تحمض المحيطات
تحمّض المحيطات [1][2] (أو زيادة حموضة المحيطات) هو اسم أطلق على التناقص الجاري للأس الهيدروجيني PH للمحيطات الأرضية نتيجة زيادة امتصاص هذه المحيطات للانبعاثات ذات المصدر البشري لثنائي أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.[3] يقدر تناقص حموضة المحيطات في السنوات من 1974 إلى 1994 من 8.179 إلى 8.104 ، وهذا التغير يمثل -0.075 على المقياس اللوغارتمي والذي يمثل زيادة في تركيز شوارد الهيدروجين H+ الحامضية بنسبة 18.9% .[4][5] ومع العقد الأول من القرن العشرين فإن صافي تغير نسبة الـ PH بالنسبة للعوامل الصناعية حوالي -0.11 وهو ما يمثل زيادة في حموضة المحيطات الأرضية بحوالي 30% .[6][7][8][9]
عواقب هذا الانخفاض في قاعدية مياه البحار والمحيطات تكون سلبية على الأحياء الصدفية، التي تحيط نفسها بطبقة واقية صدفية وتشكل هيكلها الداخلي الجيري، بسبب انخفاض باهاء pH البحار والمحيطات . ونظرا لأن تلك الكائنات هي جزء من السلسلة الغذائية للأسماك والأحياء البحرية فمن الممكن أن يكون لهذا الأنخفاض في الباهاء عواقب وخيمة، وكذلك على الإنسان الذي يعتمد في غذائه أيضا على الأسماك.
يرفع ثاني أكسيد الكربون الذائب في ماء البحر تركيز أيون الهيدروجين (H+)، ما يؤدي إلى انخفاض الرقم الهيدروجيني (pH) للمحيط حسب المعادلة التالية:
**معادلة**
وضع كلّ من كالديرا وويكيت (2003) معدل التغيرات الحديثة وحجمها في تحمض المحيطات ضمن التغيرات التاريخية المحتملة خلال 300 مليون سنة الماضية.
منذ بداية الثورة الصناعية، امتصت المحيطات نحو ثلث ثاني أكسيد الكربون الذي أنتجته البشرية منذ ذلك الحين، ويُقدر أن الرقم الهيدروجيني (pH) لأسطح المحيطات قد انخفض بأكثر من 0.1 بقليل على المقياس اللوغارتمي له، والتي تمثّل زيادة بنسبة 29% في أيون الهيدروجين (H+). يتوقّع أن ينخفض الرقم الهيدروجيني بمقدار 0.3 إلى 0.5.
دورة الكربون
تصف دورة الكربون توزيع ثاني أكسيد الكربون بين (CO2) بين المحيطات والغلاف الجوي للأرض وأيضا توزيعه على اليابسة. ,[10] and the غلاف جوي. والنشاط الإنساني المتمثل في حرق الوقود الأحفوري واستغلال الغابات فقد أدى ذلك إلى زيادة في كمية ثاني أكسيد الكربون CO2في الهواء. وبقيت منهُ 45% في الجو، ومعظم بقيته انتشرت وذابت في المحيطات[11] وجزء منها استعادته الغابات.[12]
وتشمل دورة الكربون المركبات العضوية مثل سيلولوز و مركبات الكربون غير العضوية مثل ثاني أكسيد الكربون، وايونات الكربونات وأيونات البيكربونات. ووجود المركبات غير العضوية مهم بالنسبة إلى تحمض المحيطات بسبب ثاني أكسيد الكربون الذائب فيه.[13]
عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء فهو يتفاعل مع الماء، وينشأ توازنا في تركيز المركبات الكيميائية الأيونية وغير الأيونية بين الأنواع : ثاني أكسيد الكربون ذائب (CO2(aq))، حمض الكربونيك (H2CO3)، بيكربونات (HCO3-) والكربونات (CO32-).
وتعتمد نسب تلك المركبات على درجة حرارة ماء البحر و الضغط وتركيز ملوحة الماء. تلك المركبات المختلفة تنتشر من سطح المياه إلى أعماق البحار والمحيطات وتؤثر على معيشة الأحياء فيها.
