Zmiany w oceanach

Oceany: zakwaszanie i inne zmiany

Oceany zajmują ¾ powierzchni Ziemi. Ze względu na ich olbrzymią bezwładność cieplną, zachodzące tam dotychczas zjawiska (pomijając może zanik lodów Arktyki) przebiegały dość powoli. Jednak zmiany w oceanach już się zaczęły, a ich następstwa mogą być bardzo poważne. Wprowadzenie mogą stanowić filmy, pokazujące ich przyczyny, rządzące zmianami procesy i skutki.

W oceanach zachodzi wiele procesów, wpływających na ich przyszłość:

Wzrost temperatury wód polarnych. W wyniku działania dodatniego sprzężenia zwrotnego pomiędzy wzrostem temperatury, a topnieniem lodu i zwiększonym pochłanianiem energii słonecznej zanika czapa lodowa Arktyki i wzrasta temperatura wód polarnych. Może to prowadzić nie tylko do osłabienia lub zaniku ogrzewającego Europę Prądu Zatokowego, lecz także cyrkulacji termohalinowej, będącej efektywnym mechanizmem usuwającym dwutlenek węgla z powierzchniowych warstw oceanu.

Spadek rozpuszczalności gazów w ocieplającej się wodzie. Woda o większej temperaturze gorzej rozpuszcza gazy. Może to prowadzić do odtlenienia wód mórz i oceanów.

Zakwaszanie oceanów. Większa koncentracja CO2 w atmosferze skutkuje rozpuszczaniem się tego gazu w wodzie. To właśnie oceany są głównym miejscem absorpcji i usuwania CO2 z powietrza. W ciągu godziny pochłaniają ponad milion ton tego gazu. W rezultacie następuje wzrost kwasowości (obniżenie pH) wody - tak, jakby oceany stawały się wodą gazowaną.

Czytaj więcej: cykl węglowy pl .

Już teraz nasza emisja dwutlenku węgla do atmosfery spowodowała wzrost kwasowości oceanów o około 30% (co odpowiada obniżeniu pH o 0.1), a przy przewidywanym wzroście emisji CO2 do atmosfery zmiany będą znacznie większe.

zakwaszanie-oceanow

Przewidywany wzrost kwasowości oceanów. W górnej części rysunku prognozowane emisje w miliardach ton węgla rocznie. W części środkowej koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze. W dolnej części zmiana współczynnika pH na różnych głębokościach w funkcji czasu. Dotychczas pH zmniejszyło się o 0.1 względem poziomu sprzed epoki przedprzemysłowej. Do końca stulecia pH w wodach powierzchniowych może się zmniejszyć o 0.5, a do końca XXII wieku nawet o 0.7. Widoczne jest stopniowe propagowanie się pH w głąb oceanu. Źródło: Killerinourmidest


zakwaszanie-oceanow-skala

Diagram obrazujący historyczne zmiany kwasowości oceanów z uwzględnieniem tempa zmian. Skala pozioma pokazuje atmosferyczną koncentrację CO2. Skala pionowa obrazuje skalę czasową, w jakiej zmieniała się kwasowość. Pionowe linie odpowiadają różnym współczynnikom pH wody (mały współczynnik pH oznacza środowisko bardziej kwasowe). Poziom 0 oznacza kwasowości oceanów poziom sprzed epoki przedprzemysłowej. Ciemne obszary oznaczają kwasowość wód oceanicznych w różnych epokach.
Obszar A odpowiada epoce lodowcowej, kiedy koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze była niższa, a pH oceanu wyższe o 0.1 niż obecnie, skala czasowa odpowiada tempu zmian 103-104 lat (czyli 1000 - 10000 lat).
Obszar B odpowiada okresowi sprzed 200-300 milionów lat, kiedy ilość dwutlenku węgla w atmosferze była bardzo wysoka, a pH oceanów było niższe o 0.4-0.6.
Obszar C to stan obecny, po 100-200 latach od rozpoczęcia masowej emisji CO2 do atmosfery współczynnik pH powierzchniowych warstw oceanu zmalał o 0.1.
Obszar D to stan, do którego zmierzamy w czasie 100-200 lat, ze współczynnikiem pH mniejszym o ~0.7, czyli charakteryzujący się 4 razy wyższą od pierwotnej kwasowością. Źródło: Killerinourminds.

