Войти
Предполагаемое изменение морской воды pH, вызванный антропогенным CO. 2 между 1700-ми и 1990-ми годами, по данным Проекта анализа данных глобального океана (GLODAP) и Атласа Мирового океана 
NOAA, подтверждающего подъем «подкисленной» воды на континентальный шельф. На рисунке выше обратите внимание на вертикальные участки (A) температуры, (B) насыщенности арагонита, (C) pH, (D) DIC и (E) pCO. 2 на линии разреза 5 от точки Pt. Сент-Джордж, Калифорния. Поверхности потенциальной плотности накладываются на температурный разрез. Поверхность с потенциальной плотностью 26,2 очерчивает место первого случая, когда недонасыщенная вода поднимается с глубин от 150 до 200 м на шельф и выходит на поверхность у берега. Красные точки обозначают местоположения проб. 
Инфографика закисления океана Закисление океана - это продолжающееся снижение pH океанов Земли , вызванный поглощением диоксида углерода (CO. 2) из атмосферы. Морская вода слегка щелочная (то есть pH>7), а подкисление океана предполагает переход к нейтральным условиям, а не к кислым условиям (pH <7). По оценкам, 30–40% углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу в результате деятельности человека, растворяется в океанах, реках и озерах. Часть его реагирует с водой с образованием угольной кислоты. Некоторые из образующихся молекул угольной кислоты диссоциируют на бикарбонатный ион и ион водорода, тем самым увеличивая концентрацию иона кислотности (H океана). В период с 1751 по 1996 год рН поверхности океана, по оценкам, снизился примерно с 8,25 до 8,14, что представляет собой увеличение почти на 30% концентрации ионов H в мировом океане. Согласно прогнозам моделей системы Земли, примерно к 2008 году кислотность океана превысила исторические аналоги и, в сочетании с другими биогеохимическими изменениями океана, могла подорвать функционирование морских экосистем и нарушить предоставление многих товаров и услуг, связанных с океана, начиная с 2100 года.
Считается, что повышение кислотности имеет ряд потенциально вредных последствий для морских организмов, таких как снижение скорости обмена веществ и иммунных реакций у некоторых организмов и обесцвечивание кораллов. Увеличивая присутствие свободных ионов водорода, дополнительная угольная кислота, которая образуется в океанах, в конечном итоге приводит к превращению ионов карбоната в ионы бикарбоната. Щелочность океана (примерно равна [HCO 3 ] + 2 [CO 3 ]) не изменяется в процессе или может увеличиваться с течением времени из-за к растворению карбоната. Это чистое уменьшение количества доступных ионов карбоната может затруднить формирование морских организмов, способствующих кальцификации, таких как коралл и некоторый планктон биогенный карбонат кальция, и такие структуры становятся уязвимыми для растворения. Продолжающееся закисление океанов может поставить под угрозу будущие пищевые цепи, связанные с океанами. Как члены Межакадемической группы, 105 академий наук выпустили заявление о закислении океана, в котором рекомендуется к 2050 году сократить глобальные выбросы CO. 2 как минимум на 50% по сравнению с уровень 1990 г. Чтобы свести к минимуму подкисление океана, Цель 14 в области устойчивого развития («Жизнь под водой») Организации Объединенных Наций направлена на обеспечение сохранения и устойчивого использования океанов.
Последние исследования ставят под сомнение потенциал негативное влияние уровня закисления океана в конце века на поведение коралловых рыб и предполагает, что этот эффект может быть незначительным. Несомненно, лабораторные эксперименты в контролируемой среде показали, что CO. 2 индуцировал рост видов фитопланктона. Полевые исследования коралловых рифов в Квинсленде и Западной Австралии с 2007 по 2012 год показывают, что кораллы более устойчивы к изменениям pH окружающей среды, чем считалось ранее, из-за внутренней регуляции гомеостаза; это делает тепловые изменения, а не подкисление, главным фактором уязвимости коралловых рифов из-за глобального потепления.
Хотя продолжающееся закисление океана, по крайней мере, частично антропогенное, оно происходило ранее в История Земли и последовавший за ней экологический коллапс в океанах имели долгосрочные последствия для глобального круговорота углерода и климата. Наиболее ярким примером является палеоцен-эоценовый термальный максимум (ПЭТМ), который произошел примерно 56 миллионов лет назад, когда огромное количество углерода проникло в океан и атмосферу и привело к растворению карбонатных отложений во всем океане. бассейны.
Закисление океана сравнивают с антропогенным изменением климата и называют «злым двойником глобального потепления » и «другой проблемой CO. 2». Пресноводные водоемы также подвергаются закислению, хотя это более сложное и менее очевидное явление.
Цикл CO. 2между атмосферой и океаном Цикл углерода описывает потоки углекислого газа (CO. 2) между океанами, земная биосфера, литосфера и атмосфера. Деятельность человека, такая как сжигание ископаемого топлива и изменения в землепользовании, привели к новому потоку CO. 2в атмосферу. Около 45% осталось в атмосфере; большая часть остального была поглощена океанами, а часть была занята наземными растениями.
