Acidificarea oceanelor

Scăderea estimată a valorii pH-ului la suprafața mării datorită dioxidului de carbon antropogen din atmosferă între aproximativ 1700 și anii 1990
Scăderea estimată a concentrației de ioni carbonat (CO 3 2− ) în apa de suprafață între anii 1700 și 1990

Scăderea valorii pH - ului a apei de mare este menționată ca acidifierea oceanelor . Este cauzată de absorbția dioxidului de carbon (CO 2 ) din atmosfera terestră . Pe lângă încălzirea globală , procesul este una dintre principalele consecințe ale emisiilor de dioxid de carbon la om. În timp ce dioxidul de carbon din atmosfera pământului duce fizic la creșterea temperaturilor pe pământ, acesta are un efect chimic în apa de mare prin formarea acidului carbonic din CO 2 și apă . Apa mării este ușor de bază . „Acidificarea” nu îl face acid, ci mai puțin bazic.

Consecințele acestei așa-numite. "Acidificare" se referă la primul organism kalkskelettbildende a cărui capacitate exo sau endoscheletele de a se forma, cu scăderea pH-ului scade. Deoarece aceste specii formează adesea baza lanțurilor alimentare din oceane, acest lucru poate avea consecințe grave asupra numeroaselor creaturi marine care depind de ele și, ca urmare, pentru oamenii care depind de aceste animale.

pH-ul oceanului

Valoarea pH-ului este definită pentru soluțiile diluate în mod ideal și, prin urmare, nu se aplică direct la apa sărată de mare. Pentru a putea furniza valori medii pentru apa de mare, trebuie folosite și modele pentru a simula un echilibru chimic al oceanului. În acest scop, trei modele diferite sunt utilizate în prezent cu scările rezultate, care se află la o distanță de până la 0,12 unități. Prin urmare, valorile medii pot fi comparate numai în cadrul modelului de bază.

Apa mării este ușor de bază, cu o valoare a pH-ului de aproximativ 8. Potrivit unui rezumat al Societății Regale Britanice , apa de suprafață a mărilor de astăzi are de obicei valori ale pH-ului cuprinse între 7,9 și 8,25 până la o adâncime de 50 m, cu o valoare medie de 8,08. Cele mai importante motive pentru fluctuațiile din acest interval sunt temperatura apei, flotabilitatea locală a apei adânci bogate în dioxid de carbon, precum și productivitatea biologică, care, acolo unde este ridicată, leagă mult dioxid de carbon în forma vieții marine și o transportă în straturi de apă mai adânci.

O modalitate de reconstituire a valorilor anterioare ale pH-ului este analiza sedimentelor. Din compoziția izotopică a hidroxizilor de bor se poate determina că valoarea pH-ului la suprafața mării a fost de aproximativ 7,4 ± 0,2 cu aproximativ 21 de milioane de ani în urmă, până când a ajuns la 8,2 ± aproximativ 7,5 milioane de ani în urmă, 0,2 a crescut. Deoarece valoarea pH-ului oceanelor este direct legată de concentrația de dioxid de carbon din atmosferă prin intermediul coeficientului Henry , concentrațiile de paleo-CO 2 pot fi, de asemenea, determinate în acest fel. Această valoare a rămas mai mult sau mai puțin constantă până la începutul acidificării oceanice ca urmare a apariției industrializării în secolul al XVIII-lea și a creșterii emisiilor de dioxid de carbon.

Ca urmare a emisiilor de dioxid de carbon uman, din care aproximativ un sfert este absorbit de oceanele lumii, aciditatea oceanelor a crescut cu aproape 30% de la începutul industrializării (începând cu 2016). Fără o reducere a emisiilor actuale de CO 2 , aciditatea oceanelor lumii s-ar dubla mai mult până în 2100. Potrivit celui de-al cincilea raport de evaluare al IPCC, acidificarea se desfășoară mai repede decât orice acidificare similară din ultimii 65 de milioane de ani, posibil în ultimii 300 de milioane de ani. Potrivit unui studiu din 2005 realizat de Universitatea Stanford , care presupune o valoare pre-industrială a pH-ului apei de mare de mică adâncime în medie 8,25, valoarea pH-ului a scăzut până la valoarea de 8,14 în medie datorită absorbției de dioxid de carbon. Un sondaj comun din SUA realizat de National Science Foundation (NSF), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) și United States Geological Survey (USGS) concluzionează că, înainte de industrializare, pH-ul mediu era de 8, 16, în scădere față de 8,05 în prezent. În ambele cazuri, acidificarea este atribuită emisiilor umane de dioxid de carbon și este estimată la 0,11 unități de pH.

Acidificarea are loc, de asemenea, în apropierea coastei sau în apropierea navelor prin aporturi de acid cauzate de oxizi de sulf și oxizi de azot (vezi ploile acide ). Acestea provin în principal din utilizarea combustibililor fosili și din agricultură. La nivel global, aceste intrări contribuie cu greu la acidificarea oceanelor.

Oceanele ca un bazin de carbon

Oceanele joacă în ciclul carbonului de pe pământ ca o scufundare de carbon un rol important, deoarece 70 la sută din suprafața pământului este acoperită de apă. Se estimează că 38.000 de  gigați (Gt) de carbon sunt depozitați în întreaga hidrosferă . Dioxidul de carbon trece datorită diferenței de CO 2 - presiune parțială în ocean. Un gaz curge întotdeauna din zona cu presiune parțială mai mare (atmosferă) în zona cu presiune mai mică (ocean). Dioxidul de carbon se dizolvă în mare până când presiunea parțială din atmosferă și din mare este aceeași. În schimb, scapă din nou atunci când presiunea în atmosferă este mai mică decât în ​​mare. Temperatura unei mări influențează și absorbția dioxidului de carbon, deoarece apa poate absorbi mai puțin dioxid de carbon pe măsură ce temperatura crește.

