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.

У 2019 році світовий океан визнано найтеплішим за всю історію спостережень

При цьому температура океану продовжує підвищуватися

 фото з сайту infonews.org.ua

2019 рік побив усі попередні рекорди щодо глобального потепління. Зокрема, він був визнаний найспекотнішим за історію метеоспостережень. І наслідки вже проявляються у вигляді екстремальної погоди, підвищення рівня моря та шкоди океанським тваринам.

Світовий океан був найтеплішим у 2019 році, ніж коли-небудь в історії  людства, особливо між поверхнею та глибиною 2000 метрів. Такі результати нового дослідження, проведеного міжнародною командою з 14 вчених з 11 інститутів по всьому світу. Згідно з ним, останні десять років були теплішими за попередні рекордні показники глобальних температур океану, а  2019 рік був найтеплішим для океану з них усіх, пише eurekalert.org.

Більше того: підвищення глобальної температури океану не лише триває, а й прискорюється. Тож вчені закликають людей негайно  протидіяти зміні клімату.

Згідно з дослідженням, температура океану в 2019 році була на 0,075 градуса Цельсія вище середнього рівня 1981-2010 років. Щоб досягти цієї температури, океан поглинув 228 000 000 000 000 000 000 джоулів тепла.

"Це дуже багато нулів. Щоб полегшити розуміння, я зробив розрахунок. Атомна бомба Хіросіми вибухнула енергією близько 63 000 000 000 000 джоулів. Кількість тепла, яке потрапило в світовий океан за останні 25 років, дорівнює 3,6 мільярдів вибухів Хіросіми, - каже сказав Ліхінг Чен, головний автор статті та доцент Міжнародного центру кліматичних та екологічних наук Інституту фізики атмосфери (IAP) Китайської академії наук (CAS). - Потепління океану неспростовне і є додатковим доказом глобального потепління. Не існує жодних обґрунтованих альтернатив, окрім викидів у атмосферу тепла людиною, що пояснюють це нагрівання".

Дослідники використовували порівняно новий метод аналізу для обліку потенційно розріджених даних та часових розбіжностей у приладах, які раніше використовувались для вимірювання тепла океану від поверхні до глибини 2000 метрів. Отримані дані дозволили дослідникам вивчити тенденції тепла з 1950-х років. Це дослідження також включає зміни температури океану, зафіксовані Національною адміністрацією океанічного та атмосферного середовища (NOAA) у США. Два незалежні набори даних вказують на те, що останні п'ять років були найтеплішими за всю історію спостережень за глобальною температурою океану.

Дослідники також порівняли дані періоду 1987–2019 років та періоду 1955-1986 років. І виявили, що за останні шість десятиліть останнє потепління становило 450% від попереднього
потепління, що відображало значне збільшення темпів глобальних змін клімату.

"Важливо зрозуміти, як швидко змінюються речі, - зазначає  Джон Авраам, співавтор і професор машинобудування в Університеті Сент-Томас в США. - Ключовий варіант відповіді на це питання - в океанах, бо саме там переважна більшість тепла поглинається. Якщо ви хочете зрозуміти глобальне потепління, вам доведеться вимірювати потепління океану".

"Глобальне потепління реальне, і воно стає все гірше, - сказав Авраам. - І це лише верхівка айсберга. На щастя, ми можемо щось з цим зробити. Ми можемо використовувати енергію більш розумно і ми можемо диверсифікувати наші джерела енергії. Ми маємо сили зменшити цю проблему".

На думку дослідників, люди можуть змінити свій вплив на клімат, але океану потрібно більше часу, ніж атмосфері чи сухопутному середовищу. Починаючи з 1970 року, більше 90% тепла від глобального потепління виходило в океан, тоді  атмосферу і землю прогрівали лише 4% тепла.