Распределение (A) арагонита и (B) глубины насыщения кальцита в мировом океане 
На этой карте показаны изменения в арагоните уровень насыщения поверхностных вод океана с 1880-х годов до последнего десятилетия (2006–2015 годы). Арагонит - это форма карбоната кальция, которую многие морские животные используют для создания своих скелетов и раковин. Чем ниже уровень насыщения, тем сложнее организмам строить и поддерживать свои скелеты и раковины. Отрицательное изменение означает уменьшение насыщения. Углеродный цикл включает как органические соединения, такие как целлюлозу, так и неорганические углеродные соединения, такие как двуокись углерода, карбонат-ион и бикарбонат-ион. Неорганические соединения особенно важны при обсуждении подкисления океана, поскольку они включают многие формы растворенного CO. 2, присутствующего в океанах Земли.
Когда CO. 2растворяется, он вступает в реакцию с водой, образуя ионный баланс. и неионные химические соединения: растворенный свободный диоксид углерода (CO. 2 (водн.)), угольная кислота (H. 2CO. 3), бикарбонат (HCO. 3) и карбонат (CO. 3). Соотношение этих видов зависит от таких факторов, как морская вода температура, давление и соленость (как показано на графике Бьеррама ). Эти различные формы растворенного неорганического углерода переносятся с поверхности океана в его внутреннюю часть с помощью океанского насоса растворимости.
Сопротивление области океана поглощению атмосферного CO. 2известно как коэффициент Ревелла.
Растворение CO. 2в морской воде увеличивает концентрацию иона водорода (H.) в океане и, таким образом, снижает pH океана, следующим образом:
Калдейра и Уикетт (2003) поместили скорость и величину современных изменений закисления океана в контекст вероятных исторических изменений за последние 300 миллионов лет.
С начала промышленной революции океан поглотил около трети CO. 2, произведенного нами с тех пор, и, по оценкам, pH поверхности океана упал чуть более чем на 0,1 единицы по логарифмической шкале pH, что соответствует увеличению H. примерно на 29%. Ожидается, что к 2100 году она снизится еще на 0,3–0,5 единиц pH (дополнительное увеличение вдвое до утроения сегодняшних постиндустриальных концентраций кислоты), поскольку океаны поглощают больше антропогенного CO. 2, при этом наибольшие воздействия сурово для коралловых рифов и Южного океана. Прогнозируется, что эти изменения будут ускоряться по мере того, как больше антропогенного CO. 2выбрасывается в атмосферу и поглощается океанами. Степень изменения химического состава океана, включая рН океана, будет зависеть от путей смягчения последствий и выбросов, принятых обществом.
Хотя самые большие изменения ожидаются в В будущем отчет ученых из NOAA обнаружил, что большие количества воды, недонасыщенной арагонитом, уже поднимаются в районе тихоокеанского континентального шельфа в Северной Америке. Континентальные шельфы играют важную роль в морских экосистемах, поскольку большинство морских организмов обитают или нерестятся там, и хотя исследование касалось только территории от Ванкувера до Северная Калифорния, авторы предполагают, что другие районы шельфа могут испытывать аналогичные эффекты.
| Время | pH | Изменение pH относительно. к доиндустриальному | Источник | Изменение концентрации H. относительно доиндустриального |
|---|---|---|---|---|
| доиндустриального (18 век) | 8,179 | анализируемое поле | ||
| Недавнее прошлое (1990-е годы) | 8,104 | −0,075 | поле | + 18,9% |
| Текущие уровни | ~ 8.069 | -0.11 | поле | + 28.8% |
| 2050 (2 × CO. 2= 560 частей на миллион) | 7.949 | -0,230 | модель | + 69,8% |
| 2100 (IS92a) | 7,824 | -0,355 | модель | + 126,5% |
Если мы продолжим выделять CO 2 с той же скоростью, к 2100 году кислотность океана вырастет примерно на 150 процентов, скорость, которой не наблюдалось в течение по крайней мере 400 000 лет.
— Программа исследований подкисления океана Великобритании, 2015Один из первых подробных наборов данных для изучения того, как pH изменялся выше 8 лет в определенном северном умеренном прибрежном месте обнаружили, что подкисление имеет тесную связь с динамикой бентосных видов in situ и что изменение pH океана может привести к тому, что известковые виды будут работать хуже, чем некалистые виды в годы с низким уровнем pH и предсказывает последствия для прибрежных бентических экосистем. Томас Лавджой, бывший главный советник Всемирного банка по биоразнообразию, предположил, что «кислотность океанов будет больше чем вдвое за следующие 40 лет. Он говорит, что эта скорость в 100 раз выше, чем любые изменения кислотности океана за последние 20 миллионов лет, поэтому маловероятно, что морская жизнь сможет каким-то образом адаптироваться к изменениям ». Прогнозируется, что к 2100 году, Если сопутствующие биогеохимические изменения влияют на доставку товаров и услуг из океана, то они также могут оказать значительное влияние на благосостояние людей тех, кто в значительной степени полагается на океан в плане питания, рабочих мест и доходов. Группа экспертов, которые ранее имели участвовали в отчетах МГЭИК, определили, что пока невозможно определить пороговое значение кислотности океана, которое нельзя превышать.
