Ведет ли закисление океана к непредсказуемым последствиям для экосистем?

«Время на исходе», — подчеркнула министр окружающей среды Чили Каролина Шмидт в своем видеообращении перед началом 25-й Всемирной конференции ООН по проблемам изменения климата (COP25), состоявшейся в декабре прошлого года. «Мировое сообщество не cможет эффективно противостоять вызовам, связанным с изменением климата, не уделив должного внимания проблемам океана», — добавила она. Проблемы Мирового океана могут носить самый разнообразный характер: от повышения уровня моря и снижения содержания кислорода до повышения температуры воды и изменения в экосистемах. В прошлом году уже были зафиксированы рекордно высокие значения температуры воды, и, согласно специальному докладу о состоянии океанов, подготовленному Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК), в будущем ситуация будет только ухудшаться.

Закисление океана подрывает целостность морских экосистем

Закисление океана — это процесс повышения кислотности воды, вызванный попаданием в океан атмосферного углекислого газа, объемы которого неуклонно растут с ростом антропогенных выбросов. За последние 200 лет Мировой океан уже абсорбировал около трети всех выбросов CO2, связанных с деятельностью человека, и каждый год продолжает поглощать около 25% углекислого газа.

Закисление океана происходит в ходе взаимодействия морской воды с атмосферным углекислым газом, в результате которого увеличивается содержание повышающих кислотность химических веществ, и снижается концентрация таких важных элементов, как карбонат кальция, необходимого для выживания морских организмов.

Средний уровень кислотности в поверхностном слое воды океана, миллионы лет остававшийся относительно неизменным, за последние 150 лет увеличился примерно на 26%. «Вплоть до начала 50-х годов наблюдался очень медленный рост, но затем скорость закисления резко увеличилась», — сказал д-р Жан-Пьер Гаттусо, руководитель научной группы океанографической лаборатории Вильфранша, Национального центра научных исследований Франции (НЦНИ) и Сорбонны. «Поскольку антропогенные выбросы CO2 являются основной причиной закисления, то все прогнозы будут зависеть от их уровней. Если ничего не предпринимать, то к 2100 г. закисление океана может увеличиться еще на 150%», — добавил д-р Гаттусо.

Поскольку снижение показателя pH характерно для 95% всех поверхностных вод Мирового океана, последствия закисления все сильнее ощущаются во многих морских экосистемах мира. «Такое впечатление, что все озабочены только тем, что происходит на суше и в атмосфере, не осознавая того, что жизнь на Земле полностью зависит от океана, в котором обитает 98% всех биологических видов планеты», — заявил д-р Дан Лаффоли, вице-председатель Всемирной комиссии по охраняемым природным территориям Международного союза охраны природы (МСОП) и старший консультант по океанографии и охране морской среды Глобальной океанографической и арктической программы. «То [закисление], что еще в 2004 г. считалось чем-то, о чем не стоит беспокоиться раньше 2050 или 2070 г., происходит прямо сейчас».

Уменьшение концентрации карбонат-ионов в воде лишает целый ряд морских обитателей важного материала, необходимого для строительства защитного панциря. Согласно многочисленным исследованиям под угрозой в первую очередь находятся мидии, планктон и коралловые рифы.

Экосистемы тропических коралловых рифов занимают не более 0,1% поверхности океанского дна, однако являются средой обитания от одного до девяти миллионов биологических видов. Ученые прогнозируют, что к концу века концентрация карбоната кальция в тропических широтах может уменьшиться вдвое по сравнению с доиндустриальной эпохой, и обеспокоены тем, что кораллы просто начнут растворяться. К 2100 г. закисление океана может привести к снижению плотности их экзоскелета на 20%. Закисление делает кораллы, которые уже страдают от обесцвечивания, вызванного аномальной жарой и хозяйственной деятельностью человека, еще более слабыми. «Мы ослабляем их восстановительный потенциал», — заявил д-р Лаффоли. Ученые утверждают, что, по всей вероятности, в последующие 20 лет коралловые рифы будут быстро разрушаться, создавая угрозу для 500 миллионов человек, для которых они являются источником пропитания и средств к существованию, а также обеспечивают защиту прибрежных районов.

Закисление океана оказывает губительное влияние и на глубоководные виды кораллов, а также угрожает ареалам биоразнообразия северной Атлантики, где обитают тысячи видов живых организмов, включая креветки, лобстеры, крабы, морской окунь и луциан, которые имеют большую ценность в коммерческом рыболовстве. «Их скелеты истончаются по такому же принципу, по которому остеопороз ослабляет и наши кости», — отметил д-р Лаффоли.

Проблема, требующая дальнейшего изучения

«Мы уже видели, к каким последствиям приводит закисление океана для некоторых видов организмов», — сказала д-р Хелен Финдли, морской биолог морской лаборатории Плимута (МЛП), использующей данные и инфраструктуру Службы мониторинга изменения климата программы «Коперник» (C3S) для оценки уровня кислотности Мирового океана. По ее словам, эти последствия чаще всего наблюдаются в тех районах, где глубокие слои воды, имеющие, как правило, более высокую кислотность, поднимаются к поверхности, приводя к локальному закислению. Например, более кислая среда способна разрушить или даже растворить панцири планктонного морского слизня, которым питается лосось.

