Nowe badanie wskazują, że proces zakwaszania oceanów jest około 10
krotnie szybszy niż miało to miejsce 55 milionów lat temu, na przełomie
eocenu i paleocenu, kiedy doszło do masowego wymierania gatunków
morskich. Jest prawdopodobne, że zmiana warunków chemicznych w
oceanach, na skutek spalania paliw kopalnych, może doprowadzić do nowej
fali wymierań.
Ocean. Fot. Celsias
W 2003 roku grupa badaczy na pokładzie statku JOIDES Resolution badała
dno morskie w rejonie południowego Atlantyku. Udało im się przewiercić
przez osady formujące się przez miliony lat. Ich głównym składnikiem
był węglan wapnia pochodzący z obumarłych organizmów jednokomórkowych –
taki sam, jak ten z którego zbudowane są słynne białe klify Dover w
Anglii. Ale kiedy naukowcy dotarli do poziomu sprzed 55 milionów lat,
pośród jednolicie białego osadu zauważyli cienką czerwoną warstwę.
Innymi słowy wielkie ilości organizmów formujących osady praktycznie
znikły w tym czasie z oceanów. Wielu naukowców sądzi dziś, że ta zmiana
spowodowana była nagłym spadkiem poziomu pH. Woda morska stała się tak
kwaśna, że dosłownie rozpuściła wapienne skorupki, z których zbudowana
była duża część gatunków morskich. Minęły setki tysięcy lat, zanim
morskie ekosystemy powróciły do równowagi.
Pokłady gliny, jakie załoga JOIDES Resolution wydobyła z dna mogą być
złowrogim ostrzeżeniem tego, co może czekać nas w przyszłości. Poprzez
pompowanie ogromnych ilości niezbilansowanej nadwyżki CO2 do atmosfery
już teraz sprawiamy, że poziom kwasowości oceanu zaczyna rosnąć.
Dzisiaj ,Ridgwell i Daniella Shmidt z uniwersytetu w Bristolu publikują
pracę w czasopiśmie Natural Geoscience, porównującą wydarzenia sprzed 55
milionów lat z tym, czego oceany doświadczają obecnie. Rezultaty ich
badań potwierdzają to, co naukowcy od dawna przypuszczali: dzisiejszy
proces zakwaszenia jest najszybszy spośród wszystkich, jakich udało się
odtworzyć geologom na podstawie skamieniałych próbek z ostatnich 65
milionów lat. Ridgwell szacuje, że obecne tempo zakwaszania zachodzi w
10 krotnie większym tempie niż to, które poprzedziło wielkie wymieranie
sprzed 55 milionów lat .
„W skali geologicznej jest to wydarzenie bezprecedensowe”, stwierdza
Ridgwell.
Wiele z dwutlenku węgla pochodzącego ze spalania paliw kopalnych
ostatecznie rozpuszcza się w oceanach. Gdyby nie to, efekt cieplarniany
byłby znacznie intensywniejszy. Ubocznym skutkiem tego procesu jest
jednak spadek pH wody morskiej.
Na powierzchni oceanu woda ma odczyn w zakresie 8-8.3 pH. Dla porównania
pH czystej wody to 7 , a kwasu żołądkowego około 2. Poziom pH cieczy
zależy od zawartości jonów wodorowych – im jest ich więcej, tym pH jest
niższe.
Ocenia się, że dwutlenek węgla, który został wyemitowany do atmosfery od
czasów rewolucji przemysłowej, już obniżył pH oceanów o 0.1. Wydaje się
to niewiele, lecz pH jest skalą logarytmiczną, co oznacza, że w cieczy o
pH wynoszącym 5 jest 10 razy więcej jonów wodorowych, niż w cieczy o pH
wynoszącym 6.