Текущие темпы закисления океана сравнивались с парниковым явлением на границе палеоцена и эоцена (около 55 миллионов лет назад), когда температура поверхности океана повысилась на 5–6 градусов Цельсия. В поверхностных экосистемах не произошло катастрофы, однако живущие на дне организмы в глубоководных районах океана подверглись значительному вымиранию. Диффикация находится на пути к достижению более высоких уровней, чем те, которые наблюдались за последние 65 миллионов лет, и скорость увеличения примерно в десять раз превышает скорость, которая предшествовала массовому вымиранию в палеоцене-эоцене. Текущее и прогнозируемое закисление было описано как почти беспрецедентное геологическое событие. В исследовании Национального исследовательского совета, опубликованном в апреле 2010 года, также сделан вывод о том, что «уровень кислоты в океанах растет беспрецедентными темпами». В статье 2012 года в журнале Science изучались геологические данные в попытке найти исторический аналог текущих глобальных условий, а также условий будущего. Исследователи определили, что нынешние темпы закисления океана выше, чем когда-либо за последние 300 миллионов лет.
Обзор климатологов в блоге RealClimate на отчет 2005 г. Королевское общество Великобритании аналогичным образом подчеркнуло центральную роль темпов изменений в нынешнем процессе антропогенного подкисления, написав:
«Естественный pH океана определяется необходимостью сбалансировать осаждение и захоронение CaCO. 3на морском дне против притока Ca. и CO. 3в океан из-за растворения горных пород на суше, называемое выветриванием. Эти процессы стабилизируют pH океана, с помощью механизма, называемого компенсацией CaCO. 3... Смысл повторения этого вопроса состоит в том, чтобы отметить, что если концентрация CO. 2в атмосфере изменяется медленнее, чем это, как всегда на протяжении всей записи Vostok, pH океана не изменится, потому что компенсация CaCO. 3может не отставать. ] закисление ископаемого топлива происходит намного быстрее, чем естественные изменения, и поэтому выброс кислоты будет более интенсивным, чем Земля видела по крайней мере за 800 000 лет ».
Только за 15-летний период 1995–2010 годов кислотность увеличилась 6 процентов в верхних 100 метрах Тихого океана от Гавайев до Аляски. Согласно заявлению, сделанному в июле 2012 г. Джейн Любченко, главой Национального управления океанических и атмосферных исследований США, «поверхностные воды меняются гораздо быстрее, чем предполагали первоначальные расчеты. Это еще одна причина. быть очень серьезно обеспокоенным количеством углекислого газа, который сейчас находится в атмосфере, и дополнительным количеством, которое мы продолжаем выделять ».
Исследование 2013 года показало, что кислотность увеличивалась в 10 раз быстрее, чем в любом другом эволюционных кризисов в истории Земли. В сводном отчете, опубликованном в Science в 2015 году, 22 ведущих морских ученых заявили, что CO. 2 от сжигания ископаемого топлива меняет химический состав океанов быстрее, чем когда-либо со времен Великого Умирания, серьезное известное событие вымирания, подчеркивающее, что максимальное повышение температуры на 2 ° C, согласованное правительствами, отражает слишком небольшое сокращение выбросов, чтобы предотвратить «драматические воздействия» на мировой океан, при этом ведущий автор Жан-Пьер Гаттузо отмечает, что «океан подвергся воздействию минимально учитывалась на предыдущих переговорах по климату. В нашем исследовании приводятся убедительные аргументы в пользу радикальных изменений на конференции ООН (в Париже) по изменению климата ".
Скорость, с которой будет происходить закисление океана, может зависеть от скорости потепление поверхности океана, потому что химическое равновесие, определяющее pH морской воды, зависит от температуры. Более сильное потепление морской воды может привести к меньшему изменению pH при заданном увеличении CO 2.
Изменения химического состава океана могут иметь обширное прямое и косвенное воздействие на организмы и их среду обитания. Одно из наиболее важных последствий повышения кислотности океана связано с образованием раковин и пластин из карбоната кальция (CaCO. 3). Этот процесс называется кальцификацией и важен для биологии и выживания широкого круга морских организмов. Кальцификация включает в себя осаждение растворенных ионов в твердые структуры CaCO. 3, такие как кокколиты. После образования такие структуры уязвимы для растворения, если окружающая морская вода не содержит насыщающих концентраций карбонат-ионов (CO 3).
График Бьеррума : Изменение карбонатной системы морской воды в результате подкисления океана. Из дополнительного количества углекислого газа, добавленного в океаны, часть остается в виде растворенного диоксида углерода, а остальная часть вносит свой вклад для получения дополнительного количества бикарбоната (и дополнительной угольной кислоты). Это также увеличивает концентрацию ионов водорода, и процентное увеличение водорода больше, чем процентное увеличение бикарбоната, создавая дисбаланс в реакции HCO 3 ⇌ CO 3 + H. Для поддержания химического равновесия некоторые карбонат-ионы, уже находящиеся в океане, соединяются с некоторыми ионами водорода с образованием дополнительного бикарбоната. Таким образом, концентрация карбонат-ионов в океане снижается, создавая дисбаланс в реакции Ca + CO 3 ⇌ CaCO 3 и повышая вероятность растворения образованных структур CaCO. 3.
