Zakwaszenie oceanów jest stopniowe obniżenie pH oceanów. Oszacowano, że od 1751 do 2004 r. pH wód powierzchniowych oceanów spadło z 8,25 do 8,14 - woda morska jest lekko zasadowa (tj. pH > 7) i mówimy o zakwaszeniu oceanów, gdy pH staje się mniej zasadowe. To „drugi problem” spowodowany wzrostem emisji dwutlenku węgla (CO 2) pochodzenia antropogenicznego w atmosferze.
Zgodnie z dostępnymi modelami biogeochemicznymi należy spodziewać się znaczących zmian w chemii i biochemii oceanów, a także szkodliwego wpływu na ekosystemy . Wpływ na rafy koralowe jest dobrze zbadany (w tym w mezokosmosach ) i najbardziej nagłośniony, ale inne efekty istnieją i są oczekiwane w większości środowisk wodnych. Według WMO zakwaszenie to może częściowo tłumaczyć rekordowy roczny wzrost mierzony w 2013 roku wzrostem poziomu CO 2 .w atmosferze, a tym samym przyczynić się do zmiany klimatu. Według danych zebranych przez WMO w latach 2013-2014 globalny ocean pochłania obecnie około jednej czwartej antropogenicznej emisji CO 2 ., czyli około 4 kg CO 2dziennie i na osobę (tj. prawie 22 mln ton CO 2wchłaniane dziennie na całym świecie). Ten efekt „pompy węglowej” znacznie przyczynia się do zmniejszenia ilości CO 2 COatmosfery, w tym CO 2pochodzą z paliw kopalnych, ale ta zdolność wydaje się degradować z powodu połączonych skutków ocieplenia i zakwaszenia, które wpływają na produkcję i utrwalanie morskich węglanów (głównego planetarnego pochłaniacza dwutlenku węgla ). Według ONZ i jej agencji oceaniczne pompowanie dwutlenku węgla w 2013 r. jest o 70% mniej wydajne niż na początku ery przemysłowej , a przed 2100 r. mogłoby zostać jeszcze obniżone o 20% i wydaje się, że obecne tempo zakwaszania oceanów osiągnął już bezprecedensowy poziom przynajmniej od 300 milionów lat (według dostępnych danych paleośrodowiskowych ) i będzie się zwiększał co najmniej do 2015 r. (i później, jeśli nie zostaną podjęte znaczące wysiłki). Raport IPCC z 2014 roku, a następnie raport WMO nie wykazały poprawy trendów w zakresie wzrostu stężenia CO 2 .emitowane do powietrza; oraz „scenariusz przyjęty przez większość naukowców prowadzi do spadku pH do końca wieku o 0,3. Jeśli a priori liczba ta wydaje się niska, nie wolno nam zapominać, że jest to wielkość logarytmiczna , to znaczy kwasowość pomnożona przez dwa” .
To zakwaszenie ma co najmniej trzy zidentyfikowane przyczyny antropogeniczne:
Te trzy powiązane czynniki mogą mieć synergiczny wpływ na środowisko i zakwaszać wody przybrzeżne szybciej niż przewidywały pierwsze modele .
Około sześć teramoli aktywnego azotu i dwa teramole siarki byłyby wtłaczane do atmosfery rocznie, co stanowi znacznie mniej niż 700 teramoli CO2 ., zgodnie z badaniem niedawno pilotowany przez Scotta Doneya ( Woods Hole Oceanographic Institute , Massachusetts, USA). Ten azot miałby już na niektórych wybrzeżach oddziaływanie równoważne od 10 do 50% oddziaływania CO 2. Odległy ocean jest mniej dotknięty, ale obszary przybrzeżne i blisko szelfu kontynentalnego są w dużej mierze najważniejsze dla ludzi (rybołówstwo, działalność gospodarcza i turystyczna).
Wydaje się również, że ujścia rzek i martwe strefy nie spełniają już swojej roli pochłaniaczy dwutlenku węgla , a zakwaszenie jest zjawiskiem, które czasami (jak w przypadku kwaśnego odwadniania kopalń ) i do pewnego stopnia samoistnie się utrzymuje .
W naturalnym obiegu węgla stężenie dwutlenku węgla (CO 2) reprezentuje równowagę przepływu między oceanami, biosferą lądową i atmosferą. Wykorzystanie paliw kopalnych, a w szczególności produkcja cementu, prowadzi do nowego przepływu CO 2w powietrzu. Część pozostaje w atmosferze, inną część zajmują rośliny lądowe, a końcową część, około 25%, zajmują oceany.