Carbonul absorbit din atmosferă este distribuit în ocean în câțiva ani în stratul mării iluminat de soare . Două mecanisme asigură atingerea unor adâncimi și mai mari. Cel mai important lucru este așa-numita pompă fizică de carbon : apa de suprafață bogată în carbon se răcește în Arctica , devine mai grea și se scufundă, apoi apa bogată în carbon este distribuită pe zone întinse în adâncurile oceanelor prin adâncul rece curenții benzii transportoare globale . Mai puțin importantă, dar nu neînsemnată, este așa-numita pompă biologică de carbon , în care carbonul se scufundă în regiuni mai adânci ca zăpada de mare (ploaie de particule biogene). Durează sute până la mii de ani pentru ca CO 2 antropogen absorbit din atmosferă să pătrundă oceanele în cele mai adânci straturi de apă și să le distribuie. Astăzi este detectabil până la o adâncime medie a apei de 1000 m. La monturile subacvatice , pe versanții continentali și în mări puțin adânci (de exemplu, în părți ale Mării Weddell ), CO 2 antropogen poate ajunge deja la fundul mării.

Cantitatea crescută de dioxid de carbon din atmosfera terestră în ultimii 200 de ani a dus la absorbția de către oceane a 118 ± 19 Gt de carbon sau 27% la 34% din emisiile antropogene de CO 2 . În 2006, 36,3 Gt de CO 2 suplimentar produs de oameni sau aproximativ 9,9 Gt de carbon au fost eliberate în atmosferă în întreaga lume . Inclusiv sursele naturale, hidrosfera absoarbe în prezent aproximativ 92 Gt de carbon atmosferic pe an. Aproximativ 90 Gt din acestea sunt eliberate din oceane și 2 ± 1 Gt sunt stocate. Un studiu publicat în 2003 a estimat absorbția carbonului oarecum mai precis în perioada 1980–1989 la 1,6 ± 0,4 Gt și între 1990 și 1999 la 2,0 ± 0,4 Gt pe an.

Proces chimic de acidificare

Diagrama de distribuție pentru formele disociate ale acidului carbonic în funcție de valoarea pH-ului din apa de mare

Dioxidul de carbon din aer se poate dizolva în apa de mare și este apoi în mare parte sub formă de diverși compuși anorganici, ale căror proporții relative reflectă pH-ul oceanelor. Carbonul anorganic se găsește în ocean până la aproximativ 1% în acid carbonic și dioxid de carbon, aproximativ 91% în ioni de hidrogen carbonat (HCO 3 - ) și aproximativ 8% în ioni carbonat (CO 3 2− ). Dioxidul de carbon dizolvat în apă este în echilibru cu ionii de hidrogen carbonat, carbonat și oxoniu (ioni hidroniu) prin următoarele ecuații de reacție :

Ionii de oxoniu (H 3 O + ) produși în acest proces determină scăderea valorii pH-ului, care este definită ca logaritmul decadic negativ al concentrației molare (mai precis: activitatea ) ionilor de oxoniu.

Acidularea cauzată de CO dizolvat 2 contracarează prezența carbonatului de calciu (CaCO 3 ), care lucrează cu carbonat acid și ioni de carbonat ca sistem tampon chimic (→ tampon soluție ) și , astfel , se leagă protoni:

La fel ca toți carbonații metalelor alcalino-pământoase , carbonatul de calciu este doar puțin solubil în apă. Carbonatul de calciu din apa de mare provine în esență din două surse, și anume sedimentele de pe fundul mării și intrarea din fluxul de apă dulce . Carbonatul intră în acesta din urmă prin degradarea rocilor calcaroase. Pentru ca sedimentul să contribuie la neutralizarea acidificării, carbonatul de calciu pe care îl conține trebuie dizolvat și transportat prin circulație de la fundul mării către straturi de apă mai înalte. Dacă se presupune că aportul legat de intemperii este constant în calculele modelului (cu 0,125  Gt pe an de carbon sub formă de carbonat), acidificarea oceanelor ar duce la o inversare a vitezei de formare a sedimentelor în câteva sute de ani. Doar după o perioadă de aproximativ 8000 de ani, aportul de carbonat de calciu legat de vreme ar putea compensa acest efect.

Cantități semnificative de carbonat de calciu din sediment sunt create de plancton care formează calcit , în special globigerine (un grup de foraminifere ), coccolitofori (un grup de alge calcaroase) și pteropode . De exemplu, în recifele de corali se formează cantități mai mici . Planctonul poate fi depus la fundul mării sub formă de sedimente biogene bogate în carbonat (nămol de var) dacă adâncimea apei nu este prea mare. Dacă, pe de altă parte, adâncimile de compensare a calcitului și a aragonitului pentru carbonații de calciu calcita și aragonitul sunt depășite, atunci acestea se dizolvă complet. Aceste adâncimi de compensare se deplasează în sus în cursul acidificării, astfel încât cantități mari de calcar se dizolvă pe fundul mării. Pentru aragonit, o creștere de la 400 m la 2500 m astăzi a fost determinată de la industrializare. Se preconizează o nouă creștere de 700 m până în 2050. Lizoclina , zona în care începe procesul de dizolvare, este situată la 300 până la 800 m deasupra adâncimii de compensare a calcitului . Ca rezultat, carbonații solizi, cum ar fi carbonatul de calciu, pot fi, de asemenea, dizolvați în zone mai puțin adânci până când soluția este din nou saturată cu ioni carbonat. Ecuația de reacție pentru soluția de var este:

Consecințe pentru viața marină și ecosistemul oceanic

În organismele marine care sunt expuse apei de mare cu un conținut crescut de CO 2 , are loc un proces care este foarte similar cu dizolvarea CO 2 în ocean. CO 2 poate migra nestingherit prin membranele celulare ca gaz și astfel modifică valoarea pH - ului celulelor corpului și a sângelui sau a hemolimfei . Schimbarea echilibrului natural acido-bazic trebuie compensată de organism, pe care unele specii de animale îl fac mai bine și altele mai rău. O schimbare permanentă a parametrilor acid-bazici din cadrul unui organism poate afecta creșterea sau fertilitatea și, în cel mai rău caz, poate pune în pericol supraviețuirea unei specii. În trecutul geologic, evenimentele de acidificare, care au fost mai puțin pronunțate decât acidificarea provocată de om de astăzi, au dus în mod repetat la scăderi severe ale diversității biologice sau ale extincțiilor în masă .