Увеличение концентраций растворенного диоксида углерода и бикарбоната, а также уменьшение карбоната показано на графике Бьеррума.
насыщение Состояние морской воды (известное как Ω) для минерала является мерой термодинамического потенциала минерала для образования или растворения, а для карбоната кальция описывается следующим уравнением:
![{\ displaystyle {\ Omega} = {\ frac {\ left [{\ ce {Ca ^ 2 + }} \ right] \ left [{\ ce {CO3 ^ 2 -}} \ right]} {K_ {sp}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0422ec8bbb280ae8547a20d486b928b0c21846f4)
Здесь Ω - произведение концентраций (или активностей ) реагирующих ионов, которые образуют минерал (Ca. и CO. 3), деленное на произведение концентраций этих ионов, когда минерал находится в равновесии (K. sp), то есть когда минерал не образуется и не растворяется. В морской воде естественная горизонтальная граница образуется в результате температуры, давления и глубины и известна как горизонт насыщения. Выше этого горизонта насыщения Ω имеет значение больше 1, и CaCO. 3растворяется с трудом. В таких водах обитает большинство кальцифицирующих организмов. Ниже этой глубины Ω имеет значение меньше 1, и CaCO. 3будет растворяться. Однако, если его производительность достаточно высока, чтобы компенсировать растворение, CaCO. 3все еще может возникать, когда Ω меньше 1. Глубина компенсации карбоната возникает на глубине океана, где добыча превышается за счет растворения..
Уменьшение концентрации CO 3 уменьшает Ω и, следовательно, делает растворение CaCO. 3более вероятным.
Карбонат кальция встречается в двух обычных полиморфных модификациях (кристаллических формах): арагоните и кальците. Арагонит гораздо более растворим, чем кальцит, поэтому насыщения арагонитом всегда ближе к поверхности, чем горизонт насыщения кальцита. Это также означает, что те организмы, которые производят арагонит, могут быть более уязвимы к изменениям кислотности океана, чем те, которые производят кальцит. Повышение уровней CO. 2и, как следствие, более низкое значение pH морской воды снижает состояние насыщения CaCO. 3и, как следствие, более низкое значение pH морской воды, понижает состояние CaCO. 3Это снижение состояния считается одним из основных факторов, ведущих к уменьшению кальцификации морских организмов, поскольку неорганическое осаждение СаСО. 3прямо пропорционально его состоянию насыщения.
Воспроизвести мультимедиа Видео, оказывающее воздействие закисления океана. Источник: NOAA Лаборатория визуализации окружающей среды. Повышение кислотности может иметь вредные последствия, такие как снижение скорости метаболизма у гигантских кальмаров, подавление иммунных ответов голубых мидий и обесцвечивание кораллов. Это может принести пользу некоторым видам, например, увеличить скорость роста морских звезд, Pisaster ochraceus, в то время как виды планктона с панцирем могут процветать в измененных океанах.
Отчеты "Краткое изложение закисления океана для Политики 2013» и МГЭИК одобрили «Специальный доклад об океане и криосфере в условиях меняющегося климата» от 2019 года, в котором описываются результаты исследований и возможные воздействия.
Раковины птероподов растворяются во все более кислой среде, вызванные повышенным уровнем выбросов CO 2Хотя естественное поглощение CO. 2 мировым океаном помогает смягчить климатические последствия антропогенных CO. 2, они охватывают пищевую цепочку от автотрофов до гетеротрофов. и включают такие организмы, как кокколитофориды, кораллы, фораминиферы, иглокожие, ракообразные и моллюски. Более того, при нормальных условиях кальцит и арагонит стабильны в поверхностных водах, поскольку карбонат-ион находится в перенасыщающих концентрах. Однако, когда pH океана падает, увеличивается карбонат-первая, необходимая для возникновения, увеличивается, а когда карбонат становится недонасыщенным, структура из карбоната кальция становятся уязвимыми для растворения. Следовательно, даже если скорость кальцификации не меняется, скорость растворения известкового материала увеличивается.
Кораллы, кокколитофоридные водоросли, кораллиновые водоросли, фораминиферы, моллюски и у птеропод нарушение кальцификации или усиление растворения при воздействии повышенного содержания CO. 2.
Королевское общество опубликовало в июне 2005 г. всесторонний обзор закисления океана и его внимательный обзор последствий. Некоторые исследования показали, что различная реакция на подкисление океана, с кальцификацией кокколитофорид и фотосинтезом, оба увеличивающейся при повышенном уровне атмосферного pCO. 2, равным снижением первичной продукции и кальцификации в ответ на повышенное содержание CO. 2 или направления реакции, различающейся у разных видов. Исследование, проведенное в 2008 г. по изучению керна из Северной Атлантики, показало, что хотя видовой состав кокколитофорид не изменился в промышленный период с 1780 по 2004 год, кальцификация кокколитов увеличилась до 40% за это же время. Исследование 2010 г., проведенное Университетом Стони Брук, некоторые показало, что, хотя некоторые показательные районы подвергаются чрезмерному вылову, другие рыболовные угодья восстанавливаются, из-за закисления океана может оказаться невозможным вернуть многие прежние популяции океана. Воздействие на кальцификации всех видов воздействия на окружающую среду.