Badania wpływu zmiany poziomu pH na organizmy morskie zostały
przeprowadzone w warunkach laboratoryjnych. Ich rezultaty jednoznacznie
wskazują na szkodliwe działanie obniżonego pH na gatunki budujące swój
szkielet z węglanu wapnia. Niektóre z nich, jak na przykład koralowce są
podstawą złożonych ekosystemów morskich. Ich wyginięcie oznaczałoby
zagładę dla wielu innych organizmów.
Jednak same eksperymenty nie mogą wskazać jaka w rzeczywistości będzie
reakcja oceanów na zjawisko zakwaszania.
Jednym ze sposobów na uzyskanie większej ilości informacji jest
spojrzenie na przeszłość oceanów. Tak właśnie postąpili Ridgwell i
Shmidt w swoich badaniach. Na pierwszy rzut nie ma czym się martwić. Sto
milionów lat temu w atmosferze było pięciokrotnie więcej dwutlenku
węgla niż obecnie, a poziom pH był o 0.8 jednostek niższy. Mimo to w
wodzie roiło się od organizmów, których szkielety zbudowane z węglanu
wapnia w końcu wytworzyły wapienne formacje.
Ale jak zwykle bywa, diabeł tkwi w szczegółach. Tempo zmian poziomu CO2 w
atmosferze było nieporównywalnie mniejsze, niż ma to miejsce dzisiaj.
Wraz ze wzrostem temperatury, wzrastała ilość opadów, wskutek czego
więcej minerałów było spłukiwane z lądu do morza. Nawet przy niskim pH
woda zawierała dostateczną ilość rozpuszczonego węglanu wapnia, by
koralowce i inne organizmy mogły przetrwać.
Obecnie jednak pompujemy do atmosfery gazy cieplarniane w tempie, które
jest bezprecedensowe w historii Ziemi. Mechanizmy ujemnych sprzężeń
zwrotnych nie będą miały czasu zadziałać i skompensować nagłego spadku
pH.
Naukowcy sądzą, że 55 milionów lat temu Ziemia była świadkiem podobnych
zmian co teraz. Lee Kump i jego koledzy z Penn State szacują wielkość
węgla, która trafiła do atmosfery na 6800 miliardów ton w okresie około
10 tysięcy lat.
Nie wiadomo dokładnie, co wyzwoliło tak olbrzymie ilości węgla, ale
wydaje się, że spowodowało to drastyczną zmianę klimatu. Głównym
podejrzanym są tu oceaniczne pokłady hydratów metanu. Temperatura
wzrosła od 5 do 9 stopni. Wiele głębokomorskich gatunków wymarło,
prawdopodobnie na skutek obniżenia pH i będącego skutkiem reakcji metanu
z tlenem odtlenienia oceanu.
Katastrofa, jakiej doświadczyła planeta na przełomie paleocenu i eocenu
nie jest jednak idealną analogią zjawisk występujących współcześnie.
Temperatura była wówczas wyższa, a pH wody morskiej niższe.
Rozmieszczenie kontynentów oraz prądów morskich też się różniło od
dzisiejszego.
Ridgwell i Shmidt zbudowali komputerowe modele oceanów
odzwierciedlające ich stan współczesny oraz ten sprzed 55 milionów lat.
Poziomy pH uzyskane na podstawie symulacji bardzo dobrze pokrywały się z
rzeczywistymi wartościami, zarówno z obecnymi jak i z okresu eoceńskiej
katastrofy.
Na podstawie symulacji badacze doszli do wniosku, że dzisiejsze tempo
zakwaszania oceanów jest około 10 krotnie szybsze. Nie ma całkowitej
pewności jakie skutki wywrze to na morskie ekosystemy. Jest natomiast
prawdopodobne, że osady morskie, jakie odłożą się w najbliższych
stuleciach będą miały postać czerwonej gliny, jako rezultat degradacji
oceanicznych ekosystemów.
„Da to ludziom za kilkadziesiąt milionów lat coś, po czym będą mogli
rozpoznać naszą cywilizację” – zauważa Ridgwell.
Tłumaczenie Tomasz Kłoszewski
Źródło: Environment360