W ciągu 100-200 lat, przenosząc węgiel (w formie CO2) z pokładów kopalnych do oceanu, zwiększymy ich kwasowość w stopniu większym niż w sposób naturalny zmieniała się w przeciągu 100-200 milionów lat.

Większość naukowców uważa, że taki wzrost kwasowości będzie miał negatywne konsekwencje, głównie dla organizmów budujące zewnętrzne wapienne szkieleciki i muszle, takich, jak koralowce i część planktonu. Należą do nich m.in. kokolitofory, korale, foraminifera, szkarłupnie, skorupiaki i mięczaki.

W normalnych warunkach kalcyt i aragonit (polimorficzne odmiany węglanu wapnia) są stabilne w wodach powierzchniowych, gdyż jony węglanowe stanowią w wodzie morskiej roztwór przesycony - jest ich więcej niż może się rozpuścić. Jednak, kiedy pH otoczenia spada, obniża się również koncentracja tych jonów, a kiedy stężenie jonów węglanowych spada poniżej stężenia roztworu nasyconego, struktury zbudowane z węglanu wapnia stają się podatne na rozpuszczenie w wodzie. Badania wykazały, że korale, kokolitofory, foraminifera i mięczaki, kiedy znajdują się w wodzie ze zwiększonym stężeniem CO2, zmniejszają swoje możliwości budowania szkieletów.

Czytaj: Zakwaszanie oceanów spowodowane wzrostem CO2 w atmosferze pl .

Wiele organizmów będzie miało problem, chociaż część badań wskazuje też, że niektóre gatunki (jak np. niektóre kokolity) mogą lepiej sobie radzić w zmienionych warunkach.

Wzrost temperatury wody. Wiele gatunków jest optymalnie dostosowanych do warunków, w jakich żyją. Dotyczy to różnych organizmów. Polipy koralowca pozbywają się glonów, które zapewniają im tlen, pożywienie oraz zdobią bajecznymi kolorami, kiedy temperatury wzrosną już o 1°C - następuje tzw. "wybielanie" koralowców. Przy wzroście temperatury o 2°C nastąpi masowe wymieranie koralowców. W wyjątkowo ciepłym 1998 roku wymarło kilkanaście procent koralowców.
Innym przykładem są organizmy takie jak kryl. Preferuje on zimne wody, a ogrzanie się wody może powodować ich zanik. Kryl stanowi ważne ogniwo łańcucha pokarmowego - jest on pożywieniem wielu gatunków zwierząt: ryb, ptaków, fok i uchatek, a nawet fiszbinowców. Zaburzenia, które powodują zmiany ilościowe populacji kryla, mogą mieć poważne konsekwencje dla całego ekosystemu (kaskada troficzna).

Izolacja powierzchniowych i głębinowych warstw wody. Woda ciepła jest lekka, a zimna gęsta - wzrost temperatury powierzchniowej warstwy wody prowadzi do jej separacji z warstwą głębinową. Im różnica temperatur jest większa, tym słabiej mieszają się ich wody. Tymczasem zimne wody oceaniczne niosą ze sobą składniki odżywcze dla planktonu żyjącego w nasłonecznionych wodach powierzchniowych. Zmniejszenie ich dostępności powoduje spadek populacji planktonu, będącego skutecznym środkiem na usuwanie dwutlenku węgla z przypowierzchniowych warstw wody, a w rezultacie - z atmosfery.

Destabilizacja pokładów hydratów metanu. Pod dnem oceanicznym znajdują się olbrzymie pokłady hydratów metanu. Ich destabilizacja oznaczałaby ryzyko odtworzenia scenariusza wielkiego wymierania życia na Ziemi, podobnie jak miało to już wcześniej miejsce.

Anoksja oceaniczna i pojawienie się warunków do rozwoju bakterii siarkowych. W specyficznych warunkach, np. w Morzu Czarnym, mogą zaistnieć warunki sprzyjające rozwojowi bakterii siarkowych, nie tolerujących środowiska tlenowego. Wielu naukowców uważa, że odtlenienie oceanów przyczyniło się już do wcześniejszych wielkich wymierań życia na Ziemi

W następnym artykule można przeczytać o prawie całkowitej zagładzie gatunków na Ziemi, które nastąpiły w przeszłości, a później o odnowieniu się życia na planecie. Proces zmian klimatu i wielkie wymieranie odbywało się cyklicznie.

Wykonanie PONG, grafika GFX RedFrosch.



logowanie | nowe konto