При воздействии в экспериментах на pH, сниженный на 0,2–0,4, личинки умеренной brittlestar, родственника обыкновенной морской звезды, менее 0,1% выжили более восьми дней. Существует также предположение, что сокращение кокколитофорид может иметь вторичные последствия для климата, способствуя глобальному потеплению за счет уменьшения альбедо Земли за счет их воздействия на океанический облачный покров. Все морские экосистемы на Земле будут подвержены изменениям в закислении и ряду других биогеохимических изменений океана.
Жидкость во внутренних отсеках, где кораллы вырастают экзоскелет, также важна для роста кальцификации. Когда насыщения арагонита внешней морской водой находится на уровне окружающей среды, кораллы будут быстро выращивать кристаллы арагонита во внутренних отсеках, следовательно, их экзоскелет быстро растет. Если уровень арагонита во внешней морской воде ниже, чем в окружающей среде, кораллам приходится усерднее работать, чтобы правильный баланс во внутреннем отсеке. Когда это происходит, процесс роста увеличивается, и это замедляет скорость роста их экзоскелета. В зависимости от того, сколько арагонита в окружающей воде, кораллы могут даже перестать расти, потому что уровень арагонита слишком низок для закачки во внутренний отсек. Они могут даже растворяться быстрее, чем кристаллы в своем скелете, в зависимости от уровня арагонита в окружающей воде. При нынешнем росте выбросов углерода около 70% холодноводных кораллов Северной Атлантики к 2050–60 годам будут жить в агрессивных водах.
Исследование, проведенное Океанографическим институтом Вудс-Хоул в 2018 году показали, что на рост скелета кораллов в кислых условиях в первую очередь влияет снижение способности строить плотные экзоскелеты, а не линейное удлинение экзоскелета. Используя глобальные климатические модели, они показывают, что к концу этого столетия плотность некоторых видов кораллов может снизиться более чем на 20%.
Эксперимент in situ на участке Большого Барьерного рифа длиной 400 м. снижение уровня CO 2 в морской воде (повышение pH) до близкого к доиндустриальному значению показало увеличение чистой кальцификации на 7%. Аналогичный эксперимент по повышению уровня СО 2 в морской воде (более низкий pH) до уровня ожидаемого после середины этого столетия показал, что чистая кальцификация снизилась на 34%.
Закисление океана может вызвать некоторые организмы перераспределения ресурсов от конечных точек производства, таких как рост, чтобы поддерживать кальцификацию.
В некоторых местах углекислый газ пузырится из морской воды, локально изменяя pH и другие аспекты химического состава морской воды. Исследования этих просачиваний углекислого газа документально подтвердили различные механизмы реакции. Сообщества коралловых рифов, расположенных вблизи выходов углекислого газа, предоставляет особый интерес из-за чувствительности некоторых видов кораллов к подкислому. В Папуа-Новой Гвинее снижение pH, вызванное просачиванием углекислого газа, связано с уменьшением разнообразия видов кораллов. Однако в Палау просачивание углекислого газа не связано с уменьшением видового разнообразия кораллов, хотя биоэрозия коралловых скелетов намного выше на участках с низким pH.
Закисление океана может повлиять на биологически обусловленное улавливание океаном углерода из атмосферы во внутренние части океана и донные отложения, ослабляя так называемый биологический насос. Подкисление морской воды может также привести к уменьшению размеров антарктических фитопланктонов и снижению их эффективности в хранении углерода.
С образованием CO 2 в результате сжигания ископаемого топлива, океаны становятся более кислыми, поскольку CO 2 растворяется в воде и образует кислый бикарбонат-ион. Это приводит к падению pH, которое заставляет кораллы вытеснять свои водоросли, которые имеют они симбиотические отношения, в результате чего коралл в конечном итоге умирает из-за нехватки питательных веществ.
Условия использования коралловых рифов для одной из самых разнообразных экосистем на планете, обесцвечивание кораллов из-подкисления может привести к серьезной утрате среды обитания для многих видов рифовых рыб, что приводит к усилению хищничества и возможная классификация угроза исчезновения или исчезновение бесчисленных видов. В результате это приведет к уменьшению общего разнообразия рыб в морской среде, что приведет к гибели многих хищников рифовых рыб, поскольку их нормальный запас пищи был прекращен. Пищевые сети на коралловых рифах также сильно пострадают, потому что как только вид вымрет или станет менее распространенным, его естественные хищники потеряют свой основной источник пищи, в результате чего пищевая сеть разрушится сама по себе. Это сильно повлияет на людей, поскольку большая часть наших запасов зависит от рыбы или других морских животных.