"Навіть якщо ця невелика частка впливає на атмосферу та землю, глобальне потепління вже призвело до збільшення катастрофічних пожеж в Амазонії, Каліфорнії та Австралії в 2019 році. Ми передбачаємо, що це триватиме і у 2020 році, - сказав Ченг. - Глобальне потепління океану викликало морські теплові хвилі в Тасманському морі та інших регіонах".

Одна з таких морських теплових хвиль у північній частині Тихого океану, що отримала назву "краплина", була вперше виявлена у 2013 році та тривала до 2015 року. "При цьому  зафіксовано великі втрати морського життя: від фітопланктону до зоопланктону та риби, включаючи 100 мільйонів тріски, а також морських тварин, таких як кити", - сказав Кевін Тренберт, співавтор і видатний старший науковий співробітник Національний центр атмосферних досліджень у США.

Він також зазначив, що гаряча точка в Мексиканській затоці в 2017 році породила ураган Гарві, що призвело до загибелі 82 осіб та заподіяло збитки близько 108 мільярдів доларів. Наступного року гаряча точка в Атлантичному океані біля Кароліни призвела до урагану Флоренція.

"Ціна, яку ми платимо, - це зменшення розчиненого в океані кисню, знищення морського життя, посилення штормів та скорочення рибного господарства та економіки, пов'язаної з океаном, - сказав Ченг. -  Однак, чим більше ми скорочуємо парникові гази, тим менше океану буде прогрівати. Скорочення, повторне використання та переробка та передача в чисте енергетичне суспільство - ось основний шляхом вперед".

Раніше ми писали, що 2019 рік виявився найтеплішим за 139 років.

Зміни клімату: до чого готуватися українцям

Через глобальне потепління врожайність на півдні України може знизитися на третину

 фото  з відкритих джерел

Цьогорічна "зима" ще раз наочно продемонструвала, що клімат на планеті змінився. І в Україні зокрема. Захід Північної Америки, Західна Європа, Західна Росія та Україна - ось райони, які є особливо вразливими до змін клімату.

На цих територіях дедалі частішими стають тривалі періоди аномальної спеки, йдеться на сайті Екодії. Вона впливає на повітряні потоки, які змінюють свій характер і посилюють її негативні наслідки.  Теплові хвилі можуть охоплювати одночасно майже всі головні продовольчі регіони, які відповідають за чверть світового виробництва їжі. Аномальна спека негативно впливає на  урожайність і, як наслідок, це може призвести до зростання цін на продукти.

Такі результати дослідження, що було опубліковане у науковому журналі Nature Climate Change науковцями із Інституту Землі Колумбійського університету у Нью-Йорку. Зокрема, вони виявили, що  ризик зростання кількості й тривалості періодів аномальної спеки у більшості головних продовольчих регіонів збільшився у 20 разів.

І якщо раніше низькі врожаї в одному регіоні врівноважуються хорошими врожаями в інших, то у подальшому спека може призвести до скорочення врожаю у кількох продовольчих регіонах одночасно, створюючи ризики для глобального виробництва продуктів харчування.

Аномальна спека негативно вплине не лише на ті регіони, які безпосередньо постраждають від неї. Навіть віддалені райони можуть зіткнутися із дефіцитом їжі та зростанням цін. 

Як це стосується України

За статистикою Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН (FAO), врожайність пшениці на півдні України може бути до 30% нижчою від очікуваної. Так відбувається через дедалі посушливіші умови півдня й центру України: більш тривалі періоди із високими температурами, менше опадів, зменшення вологості грунту, зниження рівня грунтових вод тощо.

Найбільш вразливими до наслідків кліматичної кризи є сільські жителі та дрібні господарства, чиїм основним засобом до існування є вирощування сільськогосподарської продукції. Крім того, непевність у врожайності відобразиться на доступності та ціні продовольства.

Зміна клімату та природних зон тягне за собою також активніше поширення бактерій, вірусів, шкідників, в тому числі  нетипових для наших широт, що будуть вражати сільгоспкультури та тварин.

