Беспрецедентные антропогенные изменения кислотности океана

Выбросы углекислого газа в последнее время подняли уровень кислотности морской воды далеко за пределы естественной изменчивости, существовавшей тысячи лет, что влияет на скорость кальцификации организмов, формирующих раковины. К такому выводу пришла международная группа учёных, чьи результаты опубликованы 22 января в онлайн-выпуске журнала Nature Climate Change.

Почти треть антропогенных выбросов CO₂ поглощается мировым океаном. Реагируя с морской водой, CO₂ повышает её кислотность, что может значительно снизить скорость кальцификации таких морских организмов, как кораллы и моллюски. Однако масштабы, в которых деятельность человека повысила кислотность поверхности океана, было трудно определить на региональном уровне из-за естественной изменчивости от сезона к сезону, между годами и регионами, а прямые наблюдения охватывают лишь последние 30 лет.

Комбинируя компьютерное моделирование с наблюдениями, международная научная группа установила, что антропогенные выбросы CO₂ за последние 100–200 лет уже повысили кислотность океана далеко за пределы естественных колебаний. Исследование под руководством Тобиаса Фридриха и Акселя Тиммерманна из Международного исследовательского центра тихоокеанских исследований использовало модели земной системы, симулирующие климат и состояние океана за 21 000 лет — с последнего ледникового максимума и до конца XXI века. Учёные изучали изменения в уровне насыщения арагонитом (формой карбоната кальция), который является типичным показателем закисления океана.

Современный уровень насыщения арагонитом в ключевых коралловых регионах уже упал в пять раз ниже доиндустриального диапазона естественной изменчивости. Это может означать снижение общей скорости кальцификации кораллов и других организмов, формирующих арагонитовые раковины, на 15%. При продолжении использования ископаемого топлива уровень насыщения упадёт ещё сильнее, потенциально снизив скорость кальцификации некоторых морских организмов более чем на 40% от доиндустриальных значений в течение следующих 90 лет.

«Любое значительное падение ниже минимального уровня арагонита, к которому организмы адаптировались на протяжении тысяч лет, с высокой вероятностью вызовет у них стресс и затронет связанные с ними экосистемы», — говорит ведущий автор исследования, постдок Тобиас Фридрих.

Он подчёркивает, что в некоторых регионах скорость антропогенного изменения кислотности океана со времён промышленной революции в сто раз превышает естественную скорость изменений между последним ледниковым максимумом и доиндустриальной эпохой. Если для роста концентрации CO₂ с 190 до 280 ppm (частей на миллион) 17 000 лет назад потребовалось 6000 лет, то для аналогичного повышения до нынешних 392 ppm сейчас отводится всего 100–200 лет.

В глобальном масштабе коралловые рифы сегодня существуют там, где насыщение арагонитом достигает 3,5 или выше. Такие условия сейчас есть примерно на 50% площади океана, в основном в тропиках. К концу XXI века эта доля, по прогнозам, сократится до менее чем 5%. Гавайские острова, находящиеся как раз у северной границы тропиков, ощутят воздействие одними из первых. При этом регионы с большей естественной изменчивостью, такие как восточная тропическая часть Тихого океана, будут менее уязвимы, в то время как Карибский бассейн и западная экваториальная часть Тихого океана, где изменчивость мала, особенно чувствительны к антропогенному закислению.

«Наши результаты позволяют предположить, что к середине этого века, вероятно, произойдёт серьёзное сокращение разнообразия коралловых рифов, их структурной сложности и устойчивости», — говорит соавтор работы профессор Аксель Тиммерманн.