Однако, как показывают исследования, разные виды организмов могут реагировать по-разному. По словам экспертов МГЭИК, для некоторых видов закисление океана даже является благоприятным, так же, как и повышение температуры морской воды, поскольку обеспечивает им хорошие возможности для пропитания. Спутниковые данные о цвете океана, полученные Океанографической службой программы «Коперник», помогут точнее определить уровень углекислого газа, поглощаемый океаном, и понять реакцию морской пищевой цепочки.

«В рамках проекта Службы мониторинга изменения климата (C3S) по созданию секторальной информационной системы для анализа состояния морских, прибрежных и рыбных ресурсов был разработан целый ряд показателей, оценивающих влияние изменения климата на морскую среду, некоторые из которых непосредственно связаны с закислением океана, а также ряд инструментов, демонстрирующих возможности прикладного использования этих показатели в океанографии, — сказал д-р Джеймс Кларк, старший научный сотрудник морской лаборатории Плимута. — Главная цель проекта — создать продукты, которые помогут в разработке европейских стратегий адаптации к изменению климата и минимизации его последствий. Значения показателей, разработанных в рамках проекта C3S-МЛФ, будут заноситься в хранилище климатических данных C3S. Мы предполагаем завершить этот проект в течение нескольких последующих недель».

Угроза биоразнообразию

В зависимости от региона последствия закисления могут проявляться по-разному. В середине 2000-х гг. на северо-западе Тихоокеанского побережья США повышение кислотности воды привело к массовой гибели личинок устриц на устричных фермах, что негативно сказалось на всей отрасли. Кроме того, ученые ожидают появление ядовитых водорослей на Тихоокеанском побережье Канады, что может привести к сокращению популяции ракообразных, рыб, морских птиц и даже морских млекопитающих. Есть опасения, что один вид водорослей-убийц может начать активно размножаться в среде с повышенной кислотностью, захватывая все новые территории и создавая угрозу местным лососевым фермам.

Что касается Европы, то ожидается, что к концу века наиболее сильно от закисления воды пострадают крупные производители моллюсков на Атлантическом побережье Франции, Италии, Испании и Великобритании. Данные, полученные экспертами Службы мониторинга морской среды программы «Коперник», которые теперь включают и показатель pH, используются учеными для лучшего понимания динамики закисления морской воды в Европейском регионе.

Ученые также обеспокоены и последствиями закисления Арктики. Некоторые из них прогнозируют исчезновение химических веществ, необходимых для образования панцирей и раковин к 2080 гг. Тем не менее, по словам д-ра Гаттусо, из-за тяжелых климатических условий, препятствующих проведению полномасштабных исследований, в настоящее время имеются лишь точечные измерения уровня закисления Арктики. «Но мы точно знаем, что арктические воды по своей природе имеют повышенную кислотность, поскольку CO2, как и любой другой газ, быстрее растворяется в холодной воде. Мы обеспокоены тем, что около 20% поверхностных арктических вод имеют такое низкое значение pH, что водная среда становится слишком едкой для панцирных видов морских организмов», — сказал д-р Гаттусо.

«Проблема в том, что, изменяя функции океана, мы сами напрашиваемся на неприятности», — отметил д-р Лаффоли, который также подчеркнул, что закисление в сочетании с повышенной температурой и недостатком кислорода в воде приводит к ослаблению всей системы, что может вызвать непредсказуемые последствия. «Масштабы и количество двуокиси углерода и тепла, попадающих в океан, просто ошеломительные. А мы, вместо того, чтобы решать эту проблему, откладываем ее на потом».

Возможно ли повернуть вспять последствия для экосистем?

«Мы уже сделали все возможное, чтобы закисление океана достигло своего настоящего уровня как следствие выбросов CO2», — говорит д-р Финдли. «Мы уверены, что единственным верным подходом является снижение выбросов CO2, — заявляет д-р Гаттусо. — Потребуется долгое время, чтобы вернуться к доиндустриальным значениям, но мы сможем остановить закисление океана».

Ученые ищут решения, эффективность которых им еще предстоит понять. Некоторые временные решения проблемы изменения климата не связаны напрямую со снижением уровня кислотности в океане, в то время как другие могут быть не очень эффективными с точки зрения улавливания углерода. Однако «проводится все больше исследований в отношении того, как можно использовать морские водоросли, растительный слой морского дна и мангровые заросли для хранения углерода и снижения локального уровня закисления океана», — сказала д-р Финдли.

Адаптационные меры в рыболовстве с целью ослабить давление на экосистемы также могут помочь смягчить последствия закисления. Например, C3S совместно с ПМЛ собирают данные моделирования потенциального воздействия изменения климата, чтобы спрогнозировать изменение рыбного запаса, а также понять, какие адаптационные меры следует принять людям и промышленности, зависящим от рыбного промысла. «Данные C3S будут использоваться для выявления возможностей, таких как увеличение популяции некоторых видов рыб, а также рисков, таких как уменьшение рыбных запасов, ― отметил д-р Кларк. ― В результате отрасль сможет смягчить последствия изменения климата путем планирования устойчивых методов рыболовства».

Выявление районов Мирового океана, остро нуждающихся в защите, также поможет смягчить негативные последствия закисления для экосистем. Эксперты составили карту критических морских экосистем, чтобы с ее помощью определить районы, где необходимо будет создать охраняемые природные зоны. «Мы можем создать зоны, в которых нам удастся уменьшить последствия закисления, тем самым дав океану возможность переждать бурю, пока мы решаем проблему снижения выбросов CO2», — заявил д-р Лаффоли.