9 Minutės
Nauji tyrimai rodo, kad pakilimo (upwelling) zonos prie krantų spartina vandenyno rūgštėjimą gerokai greičiau nei globalūs vidurkiai, keliančios grėsmę žuvininkystei, jūrų ekosistemoms ir pajūrio ekonomikoms. Jungdami ilgalaikes koralų archyvus su regioniniais vandenyno modeliais, mokslininkai perspėja, kad kai kuriuose pakrančių rajonuose jūros vandens pH kris sparčiau, nei manyta anksčiau, kylant atmosferos CO2 kiekiui.
Mokslininkai nustatė, kad didieji pakilimo sistemų regionai stiprina vandenyno rūgštėjimą greičiau nei tikėtasi, didindami riziką jūrų gyvybei ir pakrančių ekonomikai.
Kodėl pakilimas veikia kaip rūgštėjimo stiprintuvas
Pakilimas (upwelling) yra natūralus vandenyno procesas, kai gilūs, šalti ir maistingomis medžiagomis turtingi vandenys kyla į paviršių kartu su pakrantės vėjais ir srovių dinamika. Šie giluminiai vandenys dažniausiai turi didesnį anglies dioksido (CO2) kiekį bei kitas chemines ypatybes, nes mikroorganizmai skaido nuskendančią organinę medžiagą — procesas, vadinamas remineralizacija, išlaisvina anglies rūgštį ir sumažina vandens pH. Kai tokie vandenys patenka į paviršių, jie sąveikauja su atmosfera, ir kylantis antropogeninis atmosferos CO2 dar labiau padidina jų rūgštumą.
Paprastai tariant: pakilimo zonose pradinis vanduo jau būna praturtintas CO2 ir mažesnio pH, o tolesnis atmosferos CO2 didėjimas dar labiau kompensuoja ir sustiprina šią rūgštėjimą skatinančią sąlygą. Tai reiškia, kad vietos, kur vyksta pakilimas, gali patirti daug intensyvesnius vandenyno rūgštėjimo pokyčius nei atviri vandenynai arba globalūs modelių vidurkiai.
Iš techninės perspektyvos pakilimas veikia kaip „rūgštėjimo stiprintuvas“ per kelis tarpusavyje susijusius procesus: sumažėja aragonito prisotinimo būsena (Ωarag), kuri yra esminis rodiklis moliuskams ir koralams, kuriems būtina kalcio karbonato (CaCO3) sintetinė schema. Taip pat keičiasi totalinė karbonato sistema (DIC, TA), vandenilio jonų koncentracija (pH) ir pCO2, ir šiuos parametrus gali stiprinti vietinė temperatūra, deguonies trūkumas bei biologinė reminalizacija. Tokia vietinė chemijos dinamika reiškia, kad net nedidelis papildomas atmosferos CO2 padidėjimas gali sukelti disproporcingai didelį vietinį pH kritimą.
Kaip mokslininkai rekonstruodami šimtmečio pokyčius
Šio tyrimo autoriai iš Sankt Endrūs universiteto (University of St Andrews) naudojo koralų skeletus kaip natūralius anksto egzistuojančios jūros chemijos archyvus. Koralų aragonito skeletuose įterpiami borono izotopiniai santykiai (δ11B), kurie atspindi vietinį jūros vandens pH per koralų gyvavimo laikotarpius. Borono izotopai veikia kaip patikimi paleoproksiai, nes boratas ir borio rūgštis koralų karbonate atsispindi priklausomai nuo aplinkinio pH: didesnis pH sąlygoja tam tikrą borato speciation rezultatą, kuris užfiksuojamas skelete.
Mokslininkai išmatuodami borono izotope per XX amžiaus koralų mėginius galėjo atkurti pH ir susijusių karbonato sistemos parametrų raidą per dešimtmečius. Tokie paleoproksiai — įskaitant papildomas bei sinchronizuotas chemines proxy priemones, pvz., izotopines kompozicijas ir cheminių elementų santykius — suteikia galimybę rekonstruoti tiek ilgesnius, tiek regioniškai specifinius vandenyno rūgštėjimo scenarijus, kurie dažnai nėra užfiksuoti trumpalaikiuose monitoringų tinkluose.
Šiuos istorinius duomenis tyrėjai susiejo su aukštos skiriamosios gebos regioniniu vandenyno modeliavimo įrankiu, orientuotu į Kalifornijos srovę (California Current) — tipinę rytinę sienos (eastern boundary) pakilimo sistemą. Modeliai įtraukė meteorologinius įėjimus, vėjo laukus, šilumos fluxus, biologinius komponentus ir anglies ciklą, leidžiant modeliuoti, kaip rūgštėjimas vystysis XXI amžiuje esant tęstinėms CO2 emisijoms. Svarbus rezultatas buvo tas, jog pakilimo zonos ne tik atspindi globalius pokyčius, bet jie juos reikšmingai amplifikuoja — kitaip tariant, regioniniai veiksniai sustiprina globalią tendenciją.
