Почему меняется химия океана: простое объяснение
Океан поглотил около трети углекислого газа, выброшенного человечеством с начала Промышленной революции. Вот фактическая химия того, что это с ним делает.
С начала Промышленной революции люди выбросили огромное количество углекислого газа в атмосферу, сжигая ископаемое топливо и расчищая земли. Океан незаметно поглотил примерно тридцать процентов этого CO2, действуя как гигантский буфер, замедляющий темпы потепления атмосферы. Это поглощение не обходится без последствий с химической точки зрения — оно заметно изменило собственную химию океана, процесс, который ученые называют закислением океана.
Идея кажется абстрактной, пока ее не разбить на фактические химические этапы, которые достаточно просты для понимания без химического образования и достаточно конкретны, чтобы объяснить, почему это изменение важно для животных, живущих в этой воде.
Химия в четырех шагах
Углекислый газ растворяется в поверхностном слое океана непосредственно из воздуха над ним. После растворения этот CO2 реагирует с морской водой, образуя угольную кислоту. Угольная кислота нестабильна и быстро распадается на бикарбонатные ионы и свободные ионы водорода. Эти ионы водорода фактически делают воду более кислой — pH, буквально, является мерой концентрации ионов водорода — и они не останавливаются на этом: они также реагируют с существующими карбонатными ионами в воде, превращая их в большее количество бикарбоната и оставляя меньше карбонатных ионов. Этот последний шаг имеет реальные последствия, потому что карбонатные ионы являются сырьем, которое многие морские организмы используют для построения раковин и скелетов из карбоната кальция.
Малое число, означающее большое изменение
Средний pH поверхности океана до Промышленной революции оценивался примерно в 8,2. С тех пор он снизился примерно на 0,1 единицы. Это кажется незначительным, но шкала pH логарифмическая, что означает, что падение на 0,1 единицы соответствует увеличению кислотности примерно на тридцать процентов, а не на десять. Если выбросы углерода продолжатся по неограниченному пути, модели прогнозируют, что pH океана может упасть еще на 0,3 единицы к 2100 году — изменение в масштабе, невиданном в геологической летописи на протяжении десятков миллионов лет.
Почему это важно помимо самой химии
Меньшее количество доступных карбонатных ионов затрудняет кораллам, устрицам, мидиям, морским ежам и многим видам планктона строительство и поддержание их раковин и скелетов, поскольку часть энергии, которую они иначе потратили бы на рост, теперь уходит на борьбу с химией окружающей их воды. Эффекты не ограничиваются видами, строящими раковины: исследователи, изучающие поведение рыб, обнаружили, что более кислая вода заметно снижает способность некоторых рыб, включая рыб-клоунов, обнаруживать химические сигналы близлежащих хищников — изменение в химии океана напрямую приводит к изменению того, насколько хорошо животное может чувствовать опасность.
Рассказано как иллюстрированная история
Часто задаваемые вопросы
Что такое закисление океана, простыми словами?
Это падение pH океана, вызванное поглощением морской водой углекислого газа из атмосферы. Растворенный CO2 образует угольную кислоту, которая высвобождает ионы водорода, делающие воду более кислой и уменьшающие количество доступных карбонатных ионов — карбонат является материалом, необходимым многим морским животным для построения раковин и скелетов.
Насколько изменился pH океана?
Средний pH поверхности океана упал примерно на 0,1 единицы с доиндустриального периода, с примерно 8,2 до примерно 8,1. Поскольку pH измеряется по логарифмической шкале, это падение на 0,1 единицы представляет собой увеличение кислотности примерно на тридцать процентов.
Затрагивает ли закисление океана только моллюсков и кораллы?
Нет. Хотя кальцифицирующие организмы, такие как кораллы, устрицы и некоторые виды планктона, наиболее непосредственно затронуты, поскольку им нужны карбонатные ионы для построения раковин, исследования также выявили поведенческие эффекты у рыб — например, снижение способности рыб-клоунов обнаруживать химический запах хищников в более кислой воде.