تحمض المحيطات المنتظر
الزمن | pH | التغير النسبي للـ pH بما قبل العصر الصناعي |
المصدر | تغير تركيز H+ بالمقارنة بالعصر قبل الصناعي |
---|---|---|---|---|
قبل العصر الصناعي (القرن 18) | 8.179 | تحليلات عملية[15][إخفاق التحقق] | ||
الماضي القريب (1990) | 8.104 | −0.075 | في المحياطات[5] | + 18.9% |
المستوى الحالي | ~8.069 | −0.11 | field[6][16][17][18] | + 28.8% |
2050 (2×CO2 = 560 ppm) |
7.949 | −0.230 | حسابات نماذج[4][إخفاق التحقق] | + 69.8% |
2100 (IS92a)[19] | 7.824 | −0.355 | نموذج[4][إخفاق التحقق] | + 126.5% |
إذا استمر إنتاج ثاني أكسيد الكربون بالمعدل الحالي في العالم فيتوقع زيادة تحمض المحيطات بنسبة 150% في عام 2100؛ وهو قدر لم يحدث في الماضي منذ نحو 400,000 سنة.
طبقا للمعاهد البريطانية لبحوث تحمض المحيطات [20]
التأثيرات المحتملة
قد يكون لزيادة الحموضة عواقب ضارّة، مثل: انخفاض معدلات الأيض لدى حبّار هومبولدت، وانخفاض الاستجابات المناعية لبلح البحر الأزرق، وتبييض الشعب المرجانية، ويمكن أن يكون لذلك فوائدَ، مثل: زيادة معدل نمو نجم البحر بيسستر أوتشريسوس (باللاتينية: Pisaster ochraceus)، وإمكانية ازدهار أنواع العوالق المقصوفة في المحيطات المتغيرة.[21][22][23][24]
يصف كلّ من التقرير المُعنون «موجز تحمّض المحيطات لصناع السياسات لعام 2013»، والتقرير المعتمد من الفريق الحكومي الدولي المعني بدراسة تغير المناخ بعنوان «التقرير الخاص عن المحيطات والغلاف الجليدي في مناخ متغير»، الصادر في عام 2019 نتائج البحوث والآثار المحتملة.[25][26]
التأثير على أسماك الشعاب المرجانية
يؤدي حرق الوقود الأحفوري إلى إنتاج ثاني أكسيد الكربون، ما أدى إلى أن تصبح المحيطات أكثر حمضية؛ لأن ثاني أكسيد الكربون يحل في الماء مشكّلًا أيون البيكربونات الحمضية، وهذا يؤدي إلى انخفاض الرقم الهيدروجيني، فتنفصل الشعاب المرجانية عن طحالب كانت قد شكلت علاقة تكافلية معها، ما يؤدي في النّهاية إلى موتها بسبب نقص المواد الغذائية.[27][28]
بسبب كون الشعاب المرجانية[29][30][31][32] من أكثر النظم البيئيّة تنوّعًا على الكوكب، فإن ابيضاضها الناجم عن تحمّض المحيطات يمكن أن يؤدي إلى خسارة كبيرة في موطن أنواع عديدة من أسماك الشعاب المرجانية، ما يؤدي إلى زيادة ضراوتها، وانقراض أنواع منها لا حصر لها في النهاية. سيقلل ذلك كثيرًا من التنوع الكلي للأسماك في البيئات البحرية، ما سيتسبب في موت العديد من الحيوانات المفترسة لأسماك الشعاب المرجانية بسبب انقطاع سلسلة الغذاء الطبيعية، وستتأثر السلاسل الغذائية في الشعاب المرجانية كثيرًا؛ لأن بانقراض نوع معيّن أو انخفاض انتشاره فحسب، ستفقد الحيوانات المفترسة الطبيعية لها مصدرها الغذائي الأساسي؛ ما سيتسبب في انهيار للسلسلة الغذائيّة. كذلك، إذا حدث مثل هذا الانقراض في المحيطات، فإنه سيؤثر بشدة على البشر؛ لأن الكثير من طعامهم يعتمد على الأسماك أو الحيوانات البحرية الأخرى.[33][34][35][36]