Modeliavimas taip pat leido atskleisti, kaip natūrali variacija, pavyzdžiui, Šiaurinio Pacifiko decadalinė oscilacija (PDO) arba El Niño–Southern Oscillation (ENSO), gali laikinai stiprinti arba mažinti rūgštėjimo intensyvumą. Tačiau ilgalaikiai antropogeniniai signalai, prognozuojami pagal emisijų trajektorijas, išlieka dominuojanti jėga, ypač kartu su regioniniais pakilimo dinamikos pokyčiais.
Poveikis žuvininkystei, ekosistemoms ir pajūrio bendruomenėms
Pakilimo zonos yra tarp biologinės produktyviausių vandenyno regionų ir palaiko dideles žuvininkystės pramonės šakas. Tokiose zonose gausu maistingųjų medžiagų, kurios skatina fitoplanktono ir zooplanktono žydėjimus, vėliau terpę perduodami aukščiausiems trofiniams lygiams. Tačiau greitesnis rūgštėjimas kelia grėsmę kalcifikacijai — procesui, kuriuo jūrų organizmai, pavyzdžiui, moliuskai (midijos, austrės), tam tikri planktono tipai (kalcifikuojantys dino- ir kokolitoforidai) bei koralinės ir koralinė-algalinės struktūros, formuoja savo kalkines kriaukles ir skeletus iš kalcio karbonato.
Kai aragonito prisotinimo būsena sumažėja, šios rūšys susiduria su didesnėmis morfologinėmis ir fiziologinėmis problemomis: kriauklių plonėjimu, lėtėjančiu augimu, didesniu energijos poreikiu kriauklės atstatymui ir didesne mirtingumo rizika jauname amžiuje. Tokie biologiniai pokyčiai persiduoda per maisto tinklą, mažindami plėšrūnams prieinamą biomasę ir mažinant žuvų perteklių atsinaujinimo potencialą. Tai ypač aktualu pakrančių bendruomenėms, kurios remiasi pakrantės ir nerštaviečių žvejybomis bei intensyviu akvakultūros verslu.
Socialiai-ekonominis poveikis gali būti platus: nuo tiesioginių pajamų nuostolių žuvininkystėje iki tiekimo grandinių sutrikimų ir darbo vietų netekimo. Akvakultūros sektorius — ypač moliuskų auginimas — yra itin jautrus, nes suboptimalios vandenyno chemijos sąlygos gali sutrikdyti lervų vystymąsi ir sumažinti išgyvenamumą. Be to, pakilimo zonose intensyvus rūgštėjimas dažnai sutampa su kitais streso veiksniais: vandenyno šilimu (ocean warming), deguonies mažėjimu (deoxygenation) ir pakeistomis srovėmis, todėl bendras poveikis gali būti sinergetinis ir netikėtas.
Pajūrio ekonomikos, kurios priklauso nuo kriauklių ir priartėjimo prie kranto žuvininkystės, yra ypač pažeidžiamos. Tokiuose regionuose reikia ir ekonominių, ir ekologinių atsakomųjų priemonių: diversifikacijos strategijų, investicijų į atsparią akvakultūrą, socialinių apsaugos tinklų bei vietos bendruomenių įtraukties planavimo procesuose.
Politika ir sprendimai: kodėl CO2 mažinimas vis dar svarbiausias
Vandenyno rūgštėjimas yra tiesiogiai susijęs su atmosferos CO2 kiekiu, todėl veiksmingiausia ilgalaikė priemonė — sumažinti emisijas. Pramonės pereiga prie švaresnių energijos technologijų, mažai anglies dioksido emisijų turinčių sprendimų ir efektyvesnis energetinis vartojimas — pavyzdžiui, atsinaujinanti energetika, šilumos siurbliai, elektrinė transporto priemonė — sumažina tą pačią CO2, kuri skatina tiek klimato atšilimą, tiek vandenyno rūgštėjimą.
Tuo pačiu metu vietinės adaptacijos priemonės gali suminkštinti pasekmes ir suteikti laiko sektoriams prisitaikyti. Praktiniai sprendimai apima selekcinį veisimą akvakultūroje, kad būtų išvystyti atsparesni padermiai, buferizuotas mailių auginimo įrenginių technologijas (pH reguliavimo sistemos), ankstyvo įspėjimo ir stebėsenos sistemas, kurios suteikia komerciniams veikėjams laiko reaguoti, ir integruotą pakrančių valdymą. Ekosisteminiu pagrindu grindžiamos priemonės, įskaitant jūrų saugomų teritorijų tinklus ir žvejybinio intensyvumo valdymo priemones, gali padėti išlaikyti biologinę įvairovę ir ekosistemų funkcijas, kurios stiprina atsparumą.