Закисление океана из-за глобального потепления также изменились репродуктивные циклы рифовых рыб, которые обычно нерестятся поздней весной и осенью. Вдок к этому возрастет уровень смертности личинок коралловых рифовых рыб, поскольку кислая среда замедляет их развитие. Гипоталамо-гипофизарно-гонадная ось (HPG ) является одной из регуляторных последовательностей репродукции у рыб, которая в основном контролируется температурой окружающей воды. При достижении минимального температурного порога синтез гормонов значительно возрастает, в результате чего у рыб вырабатываются зрелые яйцеклетки и сперматозоиды. Нерест весной будет иметь более короткий период, а осенний нерест сильно замедлится.. Из-за повышенных уровней CO 2 в океане из-за обесцвечивания кораллов будет существенное уменьшение количества молодых рифовых рыб, которые доживают до зрелости. Имеются также данные, свидетельствующие о том, что рыбы на стадии эмбриона и личинки не достигают достаточного уровня зрелости, чтобы проявлять соответствующие уровни кислотно-щелочной регуляции, присущие взрослым особям. Это в конечном итоге приведет к гипоксии из-за эффекта Бора, отводящего кислорода от гемоглобина. Это приводит к увеличению смертности, а также к увеличению показателей роста рыб в слабокислых условиях по сравнению с нормальной пропорцией кислоты, растворенной в морской воде.
Кроме того, закисление океана сделает личинок рыб более чувствительными к окружающей среде. pH, поскольку они более чувствительны к колебаниям окружающей среды, чем взрослые. Кроме того, личинки обычных жертв будут более низкую, в конечном итоге, приведет к исчезновению или исчезновению этого вида. Кроме того, повышенное содержание CO 2 в морской среде может привести к вмешательству нейромедиатора как у хищников, так и у рыб-жертв, что увеличивает их смертность. Также было показано, что, когда рыба проводит значительное время в высоком растворенном CO 2 50000 микроатм (мкатм) CO2 в морской среде, сердечная недостаточность ведущая смерть встречается гораздо чаще, чем в нормальных средах CO 2. Кроме того, рыба, которая живет в среде с высоким уровнем CO 2, должна тратить больше энергии, чтобы контролировать кислотно-щелочной баланс. Это отвлекает драгоценные энергетические ресурсы от важных частей их жизненного цикла, таких как кормление и спаривание, чтобы контролировать их осморегуляторные функции.
Еще одно важное последствие закисления океана - то, что у исчезающих видов будет меньше мест, где откладываются яйца. Для видов с плохим распространением личинок это подвергает их большему риску исчезновения, потому что естественные хищники яиц найдут свои гнезда или укрытия и съедят следующее поколение.
Помимо замедление и / или кальцификация, организмы могут страдать от других неблагоприятных воздействий, либо косвенно через негативное воздействие на пищевые ресурсы, либо непосредственно как репродуктивные или физиологические эффекты. Например, повышенные уровни CO. 2 в океане могут вызывать индуцированное CO. 2закисление жидкостей организма, известное как гиперкапния. Кроме того, считается, что повышение кислотности океана имеет ряд прямых последствий. Например, увеличение кислотности наблюдалось для: снижения скорости метаболизма у гигантских кальмаров; подавляют иммунные реакции синих мидий; и затруднить молодым рыбе-клоуну различать запахи не хищников и хищников или слышать звуки их хищников. Возможно, это связано с тем, что закисление океана может изменить акустические свойства морской воды, позволяя звуку распространяться дальше и увеличивая шум океана. Это влияет на всех животных, которые используют звук для эхолокации или общения. Для вылупления яиц атлантического длинноперого кальмара в подкисленной воде требовалось больше времени, а статолит кальмара был меньше и имел неправильную форму у животных, помещенных в морскую воду с более низким pH. Более низкий PH был смоделирован с 20-30-кратным нормальным количеством CO. 2. Однако, как и в случае кальцификации, пока нет полного понимания этих процессов в морских организмах или экосистемах.
Другим возможным эффектом могло бы стать увеличение красных приливов, которые могут способствовать накопление токсинов (домоевая кислота, бреветоксин, сакситоксин ) в мелких организмах, таких как анчоусы и моллюски, в свою очередь, учащение случаев отравления моллюсками амнезией, нейротоксического отравления моллюсками и паралитического отравления моллюсками.
Хотя красный прилив вреден, другие полезные фотосинтезирующие организмы могут получить пользу от повышенного уровня диоксида углерода. Самое главное, это принесет пользу морским травам. Эксперимент, проведенный в 2018 году, пришел к выводу, что по мере того, как морские травы увеличивают свою фотосинтетическую активность, скорость кальцификации кальцифицирующих водорослей возрастает. Это может быть потенциальным методом смягчения последствий в условиях повышения кислотности.
Движущие силы гипоксии и усиления закисления океана при апвеллинге стеллажные системы. Ветры, направленные к экватору, вызывают подъем воды с низким растворенным кислородом (DO), высоким содержанием питательных веществ и высоким растворенным неорганическим углеродом (DIC) над зоной минимума кислорода. Межшельфовые градиенты продуктивности и времени пребывания в придонной воде приводят к снижению (увеличению) концентрации DO (DIC) по мере прохождения воды через продуктивный континентальный шельф., в то время как все последствия повышенного CO 2 по морским экосистемам все еще документируются, имеется значительный объем исследований, показывающих, что сочетание закисления океана и повышенной температуры океана, вызванное в основном выбросами CO 2 и других парниковых газов, оказывает комплексное влияние морская жизнь и окружающая среда океана. Этот эффект намного превосходит индивидуальное вредное воздействие того и другого. Кроме того, потепление океана усугубляет деоксигенацию океана, которая является дополнительным фактором стресса для морских организмов, за счет увеличения стратификации океана за счет эффектов плотности и растворимости, тем самым ограничивая питательные вещества, одновременно увеличивая метаболические потребности.