Deteriorarea coralilor

O insulă de corali din Pacific. Oceanele din ce în ce mai acide prezintă un risc pentru corali deoarece depind de formarea cojilor calcaroase

Soluția de dioxid de carbon încetinește încălzirea globală, dar acidificarea lentă rezultată a oceanelor poate avea consecințe grave pentru animalele cu un strat protector de carbonat de calciu (var), printre altele. Așa cum s-a descris mai sus, echilibrul chimic al oceanelor se schimbă în detrimentul ionilor de carbonat. Cu toate acestea, legătura lor cu calciu din apa de mare pentru a forma carbonat de calciu este de o importanță vitală pentru viața marină care formează coji de var. Un ocean devenind o piedica mai acida biomineralizarea de corali precum și microorganisme , cum ar fi melci de mare mici și zooplancton , cu toate că unele dintre aceste organisme cresc în mod specific pH - ului apei prin reducerea cantității dizolvate de dioxid de carbon atunci când cristalele de var sunt generate in lor celule proprii.

Alături de calcit, coralii produc aragonit, cea mai comună formă de var în mare. Aragonitul este o formă de var care este deosebit de ușor de dizolvat cu acid carbonic, ceea ce crește riscul pentru corali din oceanele din ce în ce mai acide. Într-un experiment efectuat la Universitatea Bar Ilan din Israel , coralii au fost expuși la apă acidificată artificial cu un pH de 7,3 până la 7,6. Acestea sunt valori pe care unii oameni de știință le consideră posibile în câteva secole, cu condiția ca conținutul atmosferic de CO 2 să crească de aproximativ cinci ori. După o lună în apa mai acidă, cojile calcaroase au început să se dezlipească de corali și, ca urmare, au dispărut complet. Ceea ce i-a surprins pe cercetători a fost că polipii din corali au supraviețuit. Când pH-ul a crescut din nou la 8,0-8,3 după 12 luni, polipii au început să se acumuleze din nou. Acest rezultat ar putea explica de ce coralii au reușit să supraviețuiască în ciuda epocilor anterioare cu o valoare a pH-ului apei de mare care le-a fost mai puțin favorabilă. În ciuda acestei descoperiri, cercetătorii vorbesc doar despre un posibil „refugiu” pentru corali și subliniază consecințele grave ale decalcificării asupra ecosistemelor în cauză. Un efect negativ al acidificării asupra creșterii a fost demonstrat și pentru coralii duri din genul Lophelia pertusa , care apar în sălbăticie la adâncimi cuprinse între 60 și 2100 m. Într-un experiment, rata de calcificare a acestor corali de apă rece a scăzut cu 30% și, respectiv, 56%, când pH-ul a fost redus cu 0,15 și 0,3 unități.

Este posibil ca alte organisme importante pentru formarea recifelor să sufere de acidificare. Într-un experiment de șapte săptămâni, algele roșii din familia Corallinaceae , care joacă un rol important în dezvoltarea recifelor de corali, au fost expuse apei de mare acidificate artificial. Comparativ cu grupul de comparație, algele din apa mai acidă au avut o scădere semnificativă a ratei de reproducere și a creșterii. Dacă valoarea pH-ului în oceane continuă să scadă, este probabil ca aceasta să aibă consecințe semnificative pentru recifele de corali afectate.

Mai multă viață marină

Larvele de portocala Clownfish ( Amphiprion percula ) reacționează la acidificarea oceanice cu un sens depreciat sau complet întreruptă de miros, care ar putea face dificilă sau chiar imposibil pentru ei să găsească habitate adecvate.

Grupul interguvernamental privind schimbările climatice ( Grupul interguvernamental privind schimbările climatice, IPCC ) este al patrulea raport de evaluare 2007, o „securitate medie” științifică pentru consecințele negative de la acidul care devine oceanele lumii pentru organismele producătoare de coji de calcit și dependente de speciile acestora. Într-un studiu realizat la Universitatea Kyoto , ariciul de mare a crescut sau a slăbit semnificativ mai lent în apă acidificată artificial, comparativ cu un grup de control ținut în condiții normale. Au fost mai puțin fertili, iar embrionii lor au câștigat dimensiunea și greutatea mult mai lent. La ariciul de mare din specia Heliocidaris erythrogramma , care sunt originari din apele Australiei de Sud, o valoare a pH-ului redusă experimental de 0,4 unități la 7,7 a dus la o capacitate reproductivă probabil redusă, determinată de viteza și mobilitatea reduse semnificativ a spermei. . Acest lucru ar putea reduce numărul de descendenți cu un sfert.

Rata de calcificare a midiilor ar putea scădea cu 25%, iar cea a stridiei din Pacific cu 10% până la sfârșitul secolului XXI . Oamenii de știință au ajuns la aceste valori urmând un scenariu specific al IPCC, care prevede o concentrație atmosferică de CO 2 de aproximativ 740  ppm până în 2100 . Peste o valoare limită de 1.800 ppm, cochilia midiei chiar începe să se dizolve, prin care biodiversitatea de pe litoral este în general pusă în pericol și există, de asemenea, o amenințare cu daune economice considerabile.

Culoarea turcoaz a apei în largul coastei Cornwall , cauzate de o floare de calcaros alga Emiiiania huxleyi . În timp ce E. huxleyi ar putea beneficia de acidificarea oceanelor, alga calcaroasă Gephyrocapsa oceanica , printre altele, are o mare importanță pentru ecosistemul oceanic și este amenințată de acidificare.