سيتسبب تحمّض المحيطات الناجم عن الاحتباس الحراري في تغيير الدورة الإنجابية لسمكة الشعاب المرجانية التي عادة ما تتكاثر خلال أواخر الربيع والخريف. بالإضافة إلى ذلك، ستكون هناك زيادة في معدلات الوفيات بين يرقاتها؛ لأن البيئة الحمضية تؤدي إلى تباطؤ نموها. يعدّ المحور الوطائي النخامي الغدي التناسلي أحد المتواليات التنظيمية في الأسماك لغرض التكاثر، الذي يتحكم فيه بشكل أساسي درجة الحرارة المحيطة بالمياه. بمجرد بلوغ الحد الأدنى من درجات الحرارة، يزداد إنتاج التوليف الهرموني زيادة كبيرة، ما يجعل السمكة تنتج خلايا البويضة الناضجة والحيوانات المنوية. سيكون للتكاثر في الربيع فترة قصيرة، وكذلك سيتأخر التكاثر في الخريف كثيرًا. سيكون هناك انخفاض كبير في عدد أسماك الشعاب المرجانية الصغيرة التي تبقى على قيد الحياة حتى مرحلة النضج بسبب ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في المحيط الناجم عن ابيضاض المرجان. هناك أيضًا دليل يثبت أن سمك المرحلة الجنينية واليرقانية لم ينضج بما يكفي للتعبير عن المستويات المناسبة من تنظيم الأحماض/القواعد الموجودة لدى البالغين، سيؤدي هذا في النهاية إلى نقص الأكسجين بسبب تأثير بور الذي يؤدي إلى نزع الأكسجين من الهيموجلوبين، ما ينتج عنه زيادة معدل الوفيات، فضلًا عن تدهور أداء النمو بالنسبة للأسماك في ظروف حمضية خفيفة مقارنة بالنسب الطبيعية للحمض الذائب في المياه البحرية.
آثار غير بيولوجية
إذا تركنا الآثار البيولوجية المباشرة جانبًا، فمن المتوقع أن يؤدي تحمض المحيطات في المستقبل إلى انخفاض كبير في دفن الرواسب الكربونية لعدة قرون، بل وحتى انحلال الرواسب الكربونية الموجودة، وهذا من شأنه أن يؤدي إلى ارتفاع مستوى القلوية في المحيطات، ما يؤدي إلى تهيئتها لتصبح خزّانًا لثاني أكسيد الكربون مع الاشتراك في الاحتباس الحراري؛ لأن ثاني أكسيد الكربون يغادر الغلاف الجوي للمحيطات.[37][38]
الأثر على الصناعة البشرية
يشمل خطر تحمض المحيطات انخفاض مصايد الأسماك التجارية وتدهور السياحة والاقتصاد في القطب الشمالي. تتعرض مصايد الأسماك التجارية للخطر بسبب التحمض الذي يلحق الضرر بالكائنات المتكلسة التي تشكل قاعدة لسلاسل الغذاء في القطب الشمالي.[39][40]
الأثر على الشعوب الأصلية
يمكن للتحمض أن يضر باقتصاد السياحة في القطب الشمالي وأن يؤثر على أسلوب حياة الشعوب الأصلية. يعد صيد الأسماك جانبًا رئيسًا للسياحة في القطب الشمالي، وهو مهددٌ إذ إن انهيار سلاسل الغذاء التي توفر الطعام للأسماك الثمينة يؤثر عليه، ويؤدي انخفاض السياحة إلى انخفاض الإيرادات في المنطقة، ويهدد الاقتصادات التي تعتمد بشكل متزايد على السياحة، ويمكن أن يؤثر الانخفاض السريع في الحياة البحرية أو اختفاؤها أيضًا على النظام الغذائي للسكان الأصليين.[41]
طالع أيضاً
المراجع
- ترجمة Acidification حسب بنك باسم للمصطلحات العلمية؛ مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية، تاريخ الوصول: 05 02 2017.فيما يخص الأمور البيئية
- "تحمض المحيطات يتهدد البيئة البحرية في العالم"، موقع الجزيرة الإخباري، 15.02.2015، مؤرشف من الأصل في 10 أكتوبر 2018.
