Klimatické změny a okyselování oceánů: Dopady a potenciální řešení

Zatímco jih Evropy, části USA či Skandinávii spalovala na konci července úmorná vedra, ve světových oceánech tiká další časovaná bomba. Zvyšování kyselosti oceánů je dalším katastrofálním projevem člověkem způsobené změny klimatu. Až se souběh destruktivních procesů na pevnině i v mořích projeví naplno, následky budou nedozírné. A zdá se, že řešení je v nedohlednu.

Aktuální stav mořských ekosystémů

Studie společně publikovaná v červnu tohoto roku britskou Plymouth Marine Laboratory (PML), americkým Národním úřadem pro ­oceány a atmosféru a Institutem pro výzkum mořských zdrojů při Oregonské univerzitě se čte jako scénář postapokalyptického filmu. Ukazuje, že mořské a oceánské ekosystémy jsou ve výrazně horším stavu, než vědci dosud předpokládali.

Vedle obecně známých rizik, jako zamoření oceánů mikroplasty či intenzívní rybolov v pobřežních oblastech, probíhá v mořích, tedy prostředí, jež pokrývá 71 procent povrchu naší planety, další a mnohem nebezpečnější proces. Úroveň pH mořské vody rychle klesá. Zjednodušeně řečeno, oceány se okyselují.

Mořské ekosystémy jsou na změny konstant, jako je teplota vody či právě kyselost, extrémně citlivé. V geologické minulosti planety k takovým změnám docházelo, ovšem v rámci statisíců či miliónů let. Ekosystémy se tak měly čas adaptovat, přirozený evoluční vývoj selektoval ty živočichy a rostliny, kteří ve změněném prostředí prospívali.

Současné změny v mořích probíhají, tak jako na pevninách, během posledních desítek let. Kombinované projevy pevninské změny klimatu a jejího „zlého dvojčete“, tedy okyselování oceánů, budou mít na život na Zemi následky srovnatelné snad jen s globální jadernou válkou. Jen s tím rozdílem, že atomové zbraně vybuchují a ničí ihned, najednou. Ekologická bomba tohoto typu uvolňuje svůj destruktivní potenciál postupně, zato však po exponenciálně rostoucí křivce.

Čtěte také: Klimatické podmínky

Dopady změny klimatu při maximální variantě, tedy nárůst globálních teplot o tři stupně Celsia do roku 2100, přirovnala k permanentní válce například studie amerických ekonomů z prestižní Národní kanceláře pro ekonomický výzkum.

Výzkumy jednoznačně prokázaly, že množství oxidu uhličitého (CO2) vypouštěné do atmosféry se ve srovnání s dobou před začátkem průmyslové revoluce mnohonásobně zvýšilo. Pokud se nám nepodaří množství CO2 v atmosféře snížit, bude svět čelit dopadům změny klimatu. Dlouhodobé sledování potvrzuje, že zvyšující se podíl CO2 v atmosféře, který je přímým důsledkem lidské činnosti, způsobuje oteplování naší planety a okyselování oceánů.

Vědci očekávají, že pokud nezačneme okamžitě jednat, bude se teplota na Zemi stále zvyšovat. Na to, abychom s tímto nepříznivým trendem něco udělali, nemáme přitom mnoho času. Do boje proti již probíhajícím klimatickým změnám se navíc musí zapojit co největší část populace naší planety. CO2 je naprosto nezbytný pro život na Zemi.

Takzvané skleníkové plyny, mezi něž patří i CO2, zabraňují úniku určité části tepla vytvořeného slunečními paprsky zpět do vesmíru. Díky tomu je na naší planetě dostatečné teplo, umožňující přežití živých organismů. Mezi běžné skleníkové plyny, které se přirozeně vyskytují v atmosféře a zachycují určitou část slunečního tepla, patří vodní páry, CO2, metan a oxid dusný.

CO2 je zároveň klíčovou součástí potravního řetězce většiny živých tvorů. Také se používá jako „bublinky“ v sycených nápojích, pivu a šampaňském. V přírodě funguje přirozený koloběh, při němž se CO2 dostává do atmosféry a zase z ní mizí. Rostliny CO2 spotřebovávají k výrobě energie, kterou potřebují k růstu. Zvířata naopak při spalování energie CO2 vytvářejí a vydechují jej.