Lanțul alimentar oceanic se bazează pe plancton . În special algele coraline (așa-numitele Haptophyta ) sunt dependente de formarea unei cochilii calcaroase, pentru a supraviețui. Dacă acest lucru nu mai este posibil din cauza acidificării, ar putea avea consecințe de anvergură asupra lanțului alimentar al oceanelor. Un studiu publicat în 2004 de fostul Institut Leibniz pentru Științe Marine evidențiază numeroasele efecte complexe pe care o valoare a pH-ului mai scăzută le poate avea asupra planctonului, inclusiv poziția de pornire mai slabă pentru calcificarea organismelor animale comparativ cu fitoplanctonul (algele plutitoare). În același timp, se subliniază starea incertă a cercetării, care în prezent nu permite previziuni de anvergură despre dezvoltarea ecosistemelor întregi. O rată descrescătoare a calcificării a fost găsită în foraminiferele de ordinul Globigerinida din oceanul sudic . Foraminiferele unicelulare sunt responsabile pentru un sfert până la jumătate din fluxul total de carbon oceanic. În cadrul investigațiilor, greutatea cochiliei calcaroase a foraminiferelor Globigerina bulloides a fost redusă cu 30 până la 35% comparativ cu exemplarele moarte recuperate din sedimente. Consecințele unei scăderi suplimentare a pH-ului sunt considerate incerte.

Acidificarea nu înseamnă o restricție a habitatului lor pentru toată viața marină. În primul rând, cantitatea crescută de dioxid de carbon din mare duce, printre altele, la o mai bună fertilizare cu dioxid de carbon a plantelor marine. Deoarece efectul are efecte diferite asupra plantelor diferite și este asociat cu creșterea temperaturii apei și scăderea pH-ului, compoziția speciei se poate schimba la rândul său. La unele specii s-au observat răspunsuri surprinzătoare la alcalinitatea în scădere a mărilor. Pentru algele calcaroase Emiliania huxleyi , un studiu a arătat paradoxal o posibilă dublare a ratei sale de calcificare și fotosinteză, măsurată prin valorile pH-ului așa cum era de așteptat la un conținut atmosferic de CO 2 de 750 ppm în oceane. În același timp, se așteaptă o rată de creștere semnificativ mai mică. E. huxleyi deține o pondere de aproape 50% din pompa biologică de carbon a oceanelor și face o treime din producția de carbonat de calciu legată de ocean, făcându-l o specie cheie în ecosistem. Ca urmare a valorii pH-ului la suprafața mării, care a scăzut deja cu 0,1 unități, greutatea medie a acestor alge calcaroase a crescut cu 40% în ultimii 220 de ani. O investigație ulterioară a dezvăluit stele fragile de tipul Amphiura filiformis a crescut calcificarea în condiții de apă acidă, prin care stelele fragile au compensat condițiile mai nefavorabile. Cu toate acestea, această ajustare merge mână în mână cu scăderea masei musculare, o strategie care probabil nu este durabilă pe termen lung.

Studiile asupra influenței unei valori mai scăzute a pH-ului asupra animalelor marine mai mari au arătat că, de exemplu, icrele și larvele pot fi deteriorate. Testele au fost efectuate la valori de pH mult mai mici decât se poate aștepta în viitorul apropiat, astfel încât acestea să aibă o valoare informativă limitată.

Efecte asupra peștilor

Un efect asupra comportamentului peștilor este considerat neconfirmat și este pus la îndoială deoarece experimentele inițiale care au constatat efectul sunt suspectate că sunt frauduloase, multe experimente ulterioare nu au fost orbite și un experiment mai bine conceput care arată comportamentul la înot al peștilor prin software în loc de Leasing. oamenii judecă și filmează pentru a clarifica frauda nu au găsit niciun efect.

Într-un studiu asupra rechinilor pisici adder puff s-a arătat că acidificarea crescândă a oceanelor ar putea avea un efect negativ asupra structurilor la scară ale rechinilor .

Dezvoltare actuală și viitoare

Datorită solubilității diferite în funcție de temperatură, acidificarea oceanelor este mai mare în regiunile polare, deoarece apa rece poate dizolva mai mult dioxid de carbon decât apa caldă (a se vedea: Dependența de temperatură a constantei lui Henry ). Valoarea pH-ului poate fi, de asemenea, supusă fluctuațiilor regionale și sezoniere, de exemplu datorită modificărilor curenților oceanici sau proceselor biogeochimice. Aceste influențe trebuie separate de tendința seriilor individuale de măsurare cauzate de emisiile de gaze cu efect de seră. Într-un studiu detaliat de opt ani de pe Insula SUA Tatoosh , în apropierea Peninsulei Olimpice din statul Washington , valoarea pH-ului local a fluctuat semnificativ mai mult în timpul zilei și în cursul anului decât se presupunea anterior, și anume cu până la o unitate de pH într-un an și cu 1,5 unități în perioada de studiu 2000–2007. În același timp, pH-ul general a scăzut semnificativ, cu o medie de -0,045 unități pe an, semnificativ mai rapid decât calculat de modele. Aceste reduceri au avut un efect vizibil asupra biologiei locale. Cele California midii , midii și lipitori au scăzut în secvență, în timp ce diverse lipitori și unele specii de alge au crescut.

Fără efectul scufundării oceanelor, concentrația atmosferică a dioxidului de carbon ar fi cu 55 ppm mai mare astăzi, adică cel puțin 466 ppm în loc de actualul 411 ppm. Pe o perioadă de secole, oceanele ar trebui să poată absorbi între 65 și 92% din emisiile antropogene de CO 2 . Cu toate acestea, fenomene precum un factor Revelle în creștere asigură că odată cu creșterea temperaturilor și cu o proporție tot mai mare de CO 2 atmosferic , capacitatea oceanului de a absorbi carbonul scade. Până în 2100, capacitatea de absorbție a apei pentru CO 2 este probabil să scadă cu aproximativ 7-10%. Încălzirea apei de mare duce, de asemenea, la absorbția redusă a dioxidului de carbon, probabil cu 9-14% până la sfârșitul secolului XXI.