Gdy CO 2rozpuszcza się, reaguje z wodą tworząc równowagę jonowych i niejonowych związków chemicznych: rozpuszczony wolny dwutlenek węgla (CO 2(aq) ), kwas węglowy (H 2 CO 3), wodorowęglan (HCO 3- ) i węglany (CO 32- ). Proporcja tych gatunków zależy głównie od zasadowości wody, a w drugiej kolejności od czynników takich jak temperatura i zasolenie wody morskiej, które lokalnie spada (gdzie lód lub lodowce szybko topnieją).
(patrz artykuł Pompa rozpuszczalności poświęcony pompie rozpuszczalności (w) oceanie ).
Powszechnie uważa się, że utrata zdolności do biomineralizacji organizmów ze szkieletem lub skorupą wapienną jest spowodowana głównie brakiem jonów węglanowych , ale ostatnie badania sugerują, że bardziej prawdopodobne jest obniżenie pH wody. to znaczy wzrost poziomu protonów [H + ]), który jest najbardziej bezpośrednim czynnikiem trudności w zwapnieniu, które pojawiły się w tych organizmach. Zbyt wiele protonów w wodzie zaburza równowagę osmotyczną i uniemożliwia większości z tych organizmów utrzymanie homeostazy pH. W grę wchodzi również brak jonów węglanowych, ponieważ koszt energetyczny zwapnienia wzrasta wraz ze spadkiem nasycenia wody w węglanach.
Na poziomie planetarnym antropogeniczny dopływ azotu ma tylko niewielki ilościowy wpływ na zakwaszenie oceanów (daleko za CO 2). Ale w pobliżu wybrzeży, gdzie znajdujemy dużą część morskiej bioróżnorodności (której część stanowi zasoby żywności ), antropogeniczne napływy siarki i azotu (0,8 tmol/rok reaktywnej siarki i 2,7 tmol/rok reaktywnego azotu na początku XXI th century) są bardzo ważne, a efekty zakwaszające bardziej poważne. Ponadto gwałtownie wzrasta również napływ azotu atmosferycznego do oceanów, w tym na północno-zachodnim Pacyfiku.
Na półkuli północnej równowaga wejść tych dwóch pierwiastków w górne warstwy oceanu wyraźnie się zakwasza.
W tropikach jest początkowo raczej zasadowy, ale ostatecznie zakwasza się ze względu na tempo przemiany amoniaku w azotan w ekosystemie. Na planecie bilans końcowy prawie wszędzie zakwasza się i zmniejsza ilość CO 2 na wybrzeżach.że ocean może się rozpuścić.
W innym miejscu stwierdzono, że w oligotroficznych (ubogich w składniki odżywcze) częściach oceanu pewne wiążące azot sinice odpowiedzialne za zakwity bakteryjne , takie jak te z rodzaju Trichodesmium, wykorzystują podwyższony poziom CO 2 .i stać się źródłem ważnej części pierwotnej produktywności oceanu, ze szkodą dla gatunków zwierząt z wapienną skorupą lub szkieletem. Obserwowany jest tam silny wzrost wiązania węgla i azotu (odzwierciedla się to w stosunku C/N . W Bałtyku i australijskim ujściu Peel-Harvey w ten sam sposób zachowuje się mikroalga nitkowata ( Nodularia spumigena ). poziom 750 ppmv CO 2, szybkości wiązania CO 2zwiększona z 15 do 128% oraz współczynniki fiksacji N 2zwiększona o 35-100% w porównaniu do taryf w obecnych warunkach CO 2w ciągu dnia. Charakter „ heterocystowy ” lub „nieheterocystowy” gatunku może wyjaśniać pewne przystosowanie lub tolerancję na zakwaszenie wody.
W światowym cyklu azotu , antropogenicznych azotu (NOx), a także z atmosfery tlenków siarki , przyczynia się do zakwaszenia morzu. A to zakwaszenie zmniejsza zdolność do nitryfikacji ekosystemów morskich. Antropogeniczny udział azotu wzrasta prawie wszędzie na półkuli północnej i częściowo na półkuli południowej.
Terrygeniczne napływy azotu i fosforu do rzek Północnego Atlantyku zostały zmierzone dla 14 dużych regionów Ameryki Północnej i Południowej, Europy, Afryki: dorzecze Amazonki dominuje w globalnym przepływie fosfor (jest to również najwyższy strumień fosforu na jednostkę powierzchni) ale obecnie przewyższają go pod względem całkowitego przepływu azotu działy wodne w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych, które we wszystkich przekraczają 1000 kg azotu na km 2 rocznie.