Мета-анализ количественно определил направление и величину вредного воздействия закисления, потепления и деоксигенации океана. Эти метаанализы были дополнительно проверены исследованиями мезокосма, которые моделировали взаимодействие этих стрессоров и обнаружили катастрофический эффект на морскую пищевую сеть, то есть увеличение потребления от теплового стресса более чем сводит на нет любой первичный продуцент к увеличению количества травоядных из- за повышенного содержания CO 2.
Не говоря уже о прямых биологических эффектах, ожидается, что закисление океана в будущем к значительному уменьшению захоронения карбонатных отложений на несколько столетий и даже растворение карбонатных отложений. Это вызовет повышение уровня щелочности океана, что приведет к повышению уровня океана как резервуара CO. 2 с последствиями для изменений климата, поскольку все больше CO. 2 покидает атмосферу в сторону океана.
Угроза закисления включает сокращение коммерческого рыболовства, а также индустрии туризма и экономики в Арктике. Промышленное рыболовство находится под угрозой, потому что подкисление вредит кальцифицирующим организмам, которые составляют основу.
Pteropods и хрупкие звезды образуют основу арктических пищевых сетей и оба серьезно повреждены подкислением. Раковины птероподов и хрупкие звезды теряют мышечную массу при повторном росте придатков. Для создания панцирей птероподам необходим арагонит, образуется из карбонат-содержащий и растворенного кальция. Птероподы сильно страдают, потому что повышение уровня подкисления неуклонно снижает количество воды, перенасыщенной карбонатом, которая необходима для образования арагонита. Арктические воды меня настолько быстро, что уже в 2016 году они становятся недосыщенными арагонитом. Кроме того, яйца хрупкой звезды создают в течение нескольких дней при воздействии ожидаемых условий в результате закисления Арктики. Подкисление угрожает разрушить арктические пищевые сети снизу вверх. Пищевые сети в Арктике простыми хищниками есть несколько шагов от мелких организмов до более крупных хищников. Например, крылоногие моллюски - «ключевая жертва ряда высших хищников - более крупного планктона, рыб, морских птиц, китов». И морские пищеварительные системы представляют собой систему пищи, и удаление из простой пищевой экосистемы. Воздействие на кальцифицирующие организмы в пищевых сетях может уничтожить рыбные промыслы. Стоимость рыбы, выловленной в ходе коммерческого рыболовства США в 2007 году, оценивалась в 3,8 миллиарда долларов, из которых 73% были получены от кальцификаторов и их прямых хищников. Другие организмы получают прямой вред в результате подкисления. Например, уменьшение роста морских кальцификаторов, как американский лобстер, океанский квахог и гребешок, означает, что меньше мяса моллюсков доступно для продажи и потребления.. Промысел камчатского краба также находится под серьезной угрозой, потому что крабы являются кальцификаторами и зависят от карбонат-ионов для развития панциря. Молодь камчатского краба при повышенном уровне подкисления погибла на 100% через 95 дней. В 2006 г. на камчатский краб приходилось 23% от общего рекомендуемого уровня вылова, и серьезное сокращение популяции камчатского краба может поставить под угрозу промысловую отрасль. Некоторые морские товары и услуги, вероятно, будут подорваны из-за подкисления океана в будущем, что может повлиять на средства к существованию примерно от 400 до 800 миллионов человек в зависимости от сценария выбросов.
Подкисление может нанести ущерб Экономика арктического туризма влияет и на образ жизни коренных народов. Основой арктического туризма является спортивная рыбалка и. Индустрия спортивного рыболовства находится под угрозой из-за разрушения пищевых сетей, которые служат пищей для ценных рыб. Спад в сфере туризма снижает поступление доходов в этом районе и угрожает экономике, которая все больше зависит от туризма. Быстрое сокращение или исчезновение морской флоры и фауны также может повлиять на рацион коренных народов.
Демонстрант призывает принять меры против закисления океана на Народном климатическом марше (2017).Члены InterAcademy Panel рекомендовали к 2050 году сократить глобальные антропогенные выбросы CO. 2 менее чем на 50% от уровня 1990 года. В заявлении 2009 г. также содержится призыв к мировым лидерам:
Стабилизация концентрации CO. в атмосфере на уровне 450 ppm потребует краткосрочного сокращения выбросов с более резким сокращением со временем.
468>Немецкий консультативный совет по глобальным изменениям заявил:
Чтобы предотвратить нарушение кальцификации морских организмов мс и связанный с этим риск фундаментального изменения морских пищевых сетей, следует соблюдать следующий барьер: pH приповерхностных вод не должен опускаться более чем на 0,2 единицы ниже среднего доиндустриального значения в любом более крупном океаническом регионе (ни в глобальном масштабе). mean).
Одной из целей политики, связанной с кислотностью океана, является величина будущего глобального потепления. Стороны Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН) приняли цель ограничить потепление до уровня ниже 2 ° C по сравнению с доиндустриальным уровнем. Достижение этой цели потребует значительного сокращения антропогенных выбросов CO. 2.