În general, conform calculelor modelului, capacitatea oceanelor de a scufunda este probabil să scadă cu aproximativ 5-16% până la sfârșitul secolului XXI. Există dovezi că este posibil ca acest proces să fi început deja. În raport cu absorbția teoretic așteptată, Oceanul Sudic pare să fi consumat prea puțin 0,08 Gt de carbon pe an între 1981 și 2004. Acest lucru este deosebit de important deoarece mările la sud de 30 ° S (Oceanul de Sud este la sud de 60 ° S) absorb între o treime și jumătate din dioxidul de carbon legat de oceane la nivel mondial. În Atlanticul de Nord , capacitatea de absorbție nu numai că a slăbit teoretic, ci a scăzut de fapt între 1994-1995 și 2002-2005 cu mai mult de 50% sau cu aproximativ 0,24 Gt de carbon. Acest lucru indică o capacitate tampon semnificativ redusă a mării pentru dioxidul de carbon atmosferic. În ambele cazuri, schimbările de vânt sau o scădere a amestecului de apă de suprafață și adânc sunt susceptibile de a fi responsabile pentru declin.

Dacă concentrația atmosferică de CO 2 se dublează comparativ cu nivelul pre-industrial de 280 ppm (părți pe milion), se așteaptă o scădere suplimentară a valorii pH-ului la 7,91, cu o triplare la 7,76 sau aproximativ 0,5 puncte. Până la sfârșitul secolului 21, valoarea pH-ului în oceane este de așteptat să fie mai mică decât a fost de cel puțin 650.000 de ani. Dacă perioada estimării este prelungită cu câteva secole în viitor, pare posibilă scăderea valorii pH-ului cu până la 0,7 puncte. Acest scenariu în cel mai rău caz presupune că majoritatea combustibililor fosili rămași sunt consumați, inclusiv evenimente împrăștiate non-arabile . Aceasta ar fi probabil mai acidificată ca niciodată în ultimii 300 de milioane de ani, cu posibila excepție a evenimentelor catastrofale rare și extreme. O astfel de stare ipotetică ar fi greu reversibilă la scara timpului uman; ar dura cel puțin câteva zeci de mii de ani până când valoarea pH-ului preindustrial va fi atinsă din nou în mod natural, dacă este deloc.

Acidificarea oceanelor și evenimentele de extincție în masă din istoria Pământului

Trei dintre cele cinci extincții de masă majore din fanerozoic au fost asociate cu creșteri rapide ale concentrațiilor de dioxid de carbon atmosferic, care s-au datorat probabil vulcanismului intens al marilor provincii magmatice combinat cu disocierea termică a hidratului de metan . Cercetările geo-științifice s-au concentrat inițial pe consecințele posibilelor efecte climatice asupra biodiversității, până când un studiu din 2004 a arătat legătura dintre dispariția în masă la sfârșitul triasicului și reducerea saturației de calciu din oceane, ca urmare a concentrațiilor crescute de CO 2 vulcanice . Extincția în masă la granița triasic-jurasică este un exemplu bine documentat al unui eveniment de extincție marină din cauza acidificării oceanelor, deoarece activitățile vulcanice, modificările raportului izotopului de carbon, scăderea sedimentării carbonatelor și extincția speciilor marine coincid exact în secvența stratigrafică și, de asemenea, selectivitatea așteptată a avut loc în modelul de dispariție, care a afectat în principal speciile cu schelete aragonitice groase . Pe lângă extincția în masă a triasicului final, acidificarea oceanelor este discutată și ca o cauză a dispariției marine la sfârșitul Permianului și la granița Cretacic-Paleogen .

Alte articole

Publicații

Link-uri web

Engleză:

Dovezi individuale

  1. a b c d John Raven și colab.: Acidificarea oceanului datorită creșterii dioxidului de carbon atmosferic . Royal Society document de politici 12/05, iunie 2005 (PDF, 1,1 MB)
  2. a b c d Consiliul consultativ german pentru schimbări globale: viitorul mărilor - prea cald, prea înalt, prea acid . Raport special, Berlin 2006. (PDF, 3,5 MB) ( Memento din 27 ianuarie 2007 în Internet Archive )
  3. ^ RE Zeebe, D. Wolf-Gladrow: CO 2 în apă de mare: echilibru, cinetică, izotopi . Elsevier Science, Amsterdam 2001, ISBN 0-444-50946-1 .
  4. Vezi și în limba engleză Wikipedia secțiunea Apă de mare din articolul pH .
  5. Arthur J. Spivack, Chen-Feng You, Jesse Smith: Rapoartele izotopului borului foraminiferal ca un proxy pentru pH-ul oceanului de suprafață în ultimii 21 Myr. În: Natura . Vol. 363, 1993, pp. 149-151, 13 mai 1993, doi : 10.1038 / 363149a0 .
  6. Mojib Latif : Obținem clima sincronizată? , în: Klaus Wiegandt (Ed.), Curajul pentru durabilitate. 12 căi în viitor . Frankfurt pe Main 2016, 80-112, pp. 106f.
  7. ^ Al cincilea raport de evaluare al IPCC , citat din: Stefan Rahmstorf , Katherine Richardson : Cât de amenințate sunt oceanele? , în: Klaus Wiegandt (Ed.), Curajul pentru durabilitate. 12 căi în viitor . Frankfurt pe Main 2016, 113-146, p. 127.
  8. ^ Mark Z. Jacobson : Studierea acidificării oceanului cu scheme numerice stabile și conservatoare pentru schimbul aer-ocean neechilibru și chimia echilibrului oceanului. În: Journal of Geophysical Research . Vol. 110, 2005, D07302, doi : 10.1029 / 2004JD005220 (text complet gratuit).
  9. ^ A b c NSF, NOAA și USGS: Impactul acidificării oceanelor asupra recifelor de corali și a altor calcifiere marine: un ghid pentru cercetări viitoare. 2006. (PDF, 9,9 MB) ( Memento din 20 iulie 2011 în Arhiva Internet )
  10. Scott C. Doney, Victoria J. Fabry, Richard A. Feely, Joan A. Kleypas: Ocean Acidification: the other CO 2 Problem . În: Revizuiri anuale de științe marine . Ianuarie 2009, p. 214 , doi : 10.1146 / annurev.marine.010908.163834 .
  11. M. Hoppema: Marea Weddell contribuie semnificativ la nivel mondial la sechestrarea dioxidului de carbon natural în mare adâncime. În: Cercetări în adâncime. I, 2004, Vol. 51, pp. 1169-1177, doi : 10.1016 / j.dsr.2004.02.011 .
  12. a b Christopher L. Sabine, Richard A. Feely, Nicolas Gruber și alții: The Oceanic Sink for Anthropogenic CO 2 . În: Știință . Vol. 305, nr. 5682, 2004, pp. 367-371, doi : 10.1126 / science.1097403 . (PDF) ( Memento din 6 iulie 2007 în Arhiva Internet )
  13. Josep Canadell, Corinne Le Quéré , Michael Raupach, Christopher Field, Erik Buitenhuis, Philippe Ciais, Thomas Conway, Nathan Gillett, R. Houghton, Gregg Marland: Contribuții la accelerarea creșterii atmosferice a CO 2 din activitatea economică, intensitatea carbonului și eficiența chiuvete naturale. În: Proceedings of the National Academy of Sciences . 2007, (on - line, PDF, 389 kB) ( memento al originalului din 09 aprilie 2008 în Internet Archive ) Info: Arhiva link - ul a fost introdus în mod automat și nu a fost încă verificată. Vă rugăm să verificați linkul original și arhivă conform instrucțiunilor și apoi eliminați această notificare. @ 1@ 2Șablon: Webachiv / IABot / www.pnas.org
  14. Ben I. McNeil, Richard J. Matear, Robert M. Key și colab.: Absorbția antropogenă a CO 2 de către ocean pe baza setului de date globale cu clorofluorocarbon. În: Știință . Vol. 299, nr. 5604, 2003, pp. 235-239, 10 ianuarie, doi : 10.1126 / science.1077429 .
  15. D. Archer, H. Kheshgi, Ernst Maier-Reimer: dinamica combustibilului fosil CO 2 Neutralizarea de către Marine CaCO 3 . În: Cicluri biogeochimice globale. Vol. 12, nr. 259-276, 1998. (online)
  16. Toste Tanhua, Arne Körtzinger, Karsten Friis și alții: o estimare a inventarului antropogen de CO 2 din modificările decenale ale conținutului de carbon oceanic. În: Proceedings of the National Academy of Sciences . Vol. 104, nr. 9, 2007, pp. 3037-3042, doi : 10.1073 / pnas.0606574104 .
  17. Vezi și: Simone Ulmer: Oceanele - un stoc subestimat de CO <sub> 2 </sub>? ( Memento din 5 martie 2007 în Arhiva Internet ) În: Neue Zürcher Zeitung. 27 februarie 2007.
  18. a b Richard A. Feely, Christopher L. Sabine, Kitack Lee și alții: Impactul antropogenului CO 2 asupra sistemului CaCO 3 în oceane. În: Știință . Vol. 305, nr. 5682, 2004, pp. 362-366, doi : 10.1126 / science.1097329 .
  19. World Ocean Review Influența pH-ului asupra metabolismului organismelor marine. 2010.
  20. Stefan Rahmstorf , Katherine Richardson : Cât de amenințate sunt oceanele? , în: Klaus Wiegandt (Ed.), Curajul pentru durabilitate. 12 căi în viitor . Frankfurt pe Main 2016, 113-146, p. 128.
  21. James C. Orr, Victoria J. Fabry, Olivier Aumont și colab.: Acidificarea oceanică antropogenă în secolul XXI și impactul acesteia asupra organismelor calcifiante. În: Natura . Vol. 437, 29 septembrie 2005, pp. 681-686, doi : 10.1038 / nature04095 .
  22. Biomineralizarea cuvintelor cheie: Trucurile producătorilor de var. pe: scinexx.de , 15 ianuarie 2005.
  23. Gabriela Negrete-García, Nicole S. Lovenduski, Claudine Hauri, Kristen M. Krumhardt, Siv K. Lauvset: Apariția bruscă a unui orizont de saturație de aragonit superficial în Oceanul de Sud. În: Schimbările climatice ale naturii. 9, 2019, p. 313, doi : 10.1038 / s41558-019-0418-8 .
  24. ^ A b Ken Caldeira , Michael E. Wickett: Oceanografie: carbon antropogen și pH oceanic. În: Natura . Vol. 425, 2003, p. 365, doi : 10.1038 / 425365a .
