически промени.
• Обезлесяване: Горите действат като поглътители на въглерод, абсорбирайки CO₂ от атмосферата. Обезлесяването намалява капацитета на планетата да премахва CO₂, което води до повишени атмосферни концентрации.
• Промишлени процеси: Различни промишлени дейности, като производството на цимент, също отделят значителни количества CO₂.
• Промени в земеползването: Земеделието и урбанизацията също могат да допринесат за повишени емисии на CO₂.

Въздействия от окисляването на океаните

Окисляването на океаните има дълбоки и широкообхватни въздействия върху морските екосистеми и услугите, които те предоставят.

Въздействия върху морските организми

Най-значимото въздействие на окисляването на океаните е върху морските организми, които разчитат на калциев карбонат за изграждането на своите черупки и скелети. Те включват:

• Черупчести мекотели: Стридите, мидите и други черупчести мекотели трудно изграждат и поддържат черупките си в по-киселинни води. Това може да доведе до по-тънки, по-слаби черупки, повишена уязвимост към хищници и намалени темпове на растеж. Например, във фермите за аквакултури в Тихоокеанския северозапад (САЩ) стопаните на стриди са претърпели масова смъртност на ларви на стриди поради окисляването на океаните. Те е трябвало да въведат скъпи системи за пречистване на водата, за да смекчат последиците. Подобни предизвикателства срещат и стопаните на черупчести мекотели в световен мащаб, от Европа до Азия.
• Коралови рифове: Кораловите рифове, които вече са застрашени от изменението на климата и други стресови фактори, са особено уязвими към окисляването на океаните. Коралите използват калциев карбонат за изграждане на своите скелети, а окисляването на океаните затруднява този процес, което води до по-бавни темпове на растеж, повишена податливост на ерозия и избелване на коралите. Големият бариерен риф в Австралия, една от най-големите коралови рифови системи в света, претърпява значителна деградация поради окисляването на океаните и затоплянето на водите. Това застрашава биоразнообразието и туристическата индустрия, която разчита на рифа.
• Планктон: Някои видове планктон, основата на морската хранителна верига, също изграждат черупки от калциев карбонат. Окисляването на океаните може да повлияе на техния растеж, размножаване и оцеляване, с каскадни ефекти в цялата екосистема. Например, проучвания в Северния ледовит океан показват, че окисляването на океаните засяга способността на някои видове планктон да образуват черупките си, което потенциално нарушава цялата арктическа хранителна верига.
• Риби: Въпреки че рибите не изграждат черупки, окисляването на океаните все пак може да им повлияе. То може да наруши способността им да откриват хищници, да намират храна и да се размножават. Изследвания на риби-клоуни, например, показват, че окисляването на океаните може да наруши обонянието им, което ги прави по-уязвими към хищници.

Въздействия на ниво екосистема

Въздействията върху отделните видове могат да се разпространят в цели морски екосистеми, водейки до:

• Нарушения в хранителната верига: Промените в изобилието и видовия състав на планктона могат да нарушат цялата морска хранителна верига, засягайки рибните популации, морските бозайници и морските птици.
• Загуба на местообитания: Упадъкът на кораловите рифове води до загуба на местообитания за безброй морски видове, намалявайки биоразнообразието и устойчивостта на екосистемите.
• Промени в разпространението на видовете: С промяната на условията в океана, някои видове може да бъдат принудени да мигрират към по-подходящи местообитания, променяйки моделите на разпространение на видовете и потенциално водейки до конкуренция и конфликти.