{{استشهاد ويب}}
: تحقق من التاريخ في:|تاريخ=
(مساعدة) - Caldeira, K. (2003)، "Anthropogenic carbon and ocean pH" (PDF)، Nature، 425 (6956): 365–365، doi:10.1038/425365a، PMID 14508477، مؤرشف من الأصل (PDF) في 23 سبتمبر 2015.
{{استشهاد بدورية محكمة}}
: الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة) - Orr, James C. (2005)، "Anthropogenic ocean acidification over the twenty-first century and its impact on calcifying organisms" (PDF)، Nature، 437 (7059): 681–686، doi:10.1038/nature04095، PMID 16193043، مؤرشف من الأصل (PDF) في 25 يونيو 2008.
{{استشهاد بدورية محكمة}}
: الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة) - Key, R.M. (2004)، "A global ocean carbon climatology: Results from GLODAP"، Global Biogeochemical Cycles، 18: GB4031، doi:10.1029/2004GB002247.
{{استشهاد بدورية محكمة}}
: الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة) - Hall-Spencer JM, Rodolfo-Metalpa R, Martin S؛ وآخرون (يوليو 2008)، "Volcanic carbon dioxide vents show ecosystem effects of ocean acidification"، Nature، 454 (7200): 96–9، doi:10.1038/nature07051، PMID 18536730.
{{استشهاد بدورية محكمة}}
: Explicit use of et al. in:|مؤلف=
(مساعدة)صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link) - "Ocean acidification and the Southern Ocean" by the Australian Antarctic Division of the Australian Government نسخة محفوظة 30 سبتمبر 2009 على موقع واي باك مشين.
- Report of the Ocean Acidification and Oxygen Working Group, International Council for Science's Scientific Committee on Ocean Research (SCOR) Biological Observatories Workshop نسخة محفوظة 11 يوليو 2018 على موقع واي باك مشين.
- EPA weighs action on ocean acidification post at official blog of EPOCA, the European Project on Ocean Acidification نسخة محفوظة 22 مارس 2012 على موقع واي باك مشين.
- "carbon cycle"، موسوعة بريتانيكا على الإنترنت ، مؤرشف من الأصل في 24 فبراير 2020، اطلع عليه بتاريخ 11 فبراير 2010.
{{استشهاد ويب}}
: صيانة CS1: extra punctuation (link) - Raven, J. A.؛ Falkowski, P. G. (1999)، "Oceanic sinks for atmospheric CO2"، Plant, Cell & Environment، 22 (6): 741–755، doi:10.1046/j.1365-3040.1999.00419.x.
- Cramer, W.؛ وآخرون (2001)، "Global response of terrestrial ecosystem structure and function to CO2 and climate change: results from six dynamic global vegetation models"، Global Change Biology، 7 (4): 357–373، Bibcode:2001GCBio...7..357C، doi:10.1046/j.1365-2486.2001.00383.x.
- Kump؛ Kasting؛ Crane (2003)، The Earth System (ط. 2nd)، Upper Saddle River: Prentice Hall، ص. 162–164، ISBN 978-0-613-91814-5.
- Orr, James C.؛ وآخرون (2005)، "Anthropogenic ocean acidification over the twenty-first century and its impact on calcifying organisms" (PDF)، نيتشر (مجلة)، 437 (7059): 681–686، Bibcode:2005Natur.437..681O، doi:10.1038/nature04095، PMID 16193043، مؤرشف من الأصل (PDF) في 25 يونيو 2008. نسخة محفوظة 12 مارس 2012 على موقع واي باك مشين.
- Key, R. M.؛ Kozyr, A.؛ Sabine, C. L.؛ Lee, K.؛ Wanninkhof, R.؛ Bullister, J.؛ Feely, R. A.؛ Millero, F.؛ Mordy, C.؛ Peng, T.-H. (2004)، "A global ocean carbon climatology: Results from GLODAP"، Global Biogeochemical Cycles، 18 (4): GB4031، Bibcode:2004GBioC..18.4031K، doi:10.1029/2004GB002247.
- "Report of the Ocean Acidification and Oxygen Working Group, International Council for Science's Scientific Committee on Ocean Research (SCOR) Biological Observatories Workshop" (PDF)، مؤرشف من الأصل (PDF) في 28 مايو 2016.
- "Ocean acidification and the Southern Ocean"، Australian Antarctic Division — Australia in Antarctica، مؤرشف من الأصل في 30 سبتمبر 2009.
- "EPA weighs action on ocean acidification"، 04 فبراير 2009، مؤرشف من الأصل في 30 يونيو 2018.
- Review of Past IPCC Emissions Scenarios, IPCC Special Report on Emissions Scenarios ((ردمك 0521804930)). نسخة محفوظة 11 أبريل 2019 على موقع واي باك مشين.
- Cited in تيم فلانري, Atmosphere of Hope. Solutions to the Climate Crisis, Penguin Books, 2015, page 47 ((ردمك 9780141981048)).
- Rosa, R.؛ Seibel (2008)، "Synergistic effects of climate-related variables suggest future physiological impairment in a top oceanic predator"، PNAS، 105 (52): 20776–20780، Bibcode:2008PNAS..10520776R، doi:10.1073/pnas.0806886105، PMC 2634909، PMID 19075232.
- Bibby, R.؛ وآخرون (2008)، "Effects of ocean acidification on the immune response of the blue mussel Mytilus edulis"، Aquatic Biology، 2: 67–74، doi:10.3354/ab00037.
- Gooding, R.؛ وآخرون (2008)، "Elevated water temperature and carbon dioxide concentration increase the growth of a keystone echinoderm"، Proceedings of the National Academy of Sciences، 106 (23): 9316–21، Bibcode:2009PNAS..106.9316G، doi:10.1073/pnas.0811143106، PMC 2695056، PMID 19470464.
- Kollipara, Puneet (27 سبتمبر 2013)، "Some like it acidic"، ساينس نيوز، مؤرشف من الأصل في 12 يوليو 2013.
- "Ocean Acidification Summary for Policymakers"، IGBP، مؤرشف من الأصل في 23 يوليو 2019.
- "Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate — Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate"، IPCC، 25 سبتمبر 2019، مؤرشف من الأصل في 04 فبراير 2020، اطلع عليه بتاريخ 12 نوفمبر 2019.
- National Research Council. Overview of Climate Changes and Illustrative Impacts. Climate Stabilization Targets: Emissions, Concentrations, and Impacts over Decades to Millennia. Washington, DC: The National Academies Press, 2011. 1. Print. نسخة محفوظة 6 سبتمبر 2015 على موقع واي باك مشين.
- Nienhuis؛ Palmer؛ Harley (2010)، "Elevated CO2 affects shell dissolution rate but not calcification rate in a marine snail"، وقائع الجمعية الملكية، 277 (1693): 2553–2558، doi:10.1098/rspb.2010.0206، PMC 2894921، PMID 20392726.
- Gattuso, J.-P.؛ Frankignoulle, M.؛ Bourge, I.؛ Romaine, S.؛ Buddemeier, R. W. (1998)، "Effect of calcium carbonate saturation of seawater on coral calcification"، Global and Planetary Change، 18 (1–2): 37–46، Bibcode:1998GPC....18...37G، doi:10.1016/S0921-8181(98)00035-6، مؤرشف من الأصل في 20 يوليو 2019.
- Gattuso, J.-P.؛ Allemand, D.؛ Frankignoulle, M. (1999)، "Photosynthesis and calcification at cellular, organismal and community levels in coral reefs: a review on interactions and control by carbonate chemistry"، American Zoologist، 39: 160–183، doi:10.1093/icb/39.1.160، مؤرشف من الأصل في 20 يوليو 2019.
- Langdon, C.؛ Atkinson, M. J. (2005)، "Effect of elevated pقالب:CO2 on photosynthesis and calcification of corals and interactions with seasonal change in temperature/irradiance and nutrient enrichment"، مجلة البحوث الجيوفيزيائية، 110 (C09S07): C09S07، Bibcode:2005JGRC..11009S07L، doi:10.1029/2004JC002576.
- D'Olivo, Juan P.؛ Ellwood؛ DeCarlo؛ McCulloch (15 نوفمبر 2019)، "Deconvolving the long-term impacts of ocean acidification and warming on coral biomineralisation"، Earth and Planetary Science Letters، 526: 115785، doi:10.1016/j.epsl.2019.115785، ISSN 0012-821X.
- Riebesell, Ulf؛ Zondervan, Ingrid؛ Rost, Björn؛ Tortell, Philippe D.؛ Zeebe, Richard E.؛ Morel, François M. M. (2000)، "Reduced calcification of marine plankton in response to increased atmospheric CO2"، نيتشر، 407 (6802): 364–367، Bibcode:2000Natur.407..364R، doi:10.1038/35030078، PMID 11014189.
- Zondervan, I.؛ Zeebe, R. E.؛ Rost, B.؛ Rieblesell, U. (2001)، "Decreasing marine biogenic calcification: a negative feedback on rising atmospheric CO2" (PDF)، Global Biogeochemical Cycles، 15 (2): 507–516، Bibcode:2001GBioC..15..507Z، doi:10.1029/2000GB001321، مؤرشف من الأصل (PDF) في 21 يوليو 2018.
- Zondervan, I.؛ =Rost, B.؛ Rieblesell, U. (2002)، "Effect of CO2 concentration on the PIC/POC ratio in the coccolithophore Emiliania huxleyi grown under light limiting conditions and different day lengths" (PDF)، Journal of Experimental Marine Biology and Ecology، 272 (1): 55–70، doi:10.1016/S0022-0981(02)00037-0، مؤرشف من الأصل (PDF) في 24 فبراير 2020.
{{استشهاد بدورية محكمة}}
: صيانة CS1: extra punctuation (link) - Delille, B.؛ Harlay, J.؛ Zondervan, I.؛ Jacquet, S.؛ Chou, L.؛ Wollast, R.؛ Bellerby, R.G.J.؛ Frankignoulle, M.؛ Borges, A.V.؛ Riebesell, U.؛ Gattuso, J.-P. (2005)، "Response of primary production and calcification to changes of pCO2 during experimental blooms of the coccolithophorid Emiliania huxleyi"، Global Biogeochemical Cycles، 19 (2): GB2023، Bibcode:2005GBioC..19.2023D، doi:10.1029/2004GB002318، مؤرشف من الأصل في 20 يوليو 2019.
- Ridgwell, A.؛ Zondervan, I.؛ Hargreaves, J. C.؛ Bijma, J.؛ Lenton, T. M. (2007)، "Assessing the potential long-term increase of oceanic fossil fuel CO2 uptake due to CO2-calcification feedback"، Biogeosciences، 4 (4): 481–492، doi:10.5194/bg-4-481-2007.
- Tyrrell, T. (2008)، "Calcium carbonate cycling in future oceans and its influence on future climates"، Journal of Plankton Research، 30 (2): 141–156، doi:10.1093/plankt/fbm105.
- "Effects of Ocean Acidification on Marine Species & Ecosystems"، Report، OCEANA، مؤرشف من الأصل في 25 ديسمبر 2014، اطلع عليه بتاريخ 13 أكتوبر 2013.
- Lischka, S.؛ Büdenbender J.؛ Boxhammer T.؛ Riebesell U. (15 أبريل 2011)، "Impact of ocean acidification and elevated temperatures on early juveniles of the polar shelled pteropod Limacina helicina : mortality, shell degradation, and shell growth" (PDF)، Report، Biogeosciences، ص. 919–932، مؤرشف من الأصل (PDF) في 2 يناير 2020، اطلع عليه بتاريخ 14 نوفمبر 2013.
- Snyder, John، "Tourism in the Polar Regions: The Sustainability Challenge" (PDF)، Report، UNEP, The International Ecotourism Society، مؤرشف من الأصل (PDF) في 16 يونيو 2016، اطلع عليه بتاريخ 13 أكتوبر 2013.
- بوابة الكيمياء
- بوابة طاقة
- بوابة طبيعة
- بوابة عالم بحري
- بوابة علم البيئة
- بوابة ماء
- بوابة ملاحة