Книга: 100 великих тайн Земли

Почему возрастает кислотность океана?

Почему возрастает кислотность океана?

Тревожные изменения происходят не только в отдельных областях океана. Глобальное потепление грозит решительно изменить его облик. Ведь его кислотность неуклонно нарастает. Это может иметь плачевные последствия. Многие ученые уверены в том, что это связано напрямую с содержанием углекислого газа в атмосфере. Этот показатель с начала индустриальной эпохи возрос в 1,38 раза (с 0,028 до 0,0387 %). За последние 25 миллионов лет в атмосфере нашей планеты не наблюдалось столь высокого содержания СO₂! А к 2100 году, по некоторым прогнозам, этот показатель увеличится до 0,08 %.

Леса и океаны поглощают значительную часть углекислого газа, выделяемого в атмосферу. Примерно треть его позднее растворяется в морской воде (повсеместная вырубка лесов ведет к тому, что эта доля растет). Это, считают исследователи, сдерживает потепление на нашей планете, но в то же время в результате определенной химической реакции, протекающей в воде, «погребенный» в пучине океана парниковый газ превращается в угольную кислоту. Впрочем, она неустойчива; ее молекулы распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы, в том числе ионы водорода. Как следствие, водородный показатель (рН) морской воды – именно он характеризует кислотность – постепенно меняется. Если в доиндустриальную эпоху он равнялся на глубине до 50 метров примерно 8,2, то теперь составляет в среднем 8,08 (чем меньше этот показатель, тем выше кислотность раствора). Конечно, какая-то «одна десятая доля» настраивает на спокойный лад. Но впечатление обманчиво.

Леса и океаны поглощают значительную часть углекислого газа, выделяемого в атмосферу

Многие морские животные, например моллюски, коралловые полипы, морские ежи, морские звезды, обладают панцирем или скелетом, состоящим из карбоната кальция, который образуется за счет соединения ионов кальция и карбоната. Однако чем выше кислотность морской воды, тем меньше там свободных ионов карбоната. Формирование панцирей и раковин замедляется, они становятся все тоньше; их обладатели – все мельче. Животные, прежде укрывавшиеся за известковой броней, как за каменной стеной, вынуждены будут прилагать огромные усилия для самозащиты, для поддержания нормальной работы организма. Это отнимает энергию – ту самую энергию, которой станет недоставать для их развития, роста и размножения. Со временем придется говорить о вырождении этих видов. Постепенно они начнут проигрывать конкурентную борьбу другим видам – тем, кто не пострадает от изменения кислотности Мирового океана.

Среди первых неминуемых жертв начавшихся изменений окажутся моллюски, чьи раковины содержат арагонит – легко растворимый минерал класса карбонатов. Эти моллюски распространены в высоких широтах – в полярных морях Арктики и Антарктики, а также в северной части Тихого океана. Но именно в холодных морях, при низкой температуре, углекислый газ растворяется в воде особенно интенсивно.

Если выбросы углекислого газа не будут сокращены, то уже к 2016 году кислотность воды в отдельных областях Северного Ледовитого океана достигнет такой степени, что вода начнет разъедать арагонит. Через 50—60 лет эта беда постигнет уже три четверти полярных морей. Но именно в этих морях важнейшим элементом пищевой цепи являются те самые моллюски. Ими питаются рыбы, тюлени, киты. Если численность моллюсков начнет стремительно сокращаться, вскоре это отразится и на популяциях других животных, лишившихся привычных источников пищи.

Мальки рыб особенно чувствительны к изменениям водородного показателя воды. Так, во время экспериментов у мальков трески, которых помещали в воду с повышенной кислотностью, выявились многочисленные повреждения внутренних органов. Очевидно, в таком возрасте их организм очень быстро реагирует на все, что происходит в окружающей среде. Массовая же гибель мальков неминуемо скажется на численности промысловых рыб.

Многие исследователи отмечают, что пока еще непонятно, в каких пределах изменения водородного показателя следует считать терпимыми (то есть животные могут приспособиться к ним), а в каких – нет. Чаще всего называется величина 0,2, но, по распространенным прогнозам, уже к 2040 году водородный показатель морской воды понизится именно на эту величину, а к 2100 году уменьшится до 7,8. Такая тенденция заслуживает лишь одного определения – «катастрофическая».

Большинство морских животных за всю историю своих видов не сталкивались с подобными условиями. Анализируя состав донных отложений, ученые определили, например, что 7,5 миллиона лет назад водородный показатель морской воды составлял 8,2 ± 0,2 и лишь 21 миллион лет назад был значительно ниже – 7,4 ± 0,2. Организмы многих современных животных не приспособлены к подобной «химии океана».

Плохи перспективы, например, у коралловых полипов, чьи известковые скелеты содержат все тот же легкорастворимый арагонит. В тропических морях уже сейчас наблюдается их массовая гибель. Впрочем, она обусловлена тем, что средняя температура океана повышается, а кораллы очень чувствительны к малейшему изменению температуры. Теперь к этому добавилась еще одна неприятность: меняется кислотность морской воды – а это отражается на состоянии известкового скелета, которым наделены полипы. Если выбросы углекислого газа в атмосферу так и не удастся сократить, то в 2050 году степень кислотности Мирового океана изменится настолько, что в таких условиях они не будут больше расти.

Тропические рифы оказались в ловушке. В той части океана, где сейчас распространены кораллы, средняя температура морской водыпродолжает понемногу повышаться, и это приводит к их массовой гибели. Переселиться же в умеренные широты они не могут; здешние воды чересчур бедны карбонатами, необходимыми им для строительства известковых скелетов.

Подытоживая исследования, проводившиеся в последнее десятилетие, можно сказать, что в угрожающем положении оказалась почти треть всех видов кораллов. В частности, из 704 видов каменных кораллов, обследованных учеными, 231 вид находится либо на грани вымирания, либо под угрозой вымирания. Для сравнения: в начале 1990-х годов менее 5 % видов кораллов испытывали подобные трудности.

Если когда-нибудь коралловые рифы исчезнут, это обернется катастрофой не только для туристической отрасли, но и для прибрежных экосистем, ведь рифы защищают берега материков и острова от морских волн, а еще являются местом обитания многочисленных рыб и других животных. Если вымрут кораллы, то такая же участь ждет растения и животных, населяющих сейчас рифы. Это пойдет на пользу лишь конкурирующим видам, менее специализированным, менее чувствительным к происходящим изменениям, – прежде всего медузам.

…В одном из самых мрачных прогнозов, опубликованном в 2003 году на страницах Nature, говорится, что через несколько столетий, к тому времени, когда будет израсходована большая часть известных на сегодня запасов ископаемого топлива, в атмосферу выделится такое количество углекислого газа, что водородный показатель Мирового океана достигнет самой низкой отметки за последние 300 миллионов лет (исключая отдельные катастрофы). Для человечества подобное развитие событий станет практически необратимым. По расчетам, пройдут многие десятки тысячелетий, прежде чем водородный показатель естественным путем вернется к тому уровню, который был отмечен в канун индустриальной эпохи. Неужели худший прогноз, как всегда, сбудется?