لماذا تتغير كيمياء المحيطات، شرح مبسط
امتص المحيط حوالي ثلث ثاني أكسيد الكربون البشري منذ الثورة الصناعية. إليك الكيمياء الفعلية وراء ما يفعله ذلك به.
منذ بداية الثورة الصناعية، أطلق البشر كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي عن طريق حرق الوقود الأحفوري وتطهير الأراضي. امتص المحيط بهدوء ما يقرب من ثلاثين بالمائة من ثاني أكسيد الكربون هذا، ليعمل كمنظم عملاق أبطأ من وتيرة الاحترار الجوي. هذا الامتصاص ليس مجانيًا، كيميائيًا، فقد غير كيمياء المحيط بشكل ملموس، وهي عملية يسميها العلماء تحمض المحيطات.
تبدو الفكرة مجردة حتى يتم تقسيمها إلى الخطوات الكيميائية الفعلية، وهي بسيطة بما يكفي للمتابعة دون شهادة في الكيمياء، ومحددة بما يكفي لشرح سبب أهمية التغيير للحيوانات التي تعيش في تلك المياه.
الكيمياء، في أربع خطوات
يذوب ثاني أكسيد الكربون في الطبقة السطحية للمحيط مباشرة من الهواء فوقها. بمجرد ذوبانه، يتفاعل ثاني أكسيد الكربون هذا مع مياه البحر لتكوين حمض الكربونيك. حمض الكربونيك غير مستقر ويتفكك بسرعة إلى أيونات البيكربونات وأيونات الهيدروجين الحرة. أيونات الهيدروجين هذه هي ما يجعل الماء أكثر حمضية بالفعل - الرقم الهيدروجيني (pH) هو، حرفيًا، مقياس لتركيز أيون الهيدروجين - ولا تتوقف عند هذا الحد: فهي تتفاعل أيضًا مع أيونات الكربونات الموجودة في الماء، وتحولها إلى المزيد من البيكربونات وتترك عددًا أقل من أيونات الكربونات. هذه الخطوة الأخيرة هي التي لها عواقب حقيقية، لأن أيونات الكربونات هي المادة الخام التي تستخدمها العديد من الكائنات البحرية لبناء أصداف وهياكل كربونات الكالسيوم.
رقم صغير يعني تغييرًا كبيرًا
يُقدر متوسط الرقم الهيدروجيني لسطح المحيط قبل الثورة الصناعية بحوالي 8.2. وقد انخفض منذ ذلك الحين بحوالي 0.1 وحدة. يبدو هذا طفيفًا، لكن مقياس الرقم الهيدروجيني لوغاريتمي، مما يعني أن انخفاض 0.1 وحدة يتوافق مع زيادة في الحموضة بنسبة ثلاثين بالمائة تقريبًا، وليس عشرة. إذا استمرت انبعاثات الكربون في مسار غير مقيد، تتوقع النماذج أن الرقم الهيدروجيني للمحيط قد ينخفض بمقدار 0.3 وحدة أخرى بحلول عام 2100 - وهو تغيير على نطاق لم يُشهد في السجل الجيولوجي لعشرات الملايين من السنين.
لماذا يهم الأمر أبعد من الكيمياء نفسها
يؤدي توفر عدد أقل من أيونات الكربونات إلى صعوبة بناء وصيانة الشعاب المرجانية والمحار وبلح البحر وقنافذ البحر والعديد من أنواع العوالق لأصدافها وهياكلها، حيث أن بعض الطاقة التي كانت ستنفقها في النمو تذهب الآن لمكافحة كيمياء الماء من حولها. لا تقتصر التأثيرات على الأنواع التي تبني الأصداف أيضًا: فقد وجد الباحثون الذين يدرسون سلوك الأسماك أن المياه الأكثر حمضية تقلل بشكل ملموس من قدرة بعض الأسماك، بما في ذلك أسماك المهرج، على اكتشاف الإشارات الكيميائية للحيوانات المفترسة القريبة - وهو تغيير في كيمياء المحيط يترجم مباشرة إلى تغيير في مدى قدرة الحيوان على استشعار الخطر.
مروية كقصة مصورة
الأسئلة الشائعة
ما هو تحمض المحيطات، بعبارات بسيطة؟
إنه انخفاض في الرقم الهيدروجيني للمحيط ناتج عن امتصاص مياه البحر لثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. يشكل ثاني أكسيد الكربون المذاب حمض الكربونيك، الذي يطلق أيونات الهيدروجين التي تجعل الماء أكثر حمضية وتقلل من كمية أيونات الكربونات المتاحة - الكربونات هي المادة التي تحتاجها العديد من الحيوانات البحرية لبناء الأصداف والهياكل العظمية.
ما مدى تغير الرقم الهيدروجيني للمحيط بالفعل؟
انخفض متوسط الرقم الهيدروجيني لسطح المحيط بحوالي 0.1 وحدة منذ ما قبل الثورة الصناعية، من حوالي 8.2 إلى حوالي 8.1. نظرًا لأن الرقم الهيدروجيني يُقاس على مقياس لوغاريتمي، فإن هذا الانخفاض بمقدار 0.1 وحدة يمثل زيادة في الحموضة بحوالي ثلاثين بالمائة.
هل يؤثر تحمض المحيطات على المحار والشعاب المرجانية فقط؟
لا. بينما تتأثر الكائنات الحية التي تكون الكالسيوم مثل الشعاب المرجانية والمحار وبعض العوالق بشكل مباشر لأنها تحتاج إلى أيونات الكربونات لبناء الأصداف، فقد وجدت الأبحاث أيضًا تأثيرات سلوكية في الأسماك - على سبيل المثال، انخفاض قدرة أسماك المهرج على اكتشاف الرائحة الكيميائية للحيوانات المفترسة في المياه الأكثر حمضية.