Ограничение глобального потепления до уровня ниже 2 ° C означало бы снижение pH поверхности океана на 0,16 по сравнению с доиндустриальными уровнями. Это будет означать существенное снижение уровня pH на поверхности океана.
25 сентября 2015 года USEPA отклонило петицию граждан от 30 июня 2015 года, в которой EPA просило EPA регулировать уровень CO. 2, чтобы снизить подкисление океана. В опровержении EPA заявило, что риски, связанные с закислением океана, «более эффективно и действенно устраняются» в рамках внутренних мер, например, в соответствии с Президентским планом действий по борьбе с изменением климата, и что для работы с и в других странах для сокращения выбросов и обезлесения, а также для продвижения чистой энергии и энергоэффективности.
28 марта 2017 г. указом президента США был отменен План действий по борьбе с изменением климата. 1 июня 2017 г. было объявлено, что США выйдут из Парижских соглашений, а 12 июня 2017 г. США воздержатся от Обязательства G7 по изменению климата, двух крупных международных усилий по сокращению выбросов CO. 2. выбросы.
Предотвращение и значительное сокращение всех видов загрязнения морской среды, включая закисление океана, является частью целей Цели 14 в области устойчивого развития Организации Объединенных Наций.
Геоинженерия была предложена как возможный ответ на закисление океана. В заявлении IAP (2009) говорится, что необходимы дополнительные исследования, чтобы доказать, что это будет безопасно, доступно и целесообразно:
Подходы к смягчению, такие как добавление химикатов для противодействия эффектам подкисления, вероятно, будут дорогими, эффективными лишь частично и очень местного масштаба и может представлять дополнительные непредвиденные риски для морской среды. Было проведено очень мало исследований осуществимости и воздействия этих подходов. Прежде чем применять эти методы, необходимы серьезные исследования.
Отчеты WGBU (2006), Королевского общества Великобритании (2009) и Национального исследовательского совета США (2011).) предупрежден о потенциальных рисках и трудностях, связанных с климатической инженерией.
Удобрение железом океана может стимулировать фотосинтез фитопланктона (см. гипотеза железа ). Фитопланктон преобразовал бы растворенный в океане углекислый газ в углеводы и газообразный кислород, часть которого, прежде чем окислиться, погрузится в более глубокие глубины океана. Более десятка экспериментов в открытом море подтвердили, что добавление железа в океан увеличивает фотосинтез в фитопланктоне до 30 раз. Хотя этот подход был предложен в качестве потенциального решения проблемы закисления океана, смягчение последствий закисления поверхностного океана может усилить закисление в менее населенных глубоководных районах океана.
В отчете Королевского общества Великобритании (2009 г.) содержится обзор подход к эффективности, доступности, своевременности и безопасности. Оценка доступности была «средняя» или «не ожидается, что она будет очень рентабельной». По остальным трем критериям оценки варьировались от «низкого» до «очень низкого» (т. Е. Не хорошо). Например, что касается безопасности, в отчете обнаружен «[высокий] потенциал для нежелательных экологических побочных эффектов», и что удобрение океана «может увеличить бескислородные районы океана ('мертвые зоны ')».
Три из большой пятерки массовых вымираний в геологическом прошлом были связаны с быстрым увеличением содержания двуокиси углерода в атмосфере, вероятно, из-за вулканизма и / или термической диссоциации морских газовых гидратов. Ранние исследования были сосредоточены на климатическом воздействии повышенных уровней CO 2 на биоразнообразие, но в 2004 году снизилось насыщение CaCO 3 из-за поглощения морской водой вулканогенного CO 2 был предложен в качестве возможного механизма уничтожения во время массового вымирания морских организмов в конце триаса. Биотический кризис в конце триаса до сих пор является наиболее хорошо установленным примером массового исчезновения морских организмов из-за подкисления океана, потому что (а) вулканическая активность, изменения изотопов углерода, уменьшение карбонатного осадконакопления и вымирание моря точно совпали в стратиграфической записи., и (б) наблюдалась выраженная избирательность вымирания против организмов с толстым арагонитовым скелетом, что предсказывается экспериментальными исследованиями. Подкисление океана также предполагалось как причина массового вымирания в конце пермского периода и кризиса в конце мелового периода.
«Современные дни» (1990-е годы) pH поверхности моря
Современная щелочность
«Современная» (1990-е) поверхность моря, антропогенная CO. 2
Вертикальная инвентаризация «современного» (1990-е) антропогенного CO. 2
Изменение поверхностного иона CO. 3с 1700-х по 1990-е годы
Современный DIC
Доиндустриальный DIC
A NOAA (AOML ) in situ датчик концентрации CO. 2(SAMI-CO2), прикрепленный к системе раннего предупреждения о коралловых рифах Системная станция, используемая для проведения исследований закисления океана вблизи районов коралловых рифов
A NOAA (PMEL ) заякоренный автономный буй CO. 2, используемый для измерения концентрации CO. 2и исследований закисления океана
Портал океанов 
Портал окружающей среды 
Портал морской жизни 
Портал глобального потепления 
Водный портал 