  25. Maoz Fine, Dan Tchernov : speciile de corali scleractinieni supraviețuiesc și se recuperează după descalcificare. În: Știință . Vol. 315, nr. 5820, p. 1811, 30 martie 2007, doi : 10.1126 / science.1137094 .
  26. C. Maier, J. Hegeman, MG Weinbauer, J.-P. Gattuso: Calcificarea coralului de apă rece Lophelia pertusa , sub pH ambiant și redus . În: Biogeosciences . 6, 2009, pp. 1671-1680. (pe net)
  27. Ilsa B. Kuffner, Andreas J. Andersson, Paul L. Jokiel, Ku'ulei S. Rodgers, Fred T. Mackenzie: Scăderea abundenței algelor coraline crustoase datorită acidificării oceanului. În: Nature Geoscience . publicat online la 23 decembrie 2007, doi : 10.1038 / ngeo100 . A se vedea, de asemenea , comunicatul de presă al US Geological Survey privind acest studiu.
  28. Philip L. Munday, Danielle L. Dixson, Jennifer M. Donelson și colab.: Acidificarea oceanelor afectează discriminarea olfactivă și capacitatea de aderare a unui pește marin . În: Proceedings of the National Academy of Sciences . Vol. 106, nr. 6, 10 februarie 2009, pp. 1848-1852, doi : 10.1073 / pnas.0809996106 .
  29. Grupul interguvernamental privind schimbările climatice: Schimbările climatice 2007: Impactul schimbărilor climatice, adaptarea și vulnerabilitatea. Rezumat pentru factorii de decizie politică. 2007. (PDF; 946 kB)
  30. Shirayama Yoshihisa, Haruko Kurihara, Hisayo Thornton și alții: Impacturi asupra vieții oceanului într-o lume cu conținut ridicat de CO 2 . Laboratorul biologic marin Seto, Universitatea Kyoto, 2004, prezentare PowerPoint.
  31. Jon N. Havenhand, Fenina-Raphaela Buttler, Michael C. Thorndyke, Jane E. Williamson: Nivelurile viitoare de acidificare a oceanului reduc succesul fertilizării într-un arici de mare. În: Biologie actuală . Publicație online anticipată din 31 iulie 2008, doi : 10.1016 / j.cub.2008.06.015 .
  32. Frédéric Gazeau, Christophe Quiblier, Jeroen M. Jansen și colab.: Impactul CO 2 crescut asupra calcificării crustaceelor. În: Scrisori de cercetare geofizică . Vol. 34, 2007, L07603, doi : 10.1029 / 2006GL028554 .
  33. Ulf Riebesell , Ingrid Zondervan, Björn Rost, Philippe D. Tortell, Richard E. Zeebe, Francois M. Morel: Calcificarea redusă a planctonului marin ca răspuns la o creștere a CO 2 atmosferic . În: Natura . Vol. 407, 21 septembrie 2000, pp. 364-367, doi : 10.1038 / 35030078 .
  34. Ulf Riebesell: Efectele îmbogățirii CO 2 asupra fitoplanctonului marin. În: Jurnalul de Oceanografie. 60, 2004, pp. 719-729, doi : 10.1007 / s10872-004-5764-z .
  35. Andrew D.Moy, William R. Howard, Stephen G. Bray, Thomas W. Trull: calcificarea redusă în foraminiferele planctonice moderne din Oceanul de Sud . În: Nature Geoscience . publicat online la 8 martie 2009, doi : 10.1038 / ngeo460 .
  36. M. Debora Iglesias-Rodriguez, Paul R. Halloran, Rosalind EM Rickaby și alții: Calcificarea fitoplanctonului într-o lume cu nivel ridicat de CO 2 . În: Știință . Vol. 320, 2008, Nr. 5874, pp. 336-340, doi : 10.1126 / science.1154122 .
  37. Hannah L. Wood, John I. Spicer, Stephen Widdicombe: acidificarea oceanului poate crește ratele de calcificare, dar cu un cost. În: Proceedings of the Royal Society B, Biological Sciences . publicat online la 6 mai 2008, doi : 10.1098 / rspb.2008.0343 .
  38. Martin Enserink: Acidifică oceanul comportamentul vechi al peștilor? Acuzațiile de fraudă creează o mare îndoială. În: Știință . 6 mai 2021, accesat la 11 mai 2021 .
  39. Jacqueline Dziergwa, Sarika Singh și colab.: Ajustări acido-bazice și primele dovezi ale coroziunii denticulelor cauzate de condițiile de acidificare a oceanului la o specie de rechin demersal. În: Rapoarte științifice. 9, 2019, doi : 10.1038 / s41598-019-54795-7 .
  40. Martin Vieweg: acidificarea oceanului roade la scările rechinilor. În: Wissenschaft.de ( natur.de ). 23 decembrie 2019, accesat pe 28 decembrie 2019 .
  41. Mojib Latif : Obținem clima sincronizată? , în: Klaus Wiegandt (Ed.), Curajul pentru durabilitate. 12 căi în viitor . Frankfurt pe Main 2016, 80-112, p. 107.
  42. Prin laser în trecutul oceanelor. Adus la 8 februarie 2017 .
  43. Nathalie Goodkin și colab.: Circulația oceanelor și biogeochimia moderează modificările pH-ului interanual și decadal al apei de suprafață în Marea Sargasso . În: Scrisori de cercetare geofizică . bandă 42 , nr. 12 , 2015, p. 4931-4939 .
  44. ^ J. Timothy Wootton, Catherine A. Pfister, James D. Forester: Modele dinamice și impacturi ecologice ale scăderii pH-ului oceanului într-un set de date multi-ani de înaltă rezoluție . În: Proceedings of the National Academy of Sciences . Vol. 105, 2008, Nr. 48, p. 18848-18853, 2 decembrie, doi : 10.1073 / pnas.0810079105 .
  45. CO2 zilnic. 23 iulie 2019, accesat 23 iulie 2019 .
  46. a b G. K. Plattner, F. Joos, TF Stocker, O. Marchal: Mecanisme de feedback și sensibilități la absorbția carbonului oceanic în timpul încălzirii globale. În: Tellus B. Volumul 53, nr. 5, noiembrie 2001, pp. 564-592, doi : 10.1034 / j.1600-0889.2001.530504.x .
  47. JB Greenblatt, JL Sarmiento: Variabilitatea și mecanismele de feedback climatic în absorbția CO 2 de către ocean . În: CB Field, MR Raupach (Ed.): DOMENIUL DE APLICARE 62: Ciclul global al carbonului: integrarea oamenilor, a climei și a lumii naturale. Island Press, Washington DC 2004, pp. 257-275.
  48. C. Le Quéré, C. Rödenbeck, ET Buitenhuis, TJ Conway, R. Langenfelds, A. Gomez, C. Labuschagne, M. Ramonet, T. Nakazawa, N. Metzl, N. Gillett, M. Heimann: Saturation of CO 2 din oceanul sudic se scufundă din cauza schimbărilor climatice recente. În: Știință . Vol. 316, 2007, pp. 1735-1738, doi : 10.1126 / science.1136188 .
