Закислення Тихого океану настільки значне, що спричиняє розчинення оболонок морських крабів

Данженеський краб Metacarcinus magister
Photo: Dan Boone // USFWS // Wikimedia Commons 

Тихий океан стає все кислішим, і одними з перших організмів, що прямо на собі це відчувають, є краби та інші організми, що населяють прибережні води, повідомляє CNN.

Зокрема, краб данженеський - життєво необхідний вид для риболовного промислу Тихоокеанського північного заходу Америки. Нещодавні дослідження показують, що зниження рівня рН морської води (див. примітки) призводить до розчинення хітинових покривів ракоподібних та пошкодження органів чуття. Масові травми серед крабів можуть повпливати на економіку прибережних регіонів та бути передвісниками змін у морських екосистемах.

"Оскільки морські краби вже зараз піддаються впливу [змін - прим.], ми зобов'язані звернути свою увагу на інші ланки різноманітних харчових ланцюгів океану, допоки не стало занадто пізно" - повідомила видавництву Ніна Беднарсек, стариший науковий співробітник Проекту із вивчення прибережних вод в Південній Каліфорнії.

Примітки Українського Центру екологічних розслідувань

рН - водневий показник, параметр, яким часто користуються в хімії, фізиці, біології, екології, медицині. Обчислюється цей показник як від'ємний десятковий логарифм активності (концентрації) йонів Гідрогену в розчині.

Шкала pH безрозмірна, а показник коливається в межах від 0 до 14. 0 - це дуже кисла реакція, коли концентрація катіонів Гідрогену в розчині, які й визначають кислотність (на відміну від "лужних" гідроксид-аніонів) максимально можлива і складає [H⁺] = 10^−lg[H+] = 10⁰ = 1 моль/л.

Значення рН 7 відповідає нейтральній реакції розчину.

Значення 14 відповідає максимально лужній реакції.

Тобто, якщо рН більше за 7 - розчин лужний, якщо менше - розчин кислий.

Ми кажемо "розчин" тому, що морська вода є розчином безлічі солей, а також газів.

Коливання концентрації вуглекислого газу протягом
останніх років та протягом 400 тисяч років (за даними
з льодяних кернів)
Джерело: NASA

Явище закислення океанів прямо пов'язано із викидами вуглекислого газу в атмосферу нашої планети. 

Сьогодні підвищення концентрації вуглекислого газу в атмосфері Землі є доведеним фактом. Спекуляції, переважно, стосуються причин цього підвищення, проте сумнівів у безпрецедентності концентрації CO₂ не може бути.

За даними NASA, в грудні 2019 року концентрація вуглекислого газу в атмосфері складала 412 ppm (часток на мільйон). Цей показник б'є рекорди ледь не щороку.

Національне управління океанічних і атмосферних досліджень США (NOAA) повідомляє, що близько третини вуглекислого газу, який викидається внаслідок людської діяльності, поглинається океанами.

Ось як це відбувається.

Цикли обміну вуглекислим газом між океаном і атмосферою
Джерело: Hannes Grobe // AW Institute for Polar & Marine Research //
Wikimedia Commons

Зі шкільного курсу хімії пам'ятаємо про існування так званої карбонатної (або вугільної) кислоти - слабкої кислоти з формулою H₂CO₃, яка у чистому вигляді нестійка і одразу "розвалюється" на воду і вуглекислий газ: CO₂ + H₂O.

Насправді, ця реакція є двосторонньою, тобто вуглекислий газ розчинний у воді. І коли так є, то вода стає скоріше не розчином вуглекислого газу, а розчином кислоти. Відповідно, рН такого розчину зменшується.

Зменшення pH поверхневих вод океану з 1700 по 1990 роки
Джерело: Plumbago // Wikimedia Commons

Далі нам необхідно згадати з того ж шкільного курсу хімії карбонати - солі карбонатної кислоти, які бурхливо реагують зі всілякими кислотами. Наприклад, коли ви в дитинстві змішували харчову соду (натрій гідрогенкарбонат - кислу сіль натрію і карбонатної кислоти з формулою  NaHCO₃) із оцтом, раптом починалась бурхлива реакція: під дією кислоти карбонат розчинявся, утворювалась карбонатна кислота, яка (як зазначено вище) одразу розкладається на воду і вуглекислий газ (в шиплячих бульбашках).

Динаміка зміни концентрацій вуглекислого газу в атмосфері, в морській
воді і pH морської води
Джерело: NOAA PMEL Carbon Program // Smithsonian Ocean

Справа в тому, що існують й інші карбонати, які іноді й нерозчинні у воді. Наприклад, крейда - це кальцій карбонат. Кальцій карбонат трапляється повсюдно у живій природі, наприклад, в складі шкаралупи пташиних яєць. А також у складі скелету коралових рифів, мушель молюсків, в складі хітинового покриву ракоподібних.

І, грубо кажучи, із цим кальцій карбонатом, який є в складі оболонок і скелетів морських організмів, відбувається приблизно те ж саме, що із содою (чи крейдою), до якої додали оцту. Або з курячим яйцем, яке відстояли в оцтовій кислоті.

Наслідки подібних подій можуть бути справді трагічними, адже закислення морської води значно погіршує репродуктивні можливості популяцій цілих видів. Щодо тих же крабів данженеських, кислота пом'якшує оболонки зоей - планктонних личинок крабів - через що ті значно гірше реагують на присутність хижаків, не можуть регулювати плавучість своїх тіл. Крім того, в умовах підвищеної кислотності значно ускладнюється фіксування кальцію для побудування мушель чи оболонок, через що всі подібні організми повільніше розвиваються.

Таким чином, вже скоро на біорізноманіття океанів може чекати справжня катастрофа. Чи не єдиним можливим виходом є зменшення викидів вуглекислого газу в атмосферу спільними зусиллями урядів різних країн, що, як бачимо, сьогодні межує із фантастикою. 

Поки діяльність людини впливає на такі абстрактні й ефемерні речі як "біорізноманіття", "популяції видів" і "кислотність океанічних вод", важливість сьогоденних змін є очевидною далеко не для кожного. Проте варто пам'ятати, що всякий вид є елементом харчових ланцюгів, на кінці яких є промислові види (а відтак і людина), що може обернутись вельми невтішними економічними наслідками.