Čtěte také: Změny v jet streamu v důsledku klimatu

Vlivem industrializace a procesů vyvolaných průmyslovou revolucí však lidstvo do ovzduší začalo vypouštět velké množství CO2 „navíc“. To pak vede k rychlému oteplování naší planety. Při výrobě elektřiny pomocí fosilních paliv vzniká během hoření velké množství CO2, které se následně dostává do atmosféry. Podobně i při těžbě a následném zpracování zemního plynu se uvolňuje CO2 a dostává se do atmosféry.

Velká množství CO2 vznikají i při mnoha průmyslových procesech, jako jsou rafinace ropy, výroba železa a oceli, cementu nebo čpavku. Dalším faktorem, který nemalou měrou přispívá ke zvyšování množství CO2 v atmosféře, je kácení lesů. V důsledku úbytku zeleně oslabuje přirozená regulace množství skleníkových plynů, protože menší počet rostlin nedokáže vstřebat nadbytek CO2.

Oceány absorbovaly až 30 procent lidskou činností vyprodukovaného oxidu uhličitého. Důsledkem je jejich rostoucí okyselování, kdy jejich kyselost stoupla o 40 procent ve srovnání s předindustriální érou. Podle nové studie okyselování překročilo „planetární hranice“, což znamená, že moře a oceány ztrácí nebo již přišly o schopnost udržet planetu ve zdravém a udržitelném stavu.

O studii informoval deník The Guardian. Na planetární hranice narazily oceány podle studie v roce 2020. S pohlcováním oxidu uhličitého a růstem kyselosti dochází k poklesu koncentrace uhličitanu vápenatého ve vodě.

Ten je přitom klíčový pro veškeré mořské vápenité organismy, které pak nejsou schopny vytvářet své schránky a kostry (nebo je to pro ně mnohem náročnější) a současně čelí zvýšenému riziku degradace a rozpouštění. Ohrožení jejich existence je pak ohrožením celého mořského ekosystému i života pobřežních vod. A tedy i lidí, kteří jsou na moře navázáni.

Čtěte také: Luboše Motla o klimatické změně

Za planetární hranici byla vědeckou komunitou stanovena hranice poklesu uhličitanu vápenatého o 20 procent ve srovnání s předindustriálním obdobím. Citovaná studie díky novým metodám zjistila, že k tomu došlo okolo roku 2020. Navrhuje zpřísnění této hranice na 10 procent, což bylo překročeno již okolo roku 2000.

Světové oceány se tak nacházejí v mnohem horší kondici, než se dosud myslelo. Jedná se o přímý důsledek klimatických změn, během nichž oceány pohlcováním lidské nadprodukce oxidu uhličitého zpomalují samotný průběh klimatické změny, ale současně tím dochází k jejich vlastnímu rozkladu. Vědci přitom zjistili, že ve větších hloubkách je situace mnohem horší: 200 metrů pod hladinou překročily bezpečnou hranici okyselování tři pětiny světových vod. Dopady okyselení tak mohou být mnohem horší, než se dosud myslelo.

Oceány hrají klíčovou roli v zemských klimatických a povětrnostních systémech i v globálním uhlíkovém cyklu. Lidská činnost však bohužel zásadně mění jejich chemické složení. Od konce osmdesátých let se problém zhoršuje, protože stoupají atmosférické hladiny oxidu uhličitého. Dnes jsou o 50 % vyšší než před průmyslovou revolucí. Oceán nepřetržitě absorbuje asi čtvrtinu oxidu uhličitého, který je každoročně vypouštěn do atmosféry. Můžeme zlehčovat dopady změny klimatu, ale nelze pominout fakt, že mořská voda se stává kyselejší.

Mezinárodní úsilí o monitorování a zmírnění okyselování oceánů

IAEA (Mezinárodní agentura pro atomovou energii, MAAE) podporuje země po celém světě ve využití jaderných a radiačních technik - v tomto případě pro zlepšení porozumění změnám v oceánech. V reakci na rostoucí obavy vědecké obce a vlád ohledně okyselování oceánů zřídila v roce 2012 Mezinárodní koordinační centrum pro sledování okyselování oceánů (OA-ICC, Ocean Acidification - International Coordination Centre), které sídlí v Monaku.

Centrum se zaměřuje na vědecké zkoumání, budování kapacit a komunikaci o stavu a trendech acidifikace oceánů a podporuje vědecky podložené rozhodování. Pro pochopení okyselení oceánů jsou zapotřebí údaje o teplotě, slanosti, obsahu kyslíku, tlaku a systému uhličitanů.

Zvyšující se emise uhlíku a rostoucí teploty narušují oceánské procesy, což může mít zásadní důsledky pro mořské ekosystémy, globální klima, ochranu pobřeží a pobřežní odvětví, jako je rybolov a cestovní ruch. Abychom pochopili a předvídali možné změny klimatu, je důležité porozumět procesům globálního uhlíkového cyklu.

Zvyšující se hladiny CO2 v atmosféře způsobují také globální okyselování oceánů, které se někdy spolu se změnou klimatu označuje jako „další problém CO2“. Globální uhlíkový cyklus popisuje toky uhlíku mezi různými složkami životního prostředí (atmosféra, oceán, suchozemská biosféra a sedimenty). Nejméně jednu čtvrtinu CO2 uvolněného do atmosféry antropogenními činnostmi, jako je spalování fosilních paliv, pohlcuje oceán.

Část tohoto CO2 se vrací do atmosféry a část se přemístí z povrchových vod do hlubokého oceánu, kde je zásoba uhlíku 50krát větší než zásoba uhlíku uložená v atmosféře. Schopnost regulovat obsah CO2 v atmosféře je životně důležitou službou oceánu. Změna toků oceánského uhlíkového fondu, např. kvůli lidské činnosti, by mohla ovlivnit skladovací kapacitu oceánu, což by zase mělo dramatické důsledky pro úroveň atmosférického CO2.

Okyselení oceánu zahrnuje řadu změn chemie mořské vody, v první řadě pokles pH mořské vody (míra kyselosti/zásaditosti): průměrné úrovně pH oceánu se od začátku průmyslové revoluce snížily o 0,1, což odpovídá zvýšení kyselosti o 26 %. Je však těžké odhadnout plný dopad okyselení na mořský život. Studie vykazují širokou škálu možných dopadů, pozitivních i negativních, různé živočišné druhy se liší úrovní odolnosti a přizpůsobivosti.

Pod určitou úrovní pH nastává koroze uhličitanu vápenatého, který využívá mnoho organismů pro stavbu schránek a koster. Některé korály, pteropody (drobní mořští šneci), mlži (škeble a mušle) a vápenatý fytoplankton se zdají být zvláště citlivé na změny v chemii mořské vody. Například izotopy boru v korálech a zkamenělých organismy umožňují vědcům posoudit minulé hladiny pH oceánu a identifikovat minulé „acidifikační události“, s možnými korelacemi s epizodami masových vymírání a změn ve struktuře ekosystému.

Korálové útesy hostí nejrozmanitější ekosystémy na planetě a patří k nejvíce ohroženým. Oceán ukládá uhlík primárně prostřednictvím dvou mechanismů: fyzikálně chemického a biologického. Ve fyzikálně chemickém je CO2 přepravován z atmosféry do hlubokého oceánu chemickými procesy výměny plynů, rozpouštění a oceánskou cirkulací.

Biologický mechanizmus vede přes potravinový řetězec - fotosyntézou fytoplankton (mikroskopické mořské rostliny) absorbujte CO2 v povrchovém oceánu a převádí jej na biomolekuly obsahující uhlík. I část tohoto uhlíku skončí v hlubinách oceánu, kde se recykluje zpět na anorganický uhlík, který je tam tak skladován a izolován od atmosféry. Kdyby biologické uhlíkové čerpadlo v oceánu přestalo fungovat, atmosférický CO2 by mohl vzrůst o 200 až 400 ppm nad dnešní úroveň 400 ppm dosaženou v roce 2015.

Tok uhlíku do hlubokého oceánu lze měřit přímo sběrem živých i mrtvých mikroskopických organismů či výkalů v sedimentu mořského dna. K tomu se využívají přirozeně se vyskytující radioizotopy thoria a polonia. Tyto radioizotopy se rozpadají známou