Przepływ azotu zrzucany do Północnego Atlantyku przez każdy dział wodny jest skorelowany z gęstością zaludnienia dorzecza (jak już zaobserwowano w przypadku przepływów azotanów w dużych rzekach na całym świecie); autorzy badania uważają za „uderzenie” silną korelację liniową między całkowitym przepływem azotu a ilością napływu azotu pochodzenia antropogenicznego w regionach o klimacie umiarkowanym (nawozy, depozycja atmosferyczna antropogenicznego wiązania NOx przez rośliny strączkowe oraz import/eksport azotu za pośrednictwem rolnictwa produkty). Rzeki dużych obszarów objętych badaniem eksportują do morza około 25% azotu, który został wprowadzony przez człowieka do ekosystemów (reszta jest eliminowana przez denitryfikację w ekosystemach mokrych i wodnych, które wydają się być dominującym pochłaniaczem azotu ; ale lasy również wydaje się być ważny z punktu widzenia magazynowania/pompowania azotu magazynuje wody gruntowe i lokalnie denitryfikuje, ale jest „bardzo małym pochłaniaczem azotu” w skali kontynentalnej.
Rolnictwo jest odpowiedzialne głównie w wielu regionach (w szczególności w basenie Missisipi i basenie Morza Północnego), a opad NOx jest główną przyczyną eksportu azotu do morza w kilku regionach (w tym w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych).
Jeśli weźmiemy pod uwagę obszary o małej aktywności człowieka jako punkt odniesienia, autorzy szacują, że przepływ azotu z lądu → morza zwiększył się - w prawie wszystkich regionach o umiarkowanym klimacie - od 2 do 20 razy (w zależności od regionu) w stosunku do okresu przedindustrialnego. XXI th century. Tylko kilka regionów (np. Wielka Północna Kanada) niewiele się zmieniło z tego punktu widzenia. Baseny strefy umiarkowanej zaopatrujące Morze Północne dostarczają tam 6 do 20 razy więcej azotu niż na początku epoki przemysłowej, a dorzecze Amazonki co najmniej 2 do 5 razy więcej niż przepływy szacowane z rejonów „nienaruszonej” strefy umiarkowanej , pomimo gęstości zaludnienia i niskiego bezpośredniego napływu antropogenicznego azotu do regionu. Sugeruje to, że przepływy azotu naturalne lub spowodowane przez wylesianie tropikalne mogą być znacznie wyższe niż w strefach umiarkowanych. Ponieważ w tropikach trwa wylesianie, sztuczizacja gleb i stosowanie nawozów, autorzy spodziewają się „spektakularnego wzrostu ładunku azotu w wielu tropikalnych systemach rzecznych” .
Gatunki te mogą być poważnie dotknięte przez zakwaszenie w połączeniu z ociepleniem, koralowce są siedliskiem krytycznym dla około 25% życia oceanicznego.
Ostatnie badania potwierdziły, że szkielet koralowca rzeczywiście jest biokonstruowany przez zwierzę z amorficznych nanocząstek zebranych w wodzie i zagregowanych w struktury aragoniczne dzięki grupie białek bogatych w kwasy koralowe, a nie przez zwykłe nieorganiczne wytrącanie wody. . Białka te mogą a priori funkcjonować przy pH nieco bardziej kwaśnym niż obecne pH wody morskiej, ale – precyzują autorzy – „nie oznacza to, że rafy koralowe są bezpieczne; po pierwsze dlatego, że nadal potrzebują węglanu wapnia do utworzenia rafy (materiału, który powinien być rzadszy w zakwaszonym morzu); po drugie dlatego, że zawsze będą zagrożone przez ocieplenie wody i zakwity glonów, które mogą prowadzić do blaknięcia koralowców i ich śmierci” . .
Precyzyjne określenie udziału zakwaszenia w zanikaniu raf koralowych jest „trudne, jeśli nie niemożliwe, ze względu na zakłócający wpływ innych czynników środowiskowych, takich jak temperatura” .
W 2016 r. czasopismo Nature opublikowało wynik eksperymentu in situ mającego na celu zmniejszenie kwasowości wody w kąpieliskach rafy koralowej (na poziomie ery przedindustrialnej): zwapnienie rafy znacznie wzrosło na obszarze eksperymentu. Według Janice M. Lough sugeruje to, że obecny poziom zakwaszenia oceanów „może już zagrozić rozwojowi raf koralowych” .