Politikos lygmeniu būtina derinti vietos, regionų ir tarptautines strategijas: klimato politika (emisijų mažinimas) turi derėti su jūrų erdvės valdymu, žuvininkystės politika ir socialinėmis apsaugos priemonėmis. Taip pat svarbi finansinė parama mokslui ir stebėsenos tinklams, kad būtų įmanoma operatyviai atnaujinti rizikos vertinimus ir efektyviai nukreipti išteklius.
Vienas iš straipsnio bendraautorių pažymėjo, jog prognozuoti, kaip pakilimo sistemos reaguos į antropogeninius ir natūralius signalus, reiškia atskirti natūralią variaciją nuo žmogaus veiklos poveikio. Tokiai dekonvoliucijai reikalingi ilgi regioniniai įrašai, tikslesni paleoproksiai ir tiksliniai modeliai.
Pakrančių zonėse vandenynas tampa rūgštesnis nei manyta anksčiau.
Ką tai reiškia pasauliniu mastu
Nors tyrimas sutelktas į Kalifornijos srovę, jo išvados yra perspėjimas ir kitiems didiesiems pakilimo sistemų regionams: Humboldto srovė prie Pietų Amerikos krantų, Benguelos ir Kanarų srovės prie Vakarų Afrikos, taip pat panašios pakrantinės zonos visame pasaulyje. Ten, kur vyksta intensyvios pakilimo procesai, bendruomenės turi tikėtis padidėjusios vandenyno rūgštėjimo rizikos ir atitinkamai pasiruošti.
Pasauliniu mastu tai reiškia, kad tarptautinės jūrų politikos, globalių klimato susitarimų ir regioninių stebėsenos tinklų dialogas turi įtraukti konkrečius regioninius scenarijus. Pavyzdžiui, tarptautinės organizacijos gali remti regioninius monitroingus, teikti techninę pagalbą akvakultūros prisitaikymo technologijoms ir skatinti žinių mainus tarp mokslininkų, sprendimų priėmėjų ir verslo.
Reikėtų pabrėžti ir žinios apie tarpusavio ryšius: pakilimo intensyvumo kaita gali paveikti mitybos grandines ir žuvų migracijas, o tai savo ruožtu turi įtakos tarptautinėms jūrų išteklių valdymo taisyklėms. Atsižvelgiant į šiuos ryšius, reikalinga platesnė geopolitinė perspektyva, siekiant apsaugoti pasaulinį maisto saugumą bei pakrančių gyventojų pragyvenimo šaltinius.
Ekspertų įžvalgos
Dr. Elena Morris, jūrų biogeocheminė mokslininkė, neįtraukta į minėtą tyrimą, komentavo: „Šis darbas primena, kad regioniniai vandenyno procesai gali pakeisti tai, ką mums sako globalūs vidurkiai. Pajūrio bendruomenėms vietinė stebėsena ir adaptatyvi žuvininkystės politika bus tokia pat svarbi kaip ir pasauliniai emisijų mažinimo veiksmai.“
Gilesnė vietinių rūgštėjimo tendencijų supratimo reikšmė yra ta, kad politikams ir išteklių valdytojams suteikiama įrodymų bazė prioritizavimui, monitoringo tikslų nustatymui ir labiausiai rizikuojančių sektorių palaikymui. Tęstiniai tyrimai, derinantys istorinius proxy duomenis, aukštos skiriamosios gebos regioninį modeliavimą ir trumpalaikę stebėseną, padės sugriežtinti projekcijas ir nukreipti reagavimą ten, kur jis reikalingiausias.
Apibendrinant: pakrančių pakilimo zonos tampa „karštosiomis vietomis“ vandenyno rūgštėjimo kontekste — jos jautrios tiek natūraliai variacijai, tiek žmonių sukeltam CO2 poveikiui. Todėl regioninis požiūris, sinchronizuojamas su globalia klimato politika, yra būtinas, kad būtų sumažintos ekologinės ir socio-ekonominės pasekmės.
Rekomendacijos sprendimų priėmėjams ir mokslininkams:
- Plėsti ilgalaikius regioninius stebėjimo tinklus, įtraukiant pH, DIC, TA, pCO2 ir aragonito prisotinimo matavimus.
- Remti interdisiplinares mokslinius projektus, kurie derina paleoproksius (pvz., borono izotopus), biologinius duomenis ir pažangius modelius.
- Skatinti akvakultūros ir žuvininkystės pritaikymo priemones, įskaitant biologinį atsparumą ir technologinius buferius.
- Integruoti vandenyno rūgštėjimo riziką į pakrančių planavimą bei socialines ir ekonomines apsaugos programas.
Toli siekianti, bet praktiška žinia yra tokia: sumažinus globalias emisijas, mes ne tik lėtinsime klimato kaitą, bet ir sumažinsime vandenyno rūgštėjimo tempą bei atversime daugiau laiko prisitaikyti regioninėms bendruomenėms ir ekosistemoms. Veiksmai vietos lygmeniu — stebėsena, adaptacija ir atsparumo stiprinimas — yra būtini, tačiau jie veiks geriausiai kartu su pasaulinėmis emisijų mažinimo pastangomis.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą