На глубине 13 000 футов под поверхностью океана находится кислотная зона, и она становится все больше. Глубина карбонатной компенсации — зона, где высокое давление и низкая температура создают настолько кислые условия, что они растворяют панцирь и скелет, — к концу столетия может составить половину мирового океана. В то же время уменьшение уровня кислорода в воде представляет критическую угрозу для природы и общества на Земле.
В самых глубоких частях океана, ниже 13 100 футов (4000 метров), сочетание высокого давления и низкой температуры создает условия, при которых растворяется карбонат кальция — материал, который морские животные используют для построения своих раковин, сообщает издание Livescience.
Эта зона известна как глубина карбонатной компенсации — и она расширяется. Это контрастирует с широко обсуждаемым закислением поверхностных вод океана из-за поглощения океаном углекислого газа, образующегося при сжигании ископаемого топлива.
Но эти два явления взаимосвязаны: из-за повышения концентрации углекислого газа в океане его pH снижается (становится более кислым), а глубоководная зона, в которой растворяется карбонат кальция, увеличивается, начиная от морского дна.
На этих картах показаны изменения площади океана, подверженной воздействию едких донных вод в 17 различных регионах. Доиндустриальная CCD имеет темно-синий цвет, а области выше лизоклина — светло-голубой. Карта A показывает настоящее время, а карта B показывает подъем лизоклина на 300 метров. Марк Джон Костелло, Питер Таунсенд Харрис, CC BY-SA
Переходная зона, в которой карбонат кальция становится все более химически нестабильным и начинает растворяться, называется лизоклином. Поскольку морское дно океана относительно плоское, даже подъем лизоклина на несколько метров может быстро привести к появлению больших недонасыщенных (кислотных) областей.
Исследования показали, что эта зона уже поднялась почти на 100 метров с доиндустриальных времен и, вероятно, поднимется еще на несколько сотен метров в этом столетии.
Миллионы квадратных километров океанского дна потенциально подвергнутся быстрому изменению, в результате которого известковые отложения станут химически нестабильными и растворятся.
Верхний предел переходной зоны лизоклина известен как глубина насыщения кальцитом, выше которой донные отложения богаты карбонатом кальция, а океанская вода перенасыщена им. Глубина компенсации кальцита является ее нижним пределом, ниже которой донные отложения содержат мало или совсем не содержат карбонатных минералов.
Площадь ниже глубины компенсации кальцита сильно различается в разных секторах океанов. Она уже занимает около 41% мирового океана. После промышленной революции эта зона поднялась для всех частей океана, варьируясь от почти нулевого подъема в западной части Индийского океана до более чем 980 футов (300 м) в северо-западной части Атлантического океана.
Содержание карбонатов в донных отложениях уменьшается в пределах лизоклина, достигая нуля ниже глубины компенсации карбоната (CCD). Выше лизоклина находится глубина насыщения кальцитом (CSD), при этом донные отложения богаты карбонатом кальция. Марк Джон Костелло, Питер Таунсенд Харрис, CC BY-SA
Если глубина компенсации кальцита увеличится еще на 980 футов, площадь морского дна под ней увеличится на 10% и составит 51% мирового океана.
Впервые недавнее исследование показало, что глубина компенсации кальцита является биологической границей с различными местообитаниями выше и ниже ее. В северо-восточной части Тихого океана наиболее распространенными организмами морского дна выше глубины компенсации кальцита являются мягкие кораллы, офиуры, мидии, морские улитки, хитоны и мшанки, все из которых имеют кальцинированные раковины или скелеты.
Однако ниже глубины компенсации кальцита актинии, морские огурцы и осьминоги более многочисленны. Эта недонасыщенная (более кислая) среда обитания уже ограничивает жизнь в 54,4 миллиона квадратных миль (141 миллион квадратных километров) океана и может расшириться еще на 13,5 миллионов квадратных миль (35 миллионов кв. км), если глубина компенсации кальцита поднимется на 980 футов.
Помимо расширения глубины компенсации кальцита, части океана в низких широтах теряют виды, поскольку вода становится слишком теплой, а уровень кислорода снижается, что также обусловлено изменением климата.
Таким образом, наиболее пригодное для жизни пространство обитания морских видов сокращается как снизу (увеличение глубины компенсации кальцита), так и сверху (потепление).
Исключительные экономические зоны некоторых стран пострадают больше, чем другие. Как правило, океанические и островные страны теряют больше, в то время как страны с большими континентальными шельфами теряют пропорционально меньше.
По прогнозам, ИЭЗ Бермудских островов больше всего пострадает от повышения глубины компенсации кальцита на 980 футов выше нынешнего уровня, при этом 68% морского дна этой страны окажется под водой ниже лизоклина. Напротив, по прогнозам, затронутыми окажутся только 6% ИЭЗ США и 0,39% ИЭЗ России.