Naukowcy z Instytutu Alfreda Wegenera w Niemczech opracowali 167 badań naukowych na 150 gatunkach morskich (od koralowców przez ryby po skorupiaki). Dochodzą do wniosku, że tej pracy, że „wszystkie grupy zwierząt są negatywnie dotknięte przez wzrost CO 2 koncentracji ” ; najbardziej wrażliwe na zakwaszenie są „koralowce, szkarłupnie i mięczaki ” – wyjaśnia dr Astrid Wittmann. „Skorupiaki, takie jak kraby jadalne czy kraby pająkowe, wydają się być w niewielkim stopniu dotknięte zakwaszeniem, nawet jeśli równoczesny wzrost temperatury z pewnością będzie dla nich problemem” .
Wiele organizmów planktonowych ze szkieletem wapiennym lub inne zwierzęta ze skorupą wapienną (a w szczególności ich larwy) również mają trudności z syntezą teki , planktonu lub muszli .
Dwutlenek węgla zaabsorbowany w oceanie reaguje z cząsteczkami wody, tworząc wiele jonów, takich jak wodorowęglan (odpowiednik wodorowęglanu ). Powstawanie tych jonów zmniejsza stężenie jonów węglanowych, które są niezbędne do tworzenia węglanu wapnia . Jednak węglan wapnia jest niezbędny do zwapnienia koralowców (i muszli). Ta reakcja chemiczna zapobiega zatem normalnemu tworzeniu się koralowców i muszli.
Badania nad skutkami zakwaszenia na Antarktydzie u pteropodów (lub motyli morskich ) pokazują, że po pewnym zakwaszeniu wody osobniki umierają (w ciągu zaledwie czterdziestu ośmiu godzin), ale te Zwierzęta są podstawą sieci pokarmowej w ten region i podobnie jak niektóre algi ( kokolity ), które wydzielają muszle na bazie wapnia, odgrywają ważną rolę w obiegu węgla .
Młode koralowce australijskie hodowane w warunkach temperatury i poziomu CO 2 , jak oczekiwano na rok 2100, wykazują mniejszy wzrost szkieletu, ale rozwijają również różne rodzaje wad rozwojowych szkieletu; to zagroziłoby ich szansom na przeżycie i dobry wzrost na rafie.
Inne prace przeprowadzone w Papui Nowej Gwinei pokazują, w podobnych warunkach kwasowości, silną proliferację alg niewapiennych i zmniejszenie o około 40% bioróżnorodności koralowców. Jednak, jak zauważa raport, rafy koralowe są obecnie pośrednim źródłem dochodu dla około 400 milionów ludzi, głównie żyjących w tropikach.
Od początku rewolucji przemysłowej kwasowość oceanów wzrosła o około 30% . Odpowiada to spadkowi pH o 0,1, osiągając 8,1 lub 8,14 w zależności od dzisiejszych źródeł (oceany są zatem zasadowe, a nie kwaśne , ich pH wynosi powyżej 7).
Spadek pH wód powierzchniowych oceanów i wzrost ciśnienia parcjalnego CO 2(pCO 2) występują z różnymi prędkościami w zależności od regionu, ale były już wykrywane in situ od kilkudziesięciu lat w dużych regionach subpolarnych w strefach podzwrotnikowych i tropikalnych. Najbardziej skrajne wahania występują w szeregach czasowych rejestrowanych w strefach podbiegunowych, co tłumaczy się tym, że sezonowe różnice w temperaturze i produktywności biologicznej są tam najbardziej wyraźne.
Na podstawie prognoz IPCC (lub IPCC w języku angielskim) obecny wzrost poziomu CO 2w atmosferze oczekuje się dalszego obniżenia pH wód na świecie z obecnych 8,14 do 7,8 do końca wieku. Raport UNEP sugeruje spadek pH o 0,3 do 2100, podczas gdy komunikat prasowy CNRS sugeruje spadek o 0,4.