Социално-икономически въздействия

Окисляването на океаните също има значителни социално-икономически последици:

• Рибарство: Намаляването на рибните популации и запасите от черупчести мекотели може да се отрази негативно на рибарството, засягайки продоволствената сигурност и поминъка на милиони хора по света. Например, общностите в Югоизточна Азия, които силно разчитат на рибарството, са особено уязвими към въздействията на окисляването на океаните.
• Аквакултури: Окисляването на океаните представлява голяма заплаха за аквакултурите, особено за отглеждането на черупчести мекотели, което потенциално води до икономически загуби и загуба на работни места.
• Туризъм: Деградацията на кораловите рифове и други морски екосистеми може да се отрази негативно на туризма, особено в крайбрежните региони, които разчитат на гмуркане, шнорхелинг и други дейности, свързани с морето. Малдивите, например, разчитат силно на туризма, съсредоточен около техните коралови рифове, което ги прави силно уязвими към въздействията на окисляването на океаните.
• Защита на крайбрежието: Здравите коралови рифове и находища на черупчести мекотели осигуряват естествена защита на крайбрежието, като смекчават енергията на вълните и намаляват ерозията. Техният упадък увеличава уязвимостта на крайбрежните общности към бури и покачване на морското равнище.

Измерване на окисляването на океаните

Учените използват различни методи за наблюдение на окисляването на океаните, включително:

• Измервания на pH: Директно измерване на pH с помощта на електронни сензори и химически индикатори.
• Измервания на CO₂: Измерване на концентрацията на разтворен CO₂ в морската вода.
• Измервания на алкалност: Измерване на буферния капацитет на океана, неговата способност да се противопоставя на промени в pH.
• Сателитни данни: Използване на сателитно дистанционно наблюдение за проследяване на цвета на океана и концентрациите на CO₂ на повърхността.
• Океански обсерватории: Разполагане на дългосрочни океански обсерватории, оборудвани със сензори за наблюдение на различни океански параметри, включително pH, CO₂ и температура.

Тези измервания са от решаващо значение за проследяване на напредъка на окисляването на океаните, разбиране на неговите въздействия и оценка на ефективността на стратегиите за смекчаване. Глобални инициативи като Глобалната мрежа за наблюдение на окисляването на океаните (GOA-ON) улесняват международното сътрудничество в наблюдението и изследването на окисляването на океаните.

Решения за окисляването на океаните

Справянето с окисляването на океаните изисква многостранен подход, който включва намаляване на емисиите на CO₂, възстановяване на морските екосистеми и разработване на стратегии за адаптиране.

Намаляване на емисиите на CO₂

Най-ефективният начин за борба с окисляването на океаните е да се намалят емисиите на CO₂ от човешки дейности. Това изисква глобални усилия за:

• Преход към възобновяема енергия: Преминаване от изкопаеми горива към възобновяеми енергийни източници като слънчева, вятърна и водна енергия. Германската програма Energiewende (енергиен преход) е пример за национални усилия за преминаване към възобновяема енергия.
• Подобряване на енергийната ефективност: Намаляване на потреблението на енергия чрез подобрен дизайн на сгради, транспортни системи и промишлени процеси.
• Намаляване на обезлесяването: Защита и възстановяване на горите за засилване на улавянето на въглерод. Държави като Коста Рика са постигнали значителен напредък в усилията за залесяване.
• Устойчиво земеделие: Прилагане на устойчиви земеделски практики, които намаляват емисиите и засилват улавянето на въглерод в почвите.
• Улавяне и съхранение на въглерод: Разработване и внедряване на технологии за улавяне на CO₂ от промишлени източници и съхраняването му под земята или на други места за дългосрочно съхранение.

Международни споразумения като Парижкото споразумение имат за цел да ограничат глобалното затопляне и да намалят емисиите на CO₂, но са необходими по-силни ангажименти и по-амбициозни действия.

Възстановяване на морските екосистеми

Възстановяването и защитата на морските екосистеми може да подобри тяхната устойчивост на окисляването на океаните и други стресови фактори.