Який вихід

Відомо, що саме сільське господарство продукує значну кількість парникових газів – за різними підрахунками, від 16 до 27% глобально і більше 12% в Україні. Відтак, необхідно знижувати вплив на клімат, зокрема, і від сільського господарства.

Кожен з нас може вплинути на ситуацію, навчившись споживати розумно. Варто обирати локальні та сезонні продукти. Адже транспортування спричиняє додаткові парникові викиди, а купівля місцевих товарів, крім меншого екологічного сліду, ще й підтримає дрібних фермерів.

Корисно для довкілля також зменшувати споживання м’яса, надаючи перевагу рослинній їжі. Виробництво  продуктів тваринного походження вимагає більшої кількості води та спричиняє більше шкідливих викидів, ніж виробництво рослинної їжі. Крім того, не слід купувати надмірно, щоб не продукувати зайвого сміття.

Агровиробники також мають зменшувати свій вплив на довкілля, ощадно користуватися водними ресурсами, скорочувати продовольчі втрати (більше третини вироблених продуктів так і не доходять до споживачів, а втрачаються під час заготівлі, зберігання читранспортування), підтримувати біорізноманіття та загалом піклуватися про місцеві екосистеми.  Однак ключова роль у пом’якшенні наслідків зміни клімату та пристосуванні до них належить уряду, який має створити умови для більш екологічно відповідального виробництва.

Зокрема, необхідно ставити амбітні цілі зі скорочення парникових викидів та контролювати їх досягнення, а також адаптувати на законодавчому та практичному рівні досвід країн ЄС щодо зменшення та запобігання негативних впливів на довкілля від сільського господарства. Наприклад, скористатися  директивами ЄС про промислове та нітратне забруднення;

Крім того, важливо розробити галузеві програми зі скорочення викидів й адаптації до зміни клімату, а також передбачити систему підтримки для виробників, підтримувати розвиток самодостатніх локальних продовольчих систем, що дозволяють скоротити шлях (а відтак і викиди) продукту від поля до столу, а також сприяти формуванню здорового та еко-дружнього харчування у населення.

Можливий зв'язок між концентраціями вуглекислого газу і рівнем інтелекту людей

Можливий зв'язок між концентраціями вуглекислого газу і рівнем інтелекту людей

Через  підвищений вміст СО2 люди почнуть тупіти?

Згідно з прогнозами науковців, падіння інтелекту до 2100 року може скласти 25-50 (!) відсотків. Про це говорить команда  дослідників з Університету Колорадо Боулдер, Колорадоської школи громадського здоров’я та Університету Пенсільванії (США).

Вони довели, що підвищений вміст вуглекислого газу в атмосфері може катастрофічно вплинути на інтелектуальні здібності людей – буквально «заглушити наше мислення», повідомляє Phys.org.

Група виступила з доповіддю на цьогорічному засіданні Американського геофізичного союзу, в якому описала свої дослідження, і опублікувала документ, що описує результати на сервері переддруку EarthArXiv.

Зараз люди викачують CO2 в атмосферу з такою швидкістю, що він нагріває атмосферу. Але в міру зростання рівня CO2 ми можемо зіткнутися з іншою проблемою - заплутаним мисленням. Попередні дослідження показали, що рівень CO2, який перевищує норму, може призвести до когнітивних проблем. У цих нових зусиллях дослідники розглядали проблему підвищення рівня CO2 в атмосфері та його вплив на дітей, які навчаються в класі, кажуть науковці.

Попередні дослідження показали, що забруднення всередині аудиторії (включаючи CO2) може призвести до когнітивних проблем, і що проблему, як правило, можна виправити просто відкривши вікна, щоб потрапити на свіже повітря.

Але що станеться, коли і свіже повітря має високий рівень СО2? Щоб перевірити, вчені створили модель з двома результатами. У першому результаті людина зменшує кількість викинутого в атмосферу CO2. У другому - ні.