W 2014 roku The raport na temat skutków zakwaszenia oceanów na biologii morskiej (syntetyzowania sto badań na ten temat), przedstawione na 12 th obrad z Konwencji o różnorodności biologicznej (CBD) w Pyeongchang (Korea Południowa) potwierdza, że zakwaszenie postępuje (średnio o 26% od czasów przedindustrialnych) i że jeśli przez dwa stulecia ocean wchłonął więcej niż jedną czwartą CO 2antropogeniczny, przyczyniając się do zakwaszenia środowiska oceanicznego, „niemal nieuchronnie, w ciągu 50 do 100 lat emisje dwutlenku węgla zwiększą zakwaszenie oceanów do poziomów, które będą miały ogromny wpływ, najczęściej negatywny, również na organizmy morskie i ekosystemy jak na towary i usługi, które świadczą ” . „Wiele badań wskazuje na zmniejszenie tempa wzrostu i przeżywalności koralowców, mięczaków i szkarłupni [rozgwiazdy, jeżowce, ogórki morskie itp.]. » Niektóre gatunki lepiej tolerują zakwaszenie niż inne. Niektóre ulegną degradacji ich systemów sensorycznych, wywołując nieprawidłowości behawioralne (ryby, niektóre bezkręgowce). Biogeochemiczne cykle węgla, azotu, żelaza i wapnia zostaną naruszone w siedliskach przybrzeżnych bardziej niż na pełnym morzu i szybciej w Arktyce niż w (zimniejszej) Antarktyce. „Globalny koszt wpływu zakwaszenia oceanów na tropikalne skorupiaki i rafy koralowe szacuje się na ponad 1 bilion dolarów rocznie do końca wieku. " Zdarzenia zakwaszania Niektóre miały już miejsce, w tym paleoceńskiego - eocenu (istnieją 56 milionów lat), ale teraz wydaje się zbyt szybko, że wiele gatunków może dostosować. „Pomimo emisji CO 2znacznie się zmniejszą, zakwaszenie oceanów będzie trwało przez dziesiątki tysięcy lat, dramatyczne zmiany w ekosystemach, a potrzeba nauki radzenia sobie z tymi zmianami wydaje się pewna. "
W latach 2018 i 2019 odnotowano rekordowe ocieplenie wód między 0 a 2000 metrów, przy czym ostatnie dziesięć lat było dziesięcioma najcieplejszymi, jakie kiedykolwiek zarejestrowano w oceanie. Rok 2019 przyniósł również nowy rekord w absorpcji CO 2 netto przez ocean za okres 1982-2019: ~2,4 Pg C, tj. u + 0,2 Pg C w porównaniu do 2018, co kontynuuje trend zapoczątkowany w latach 2000-2002 i pogorszył zakwaszenie oceanów (spadek pH w większości oceanów , zwłaszcza w jego chłodniejszych wodach: 0,018 ± 0,004 jednostki na dekadę od okresu przedindustrialnego).
Poprzez zakłócanie i degradację niektórych ekosystemów ( w szczególności raf koralowych ), zakwaszenie mórz powoduje degradację ważnych usług ekosystemowych i ogólnie wszystkich ekosystemów. Zagraża wielu gatunkom.
Wpływając na zwierzęta bez skorupek, zakwaszenie może prowadzić do pogorszenia jakości wody i osadów ze względu na brak zwierząt filtrujących, takich jak małże i ostrygi, które codziennie filtrują i oczyszczają duże ilości wody.
Niektóre jeżowce są wrażliwe na niewielkie spadki pH (zbliżone do spodziewanych w ciągu kilkudziesięciu lat), które obniżają ich zdolności rozrodcze.
W 2013 r. 540 ekspertów i naukowców zgromadzonych na sympozjum 3 e Monterey na temat zakwaszenia oceanów (2012) chciało ponownie skupić uwagę decydentów politycznych na tym problemie planetarnym przypominając, że - podczas gdy muszle ślimaków woda zaczyna ulegać erozji w niektórych częściach ocean – obrót generowany przez działalność hodowców małży i ostryg oraz rybaków szkarłupni (jeżowców), skorupiaków (krewetki, kraby) i ryb zbliża się do 130 miliardów dolarów (96,5 miliardów euro) oraz że spadek lub zanik niektórych gatunków spożywane przez ludzi (w szczególności ryby) miałyby wpływ na bezpieczeństwo żywnościowe .
Dodają, że dzięki ochronie wybrzeża i fauny przybrzeżnej przed falami i sztormami oraz promowanej przez nich turystyce i rybołówstwu, rafy koralowe i piaski świadczą usługi o wartości od 30 do 375 miliardów dolarów (22 do 278 miliardów euro). ) rocznie (w zależności od metod obliczeniowych). Ostrygi również odgrywają ważną rolę na celowniku tego zjawiska, ponieważ ich prawidłowy rozwój jest niemożliwy ze względu na niską produkcję muszli pełniących rolę elementu ochronnego w ich wzroście.
Skutki zakwaszenia są już widoczne w branży akwakultury w północno-zachodnich Stanach Zjednoczonych, która charakteryzuje się wysoką śmiertelnością w wylęgarniach ostryg.