С глобальной точки зрения примечательно, что уже 41% глубоководных районов моря фактически являются кислыми, а к концу столетия их может стать половина, и что первое исследование, показывающее воздействие этого на морскую жизнь, было опубликовано только в прошлом году.
Уменьшение уровня кислорода в воде угрожает всему живому. Уменьшение уровня кислорода в воде представляет критическую угрозу для природы и общества на Земле, заявила международная команда учёных в статье для журнала Nature Ecology & Evolution.
Как рассказывает РИА Новости, учёные считают, что уровень кислорода в воде оказался одной из так называемых планетарных границ – глобальных экологических показателей, определяющих способность Земли поддерживать существование человечества. Наблюдаемая деоксигенация пресноводных и морских экосистем представляет из себя ещё один процесс, имеющий критическое значение для экологических и социальных систем Земли. Быстрая и постоянная деоксигенация водных сред Земли говорит о приближении к критическому порогу содержания кислорода.
По информации исследователей американского университета Санта-Круз, с 1980 года озёра и водохранилища Земли потеряли 5 и 18% кислорода соответственно. Моря, в свою очередь, потеряли 2% кислорода с 1960 года. Огромный объём Мирового океана придаёт столь малой потере большой масштаб в абсолютных величинах.
Тонкая прохладная поверхностная оболочка усиливает поглощение углерода океаном. Новое исследование, частично финансируемое Европейским космическим агентством, показывает, что прохладная «океанская кожа» позволяет океанам поглощать больше атмосферного углекислого газа, чем считалось ранее. Эти результаты могут улучшить глобальные оценки углерода, формируя более эффективную политику сокращения выбросов.
Мировой океан поглощает примерно четверть выбросов углерода в результате деятельности человека, что чрезвычайно важно для замедления изменения климата. С другой стороны, однако, это преимущество имеет свою цену: поскольку океаны поглощают больше углерода, их воды становятся более кислыми, что ставит под угрозу здоровье морских экосистем.
Улучшение нашего понимания сложных процессов, управляющих потоками углерода между морем и воздухом, и уточнение оценок того, сколько углерода поглощает глобальный океан, имеют решающее значение для точной оценки углеродного бюджета и обоснованных мер по борьбе с изменением климата.
Научно-исследовательское судно RSS Discovery. ESA
Ученые считали, что океанская пленка — слой поверхностной воды толщиной 0,01 мм, тоньше человеческого волоса, которая обычно немного холоднее, чем вода под ней, — должна увеличивать количество углекислого газа, поглощаемого из атмосферы.
Это происходит потому, что более холодная вода более эффективно поглощает углекислый газ. Концентрация газа между этим тонким верхним слоем и водой на глубине около 2 мм — это то, что контролирует обмен газом между атмосферой и океаном.
Однако до сих пор подобные масштабные измерения в море не проводились. Благодаря исследованию, частично финансируемому ЕКА, ученые из Эксетерского университета (Великобритания), Плимутской морской лаборатории и Саутгемптонского университета оценили результаты измерений на месте, проведенных с судов во время их пересечения Атлантического океана.
Массив датчиков на борту исследовательского корабля RSS Discovery. ESA
Измерения проводились с помощью потоковых систем, которые обнаруживали мельчайшие различия в содержании углекислого газа в воздухе, движущемся к поверхности океана и обратно, а также точные показания температуры чрезвычайно тонкой океанской пленки.
Новые результаты, опубликованные в журнале Nature Geoscience на основе этих измерений, подтверждают, что температура поверхности океана увеличивает поглощение углерода.
Результаты показывают, что океан поглощает примерно на 7% больше углекислого газа каждый год, чем считалось ранее, из-за прохладной поверхности. Это может показаться незначительным, но если интегрировать это по всем океанам, это дополнительное поглощение углерода эквивалентно полутора углероду, захваченному годовым ростом леса в тропических лесах Амазонки.
В настоящее время глобальные оценки потоков углекислого газа между атмосферой и океаном обычно игнорируют важность разницы температур в приповерхностном слое.
Ученые переживают бурные моря ради науки. ESA
Крейг Донлон из ЕКА отметил: «Измерения прохладной поверхности океана и точных потоков между атмосферой и океаном, проводимые одновременно на борту корабля, представляют собой невероятно сложную задачу. Последствия этих результатов имеют огромное значение с точки зрения учета углерода, который в настоящее время уделяет мало внимания роли поверхности океана. Поскольку проблема изменения климата сейчас актуальна как никогда, эти результаты помогут нам лучше понять и оценить сложную роль океанов в регулировании климата, а также принять меры».
Это исследование финансировалось инициативой ESA «Наука для общества», Horizon Europe и Советом по исследованию природной среды Великобритании. Круизы на судне были частью проекта Atlantic Meridional Transect, проводимого Плимутской морской лабораторией.