За першим сценарієм студенти піддавалися впливу  СО2 настільки, що їхні когнітивні здібності зменшились на 25 відсотків. У другому студенти піддавалися пливу CO2, коли вікна були відкриті, - і відчували 50-відсоткове зниження когнітивної здатності.

Дослідники відзначають, що це перше дослідження, яке вивчає вплив СО2 при регулярному вдиханні вище норми. Вони також відзначають, що цю проблему можна вирішити, припинивши викиди CO2

Як глобальне потепління впливає на міграцію птахів

Фото: phys.org/Southern Methodist University

Вчені говорять про це давно: через глобальне потепління
змінюються маршрути і терміни міграції багатьох перелітних птахів.

Нове дослідження команди вчених з Орнітологічної лабораторії Корнельського університету і Массачусетського університетів показали, що сьогодні північноамериканські перелітні птахи починають міграцію раніше, ніж 20 років тому.

Дослідники вивчали дані щодо міграції птахів, зібрані протягом 24 років Національним управлінням океанічних і атмосферних досліджень США. І дійшли висновку, що міграція змістилася на півтора дня протягом останнього десятиріччя. Про це пише Голос Америки.

Начебто небагато, скажете ви. Проте дослідники відзначають, що зміни в такій величезній і різноманітній популяції птахів мають неабияке значення, адже це призводить до змін в цілих екосистемах.

Адже восени, коли температура падає і популяція комах скорочується, а мільярди птахів мігрують через США в пошуках тепліших місць для гніздування та кормової бази, має значення кожен день.

Джерела: https://doi.org/10.1111/ecog.04408, The Cornell Lab of Ornithology

Велике мадридське розчарування

Фото: Infoclimate

Найдовші за 25 років переговори ООН з клімату завершилися вчора в Мадриді. І, як відзначають експерти, більшість урядів не продемонстрували навіть ознак бажання вирішити кліматичну кризу.

Багато країн, які ставлять політику і інтереси викопного палива вище екологічних проблем, знову продемонстрували зневагу до науково доведеного зв'язку між виробництвом викопного палива, ростом викидів та наслідками у вигляді змін клімату.

За даними Climate Action Network, великі забруднювачі не продемонстрували чітких дій і навіть планів щодо зниження викидів до 2020 року, а багаті країни відмовилися від обіцянки надати фінансування на випадок втрат і збитків тим країнам, які вже не можуть адаптуватися до тайфунів, повеней та інших наслідків підвищення глобальної температури.

Цікаво, а як довго деяким урядам вдасться ігнорувати громадську думку і науку?

"З моменту Паризької угоди, з кожним новим СОР наростає відчуття безсилля переговорного процесу. Деякі розвинені країни щосили уникають відповідальності за кліматичну катастрофу на планеті. Переговори в Мадриді стали великим розчаруванням за рік до того, як країни повинні представити нові амбітні кліматичні плани. Чесно кажучи, надії на уряди все менше. І тим більше надії і відповідальності у простих людей, у бізнесу і у міст", - заявив Ілля Єременко, голова Української кліматичної мережі.

Тому сподіваємося, що у 2020 році на зустрічі COP26 в Глазго усі країни представлять таки плани щодо забезпечення майбутнього для людей і планети.

"Результат COP25 засмутив всіх. Він поставив всіх нас перед усвідомленням того факту, що нами були виконані недостатні кроки в роботі з країнами, які не готові до реальних дій по боротьбі з кліматичними змінами. Конференція при всій своїй безрезультатності дає потужний поштовх для координації між нами, для проведення більш масштабних акції, для посилення тиску безпосередньо від громадян тих країн, які гальмують процес, - каже Нугзар Кохреидзе, голова НУО Науково-інтелектуальний клуб "Діалог поколінь" RICDOG (Грузія). - COP25 завершився і ми починаємо готуватися до COP26, Будемо посилювати роботу з громадянським суспільством, політиками, компаніями і готуватися до реально амбітним планам від країн. Будемо посилювати роботу на національному і глобальному рівні. Час діяти!".