Globalny koszt wpływu zakwaszenia oceanów na tropikalne skorupiaki i rafy koralowe szacuje się na ponad 1000 miliardów dolarów rocznie do końca stulecia.
Ocean zawiera 50 razy więcej węgla niż atmosfera i co roku wymienia z nim znaczne ilości węgla. W ostatnich dziesięcioleciach oceany spowolniły tempo antropogenicznych zmian klimatu , pochłaniając prawie 30% antropogenicznych emisji dwutlenku węgla . Chociaż to antropogeniczne pochłanianie węgla jest wynikiem procesów fizykochemicznych, biologia morska odgrywa kluczową rolę w naturalnym obiegu węgla poprzez sekwestrację dużych ilości węgla w głębokich wodach oceanicznych. Zmiany w tych procesach fizycznych, chemicznych lub biologicznych mogą prowadzić do sprzężeń zwrotnych w systemie klimatycznym, a tym samym przyspieszyć lub spowolnić zachodzącą zmianę klimatu. Te sprzężenia zwrotne między klimatem, oceanem i jego ekosystemami muszą być lepiej zrozumiane, aby móc dokładniej przewidywać ewolucję cech oceanu przyszłości oraz połączoną ewolucję CO2 . atmosferyczne i klimatyczne.
Zakwaszenie wody powoduje również degradację planetarnego pochłaniacza dwutlenku węgla w oceanie, już zniszczonego przez zubożenie warstwy ozonowej oraz zanieczyszczenie wody i przełowienie .
W 2000 roku na podstawie różnych doświadczeń laboratoryjnych i in situ zrozumiano, że zapachy przenoszone przez wodę mogą odgrywać ważną rolę dla larw i młodych ryb rafowych, które wykorzystują je do orientacji, wykrywania i unikania drapieżników lub znajdowania obszarów sprzyjający ich przetrwaniu i przyszłemu wzrostowi; zapach rafy sprawia, że larwy nie dają się wynieść w kierunku otwartego morza.Larwy ryb rafowych zaraz po wykluciu, choć mierząc zaledwie kilka milimetrów, mają sprawny system sensoryczny pozwalający im wychwytywać zapachy w roztworze w wodzie.
Od dawna wierzono, że larwy ryb koralowych są przenoszone na duże odległości i że mogą kolonizować inne rafy, podczas gdy ich rodzima rafa może być skolonizowana przez osobniki młodociane urodzone gdzie indziej. Badanie oparte na znakowaniu 10 milionów embrionów Pomacentrus amboinensis (in) pobranych z Wielkiej Rafy Koralowej i wypuszczonych do morza wykazało, że larwy przeciwne powracają do swojej rafy macierzystej, prawdopodobnie rozpoznając jej biochemiczną sygnaturę i zapach. Większość larw osiedla się bardzo blisko miejsca urodzenia. Zapach ma kluczowe znaczenie dla larw badanych ryb koralowych; pozwala im wykryć obecność innych ryb (w tym drapieżników) w rafach i wyjaśnia ich wierność rafie, cechy wielu ryb koralowych lub osobnikowi gatunku symbionta (na przykład ukwiał dla amfipriona).
W 2009 roku badania wykazały, że u błazenka używanego jako gatunek modelowy larwy ryb narażone na zakwaszenie wody tracą zdolność rozróżniania zapachu siedlisk koralowych, do których powinny dążyć, aby osiągnąć dorosłość. co gorsza, przy pH 7,8 (co według badań prospektywnych będzie odpowiadać wartościom ciepłych mórz około 2100 r.) są one wówczas silnie przyciągane przez bodźce węchowe, które normalnie je odpychają, a powyżej pH 7,6 nie wydają się już odczuwać żadnego zapachu. bodźce.
Nowsze prace w laboratorium i testowane in situ na rafie w centrum rafy w Papui Nowej Gwinei naturalnie zakwaszonej przez odgazowanie wulkaniczne permanentny podwodny CO 2wykazali, że zakwaszona woda (porównywalna do tej, która za 50 do 80 lat pokryje większość raf koralowych na świecie, według naukowców) ma nieoczekiwany i bardzo wyraźny wpływ na zachowanie niektórych ryb: nie wydzielają już zapachu drapieżnika , i narażają się nienormalnie, w samobójczy sposób na ryzyko zjedzenia (bardzo dobrze pokazane w australijskim dokumencie emitowanym na Arte w 2014 roku). Ryby mięsożerne wydają się być bardziej dotknięte tym zjawiskiem niż ryby roślinożerne. Czy to jest zakwaszenie, czy efekt CO 2 jako cząsteczka na zaangażowanej rybie.
Z tych wszystkich powodów Munday i in. (2010) uważają, że odtworzenie populacji ryb w zdegradowanych obszarach rafowych podczas odtwarzania będzie coraz trudniejsze, a nawet zagrożone przez zakwaszenie oceanów, które może w związku z tym pogorszyć ich zdolność do sprężystości ekologia oceanów. Fakt, że przy 700 ppm CO 2wiele ryb przyciąga zapach drapieżników i to przy 850 ppm CO 2tracą zdolność wyczuwania drapieżników i larwy narażone na wysokie stężenie CO 2są niezwykle aktywne i lekkomyślne narażają je na zwiększone ryzyko zjedzenia (odnotowują śmiertelność od 5 do 9 razy wyższą niż normalnie i wyższy poziom CO 2wzrasta, tym wyższa jest śmiertelność drapieżników). Bez normalnego węchu wiele larw może również nie znaleźć rafy lub miejsca na rafie, w którym powinny się osiedlić, zgubić i umrzeć na morzu.
W 2011 roku kolejne badania wykazały, że słuch ukwilicy (Amphiprion percula) również ulega degradacji (od stadium młodocianego), gdy woda jest zakwaszona, co zakłóca m.in. ich zdolność poruszania się w kierunku rafy lub w określone miejsce.
W 2012 roku w badaniu stwierdzono, że zakwaszenie wpływa na funkcję neurotransmisji układu węchowego ryb.
Reakcja drapieżników na bodźce węchowe ich ulubionej ofiary jest również zmniejszona przez zakwaszenie, co pokazało badanie z 2015 r. na młodych rekinach umieszczonych na pięć dni w normalnej wodzie lub wzbogaconej CO 2. ponieważ uważamy, że woda oceaniczna będzie w 2050 lub 2100 roku.
Nadal nie jest jasne, czy te nienormalne i szkodliwe dla gatunku zachowania mogą (i jak szybko) zniknąć (poprzez mechanizmy doboru naturalnego ).
Zakwaszenie oceanów powoduje zmianę składu zbiorowisk fitoplanktonu . Absorpcja atmosferycznego dwutlenku węgla przez ocean tworzy związek kwasowy, kwas węglowy (H 2 C0 3przez reakcję wody z dwutlenkiem węgla: CO 2+ H 2 O= H 2 C0 3. W tej postaci węglan nie może wiązać się z wapniem, co zapobiega tworzeniu się skorupek u wapniejących gatunków fitoplanktonu.
Zwiększona obecność jonów H + w zakwaszonej wodzie oceanicznej może również powodować rozpuszczanie już uformowanych muszli. Węglan jest odrywany od wapnia, a następnie wiąże się z jonem H + , pozostawiając w ten sposób powłokę osłabioną strukturalnie.
Zakwaszenie oceanów powoduje zmniejszenie średnicy komórek i zwiększenie tempa wzrostu kokolitoforu E. huxleyi . U innych gatunków coccolithophor i innych fitoplanktonu z muszlami można zaobserwować spadek zwapnienia, a także rozpuszczanie muszli. Inne badania wykazały również, że możliwy jest spadek biomasy i produktywności fitoplanktonu na niskich i średnich szerokościach geograficznych ze względu na wzrost stężenia dwutlenku węgla na powierzchni oceanu. Można to tłumaczyć wzrostem temperatury na powierzchni oceanu, co powoduje wzrost rozwarstwienia termicznego jego górnych warstw i powoduje zmniejszenie pionowego mieszania składników pokarmowych z wodami powierzchniowymi, co spowalnia tempo fotosyntezy .
Niewapniejące gatunki fitoplanktonu, takie jak cyjanobakterie i zielone algi, w różny sposób podlegają zakwaszeniu. Niektóre gatunki wydają się czerpać korzyści z tego przewrotu z różnych powodów. Między innymi bardziej kwaśne środowisko zwiększyłoby dostępność niektórych składników odżywczych, a także zmniejszyłoby konkurencję międzygatunkową poprzez zmniejszenie liczby gatunków w danym ekosystemie (utrata gatunków wapniejących). Powoduje to wykładniczy wzrost niektórych gatunków mikroalg, aw konsekwencji eutrofizację dotkniętych zbiorników wodnych.
Niewiele wiadomo na temat konsekwencji związanych z utratą różnorodności i biomasy populacji fitoplanktonu; Wiadomo jednak, że fitoplankton stanowi podstawę oceanicznej sieci pokarmowej i że organizmy te są odpowiedzialne za prawie 50% ogólnej produktywności pierwotnej .