  49. James C. Orr, Ernst Maier-Reimer, Uwe Mikolajewicz și alții: estimări ale captării antropice de carbon din patru modele oceanice globale tridimensionale. În: Cicluri biogeochimice globale. 2001, Vol. 15, Nr. 1, pp. 43-60. (PDF; 5,7 MB)
  50. Ute Schuster, Andrew J. Watson: O chiuvetă variabilă și descrescătoare pentru CO 2 atmosferic în Atlanticul de Nord. În: Journal of Geophysical Research . 2007, Vol. 112, C11006, doi : 10.1029 / 2006JC003941 .
  51. Helmuth Thomas, AE Friederike Prowe, Steven van Heuven și colab.: Declin rapid al capacității de tamponare a CO 2 în Marea Nordului și implicații pentru Oceanul Atlantic de Nord. În: Cicluri biogeochimice globale. Vol. 21, 2007, GB4001, doi : 10.1029 / 2006GB002825 .
  52. Michael J. Henehan, Andy Ridgwell, Ellen Thomas, Shuang Zhang, Laia Alegret: acidificarea rapidă a oceanului și recuperarea prelungită a sistemului Pământ au urmat impactul final al Cretacicului Chicxulub . În: Proceedings of the National Academy of Sciences . 17 octombrie 2019, ISSN  0027-8424 , p. 201905989 , doi : 10.1073 / pnas.1905989116 , PMID 31636204 ( online [accesat la 22 octombrie 2019]).
  53. ^ Damian Carrington: acidificarea oceanului poate provoca extincții în masă, dezvăluie fosilele . În: The Guardian . 21 octombrie 2019, ISSN  0261-3077 ( online [accesat 22 octombrie 2019]).
  54. DJ Beerling, RA Berner: constrângeri biogeochimice asupra evenimentului ciclului carbonului la granița triasic-jurasic: DINAMICA C-CICLULUI C-LIMITĂ TR-J . În: Cicluri biogeochimice globale . bandă 16 , nr. 3 , septembrie 2002, p. 10–1–10–13 , doi : 10.1029 / 2001GB001637 ( online [accesat la 25 mai 2020]).
  55. ^ David PG Bond, Paul B. Wignall: mari provincii magmatice și extincții în masă: o actualizare . În: vulcanism, efecte și extincții în masă: cauze și efecte . Geological Society of America, 2014, ISBN 978-0-8137-2505-5 , doi : 10.1130 / 2014.2505 (02) ( Online [accesat la 25 mai 2020]).
  56. ^ Hallam, A. și Wignall, PB: Extincțiile în masă și consecințele acestora . Oxford University Press, Oxford [Anglia] 1997, ISBN 0-19-854917-2 .
  57. a b c Michael Hautmann: Efectul CO 2 - maxim al triasicului final asupra sedimentării carbonatelor și extincției în masă marină . În: Facies . bandă 50 , nr. 2 septembrie 2004, ISSN  0172-9179 , doi : 10.1007 / s10347-004-0020-y ( online [accesat la 25 mai 2020]).
  58. a b Michael Hautmann, Michael J. Benton, Adam Tomašových: Acidificarea catastrofală a oceanului la granița Triasic-Jurasic . În: New Yearbook of Geology and Paleontology - Treatises . bandă 249 , nr. 1 , 1 iulie 2008, p. 119–127 , doi : 10.1127 / 0077-7749 / 2008 / 0249-0119 ( ingenta.com [accesat la 25 mai 2020]).
  59. ^ Sarah E. Greene, Rowan C. Martindale, Kathleen A. Ritterbush, David J. Bottjer, Frank A. Corsetti: Recognising ocean acidification in deep time: A Assessment of the evidence for acidification across the Triassic-Jurassic border . În: Earth Science Reviews . bandă 113 , nr. 1-2 , iunie 2012, pp. 72–93 , doi : 10.1016 / j.earscirev.2012.03.009 ( online [accesat la 25 mai 2020]).
  60. ^ TJ Blackburn, PE Olsen, SA Bowring, NM McLean, DV Kent: Zircon U-Pb Geochronology Link the End-Triassic Extinction with Central Atlantic Magmatic Province . În: Știință . bandă 340 , nr. 6135 , 24 mai 2013, ISSN  0036-8075 , p. 941–945 , doi : 10.1126 / science.1234204 ( online [accesat la 25 mai 2020]).
  61. ^ Sofie Lindström, Bas van de Schootbrugge, Katrine H. Hansen, Gunver K. Pedersen, Peter Alsen: A new correlation of Triassic - Jurassic border successions in NW Europe, Nevada and Peru, and Central Atlantic Magmatic Province: A time-line pentru extincția în masă a triasicului final . În: Paleogeografie, Paleoclimatologie, Paleoecologie . bandă 478 , iulie 2017, p. 80-102 , doi : 10.1016 / j.palaeo.2016.12.025 ( online [accesat la 25 mai 2020]).
  62. Michael Hautmann: Extincție: Extincția în masă a triasicului final . În: eLS . John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, Marea Britanie 2012, ISBN 978-0-470-01617-6 , pp. a0001655.pub3 , doi : 10.1002 / 9780470015902.a0001655.pub3 ( Online [accesat la 25 mai 2020]).
  63. JL Payne, DJ Lehrmann, D. Follett, M. Seibel, LR Kump: Trunchierea erozională a carbonatelor superioare permiene de suprafață marină și implicațiile pentru evenimentele limită Permian-Triasic . În: Buletinul Geological Society of America . bandă 119 , nr. 7-8 , 1 iulie 2007, ISSN  0016-7606 , p. 771–784 , doi : 10.1130 / B26091.1 ( online [accesat la 25 mai 2020]).
  64. MO Clarkson, SA Kasemann, RA Wood, TM Lenton, SJ Daines: Acidificarea oceanului și dispariția în masă a Permo-Triasicului . În: Știință . bandă 348 , nr. 6231 , 10 aprilie 2015, ISSN  0036-8075 , p. 229–232 , doi : 10.1126 / science.aaa0193 ( online [accesat la 25 mai 2020]).
  65. Michael J. Henehan, Andy Ridgwell, Ellen Thomas, Shuang Zhang, Laia Alegret: acidificarea rapidă a oceanului și recuperarea prelungită a sistemului Pământului au urmat impactul final al Cretacicului Chicxulub . În: Proceedings of the National Academy of Sciences . bandă 116 , nr. 45 , 5 noiembrie 2019, ISSN  0027-8424 , p. 22500–22504 , doi : 10.1073 / pnas.1905989116 , PMID 31636204 , PMC 6842625 (text complet gratuit) - ( Online [accesat la 25 mai 2020]).
Acest articol a fost adăugat la lista de articole excelente din 24 martie 2008 în această versiune .