Zakwaszenie oceanów: czy Ziemia przekroczyła kolejną granicę bezpieczeństwa?

Od ponad dekady naukowcy biją na alarm: Ziemia zbliża się do granic swojej wytrzymałości. W 2009 r. międzynarodowy zespół badaczy, pod przewodnictwem Johana Rockströma, zdefiniował dziewięć tzw. granic planetarnych – procesów kluczowych dla utrzymania bezpiecznych warunków życia na naszej planecie. Jednym z nich jest zakwaszenie oceanów, czyli długotrwała zmiana chemii wód morskich spowodowana pochłanianiem przez nie dwutlenku węgla (CO₂) z atmosfery.

Wzrost poziomu zakwaszenia oceanów od doby preindustrialnej był tematem badania brytyjsko-amerykańskiego zespołu naukowców pod przewodnictwem Helen S. Findlay, którego wyniki opublikowane zostały 9 czerwca br. w czasopiśmie Global Change Biology. Dzięki pogłębionej analizie autorzy badania wnieśli interesujący głos do dyskusji o granicach planetarnych Ziemi.

Chemiczna reakcja o globalnych skutkach

Gdy CO₂ rozpuszcza się w wodzie morskiej, powstaje kwas węglowy, który prowadzi do obniżenia pH wody, a także zmniejszenia stężenia jonów węglanowych (CO₃^2-) i stanu nasycenia aragonitem (ΩArag). To z pozoru techniczne zjawisko ma dramatyczne konsekwencje: im niższa wartość ΩArag, tym trudniej organizmom morskim – takim jak koralowce, skrzydłonogi czy małże – budować i utrzymywać swoje wapienne szkielety i muszle. Gdy ΩArag spada poniżej jedności, struktury z węglanu wapnia zaczynają się rozpuszczać.

Jak daleko jesteśmy od niebezpiecznej granicy?

Aby określić, czy zakwaszenie przekracza bezpieczne granice, badacze przyjęli jako wskaźnik średni globalny poziom ΩArag na powierzchni oceanu. Za wartość referencyjną uznano stan sprzed epoki przemysłowej – około 3,44. Zgodnie z pierwotnymi założeniami, granica bezpieczeństwa miała zostać przekroczona dopiero, gdy średni spadek ΩArag osiągnie 20 proc. wartości referencyjnej. Ten próg miał chronić zarówno organizmy zamieszkujące wody polarne, jak i tropikalne rafy koralowe.

Jednak najnowsze dane pokazują, iż już w 2022 r. globalna średnia ΩArag spadła do około 2,8, co oznacza niemal 19-procentową redukcję w porównaniu z poziomem preindustrialnym. Choć formalnie granica nie została jeszcze przekroczona, to cztery najważniejsze regiony – Arktyka, Północny Pacyfik, Ocean Południowy i Północny Atlantyk – już osiągnęły lub przekroczyły próg 20 proc. Na przykład w Arktyce obniżenie ΩArag wynosi już 26 proc.

Ocean poza strefą komfortu

Analizując dane z 2020 r., naukowcy stwierdzili, iż ponad 40 proc. powierzchni oceanów znajduje się w tej chwili poza bezpiecznym limitem zakwaszenia. W Oceanie Południowym oraz Północnym Pacyfiku przekroczenia granic obserwowane są choćby na 85 proc. obszaru, co oznacza poważne zagrożenie dla tamtejszych ekosystemów. Problemy nie ograniczają się przy tym do powierzchni wód – w głębszych warstwach również stwierdzono znaczne zmiany chemiczne, które często zazębiają się z innymi niekorzystnymi zjawiskami, takimi jak niedobór tlenu czy gwałtowne zmiany temperatury.

Jak zakwaszenie oceanów szkodzi gatunkom wskaźnikowym

Widoczne są już biologiczne konsekwencje tych zmian. Korale rafotwórcze, których obecność jest warunkiem zachowania różnorodności biologicznej w tropikach, wymagają ΩArag wyższego niż 3,0 do prawidłowego wzrostu. Przy niższych wartościach wzrost ich szkieletów spowalnia, a stres środowiskowy zwiększa ryzyko wybielania i śmierci.

W oceanach polarnych skrzydłonogi – maleńkie ślimaki pełniące istotną rolę w łańcuchu pokarmowym – tracą muszle w wyniku rozpuszczenia już przy ΩArag na poziomie 1,5, a przy 1,2 proces ten staje się bardzo intensywny. Tego typu warunki są obserwowane w wodach arktycznych.

Małże, choć trudniej ustalić dla nich konkretny próg, również cierpią z powodu pogarszających się warunków chemicznych. To ważne nie tylko ze względów ekologicznych, ale również gospodarczych – ich globalna wartość rynkowa wynosi ponad 20 mld dol. rocznie.

Nowa, bardziej ostrożna granica to złe wieści dla Ziemi

Biorąc pod uwagę biologiczne skutki zakwaszenia oceanów oraz niepewności związane z pomiarem i modelowaniem ΩArag, autorzy badania postulują wprowadzenie nowej, bardziej ostrożnej granicy na poziomie 10 proc. redukcji względem poziomu sprzed epoki przemysłowej.

W ujęciu czysto teoretycznym taki próg zapewniłby znacznie większe bezpieczeństwo ekosystemom: ograniczyłby rozprzestrzenianie się warunków ekstremalnych w Arktyce, zredukował ryzyko rozpuszczania muszli skrzydłonogów, chroniłby ponad 70 proc. tropikalnych raf oraz utrzymał korzystne warunki w strefach przybrzeżnych, gdzie występują małże. Niestety, granica 10 proc. została przekroczona już w latach 80. XX w., a na początku XXI w. cały ocean, według tego bardziej konserwatywnego kryterium, znalazł się poza bezpieczną strefą.

Najwyższa pora, aby podjąć działania

Autorzy badania, którego realizację wsparły m.in. European Space Agency oraz NOAA’s Global Ocean Monitoring and Observing and Ocean Acidification Programs, wskazują, iż zakwaszenie oceanu nie jest problemem przyszłości, ale teraźniejszości. Ograniczenie emisji CO₂ oraz rozwój technologii służących jego sekwestracji są dziś priorytetem. Jednocześnie potrzebujemy lepszego monitoringu, szczególnie w głębszych warstwach oceanów, oraz strategii ochrony najbardziej zagrożonych regionów i gatunków.

Zmiany chemiczne w oceanach są trwałe i odwracalne tylko w długiej skali czasowej. jeżeli chcemy utrzymać Ziemię w stanie nadającym się do życia, musimy działać teraz, zanim kolejna granica zostanie nieodwracalnie przekroczona.

Bibliografia:

Findlay, H.S., Feely, R.A., Jiang, L.-Q., Pelletier, G. and Bednaršek, N. (2025), Ocean Acidification: Another Planetary Boundary Crossed. Glob Change Biol, 31: e70238. https://doi.org/10.1111/gcb.70238