Niemcy uruchomiły 1 st wrzesień 2009krajowy program badań nad zakwaszeniem oceanów (BIOACID dla „ biologicznych skutków zakwaszenia oceanów ”) o wartości 8,5 mln euro w ciągu 3 lat (w tym 2,5 mln na Leibniz-Institut für Meereswissenschaften w Kilonii, który koordynuje program) zapewniony przez Federalne Ministerstwo Edukacji i Badania ( BMBF ). Od 2009 r. udział weźmie ponad 100 naukowców (biolodzy, chemicy, fizycy, paleontolodzy, matematycy itp.) z 14 instytutów, a także firma będąca liderem w dziedzinie technologii czujników . Program skoncentruje się na Morzu Północnym i Bałtyku , a także na obszarach polarnych lub tropikalnych szczególnie narażonych na zakwaszenie.
Planowane są partnerstwa z innymi krajami, w tym z angielskimi naukowcami z uruchomionego w 2010 roku programu badawczego nad zakwaszeniem morza („UKOA”), Stanami Zjednoczonymi i Unią Europejską (dotacja z „EPOCA”). Według jego inicjatorów jest to pierwszy tak ważny program na świecie.
Jedną z trudności jest lepsze zrozumienie synergicznych efektów występujących pomiędzy zakwaszeniem, wzrostem temperatury, strefami anoksji i innymi antropogenicznymi modyfikacjami środowisk, które mogą pogłębić i/lub przyspieszyć globalne zmiany.
Badania nad skutkami tego zakwaszenia pokazują, że im wyższe tempo zakwaszania, tym trudniej jest je wytworzyć gatunkom posiadającym muszle (mikroskopijny plankton u podstawy łańcucha pokarmowego , muszle, mięczaki czy koralowce). Zakwaszenie zmienia również zachowanie ryb, jeśli chodzi o zdolność do poszukiwania zdobyczy lub ucieczki przed drapieżnikiem, i trwają badania, aby dowiedzieć się, dlaczego.
Północny Ocean Indyjski stał się co najmniej o 10% bardziej kwaśny niż Ocean Atlantycki i Spokojny, ze względu na swoją konfigurację geograficzną. Ocean Indyjski jest rzeczywiście oddzielony od Oceanu Arktycznego, a na skład chemiczny północnej części jego basenu mają wpływ rzeki, które odprowadzają wodę z ważnego kontynentu euroazjatyckiego, a także deszcze monsunowe.
PH oceanów zmienia więcej w zimnych wodach Syberii, Alaski, Pacific Northwest i Antarktydy. Wiosną i latem imponujące zakwity planktonowe pochłaniają część CO 2obecny w wodzie, zmniejszając kwasowość. Wręcz przeciwnie, w zimie kwasowość wzrasta z powodu upwellingu wody bogatej w CO2 . głębiny oceaniczne.
Badanie opublikowane w czerwiec 2015, prowadzony przez naukowców z LSCE, wskazuje, że w latach 1800-2001 Morze Śródziemne wchłonęło od 1 do 1,7 Gt węgla (miliard ton) pochodzenia antropogenicznego. Spowodowało to spadek pH średnio o 0,08 jednostki lub wzrost kwasowości o 20%. Ta zmienność jest podobna do ewolucji otwartych oceanów, chociaż absorpcja CO 2antropogeniczny nad Morzem Śródziemnym jest tam bardziej intensywny. Z drugiej strony, tempo zakwaszania wód dennych Morza Śródziemnego jest wyższe niż w głębokich oceanach, ze względu na ich szybką odnowę, jak w Zatoce Lwiej.
Badanie obszaru w pobliżu Wezuwiusza, na Morzu Śródziemnym, poddanego działaniu pH porównywalnego do oczekiwanego w 2100 r., pokazuje 70% spadek bioróżnorodności organizmów wapiennych, wyjaśnia Gattuso. I spadek o około 30% w różnorodności innych organizmów.
pH wód powierzchniowych (lata 90.)
Współczesna zasadowość
ciśnienie antropogeniczne związane z CO 2 (1990)
Pionowa inwentaryzacja CO 2 (1990)
Współczesny całkowity węgiel nieorganiczny
Przedprzemysłowy całkowity węgiel nieorganiczny
CFC-11 (współczesny)
CFC-12 (współczesny)
( AOML (en) ) ) wskaźnik CO 2 in situ/ czujnik (SAMI-CO 2) (badanie koralowców / NOAA )
( PMEL ) pomiar CO 2w badaniach zakwaszenia ( NOAA )