• Възстановяване на коралови рифове: Прилагане на проекти за възстановяване на коралови рифове, като отглеждане на корали и стабилизиране на рифове, за да се помогне на увредените рифове да се възстановят. Различни проекти по света, включително в Карибите и Югоизточна Азия, активно участват във възстановяването на коралови рифове.
• Възстановяване на морска трева: Възстановяване на легла от морска трева, които могат да абсорбират CO₂ от водата и да осигурят местообитание за морския живот. Проекти за възстановяване на морска трева се провеждат на различни места, включително в залива Чесапийк в Съединените щати и в крайбрежните райони на Австралия.
• Възстановяване на стридни рифове: Възстановяване на стридни рифове, които могат да филтрират вода, да осигурят местообитание и да предпазват от енергията на вълните. Фондацията за залива Чесапийк активно участва във възстановяването на стридни рифове в залива Чесапийк.
• Морски защитени зони: Създаване на морски защитени зони за защита на критични местообитания и биоразнообразие. Държави по света са създали морски защитени зони, вариращи от малки крайбрежни резервати до големи океански светилища.

Разработване на стратегии за адаптиране

Докато смекчаването е от решаващо значение, са необходими и стратегии за адаптиране, за да се помогне на морските организми и човешките общности да се справят с въздействията на окисляването на океаните.

• Селективно развъждане: Развъждане на черупчести мекотели и други морски организми, които са по-устойчиви на окисляването на океаните. Изследователите работят например върху развъждането на по-устойчиви стриди в условията на предизвикателствата, свързани с окисляването на океаните.
• Управление на качеството на водата: Прилагане на практики за управление на качеството на водата за намаляване на замърсяването и оттока на хранителни вещества, които могат да влошат окисляването на океаните.
• Иновации в аквакултурите: Разработване на иновативни техники в аквакултурите, които могат да смекчат въздействията на окисляването на океаните, като например използването на буферни агенти за повишаване на pH на морската вода.
• Крайбрежно планиране: Прилагане на политики за крайбрежно планиране, които отчитат въздействията на окисляването на океаните и покачването на морското равнище.
• Диверсификация на поминъка: Подпомагане на общностите, които разчитат на рибарството и аквакултурите, да диверсифицират своя поминък, за да намалят уязвимостта си към въздействията на окисляването на океаните.

Ролята на отделния човек

Въпреки че окисляването на океаните е глобален проблем, който изисква международно сътрудничество, отделните хора също могат да играят роля в справянето с това предизвикателство.

• Намалете своя въглероден отпечатък: Предприемете стъпки за намаляване на вашия въглероден отпечатък, като пестите енергия, използвате обществен транспорт, ядете по-малко месо и подкрепяте устойчиви бизнеси.
• Подкрепяйте устойчиви морски дарове: Избирайте устойчиви варианти на морски дарове, които са уловени по екологично отговорен начин.
• Образовайте себе си и другите: Научете повече за окисляването на океаните и споделете знанията си с другите.
• Подкрепяйте организации, работещи за борба с окисляването на океаните: Дарете или доброволствайте в организации, които работят за справяне с окисляването на океаните и защита на морските екосистеми.
• Застъпвайте се за промени в политиката: Свържете се с вашите избрани представители и ги призовете да подкрепят политики, които намаляват емисиите на CO₂ и защитават нашите океани.

Заключение

Окисляването на океаните е сериозна и нарастваща заплаха за морските екосистеми и милиардите хора, които зависят от тях. Като разбираме причините, въздействията и решенията за окисляването на океаните, можем да предприемем действия за защита на нашите океани и да осигурим устойчиво бъдеще за всички. Времето за действие е сега. Трябва да работим заедно, като индивиди, общности и нации, за да намалим емисиите на CO₂, да възстановим морските екосистеми и да разработим стратегии за адаптиране. Здравето на нашите океани и благосъстоянието на нашата планета зависят от това.

За допълнително четене

• Програма на NOAA за окисляване на океаните
• EPA за окисляването на океаните
• Специален доклад на IPCC за океана и криосферата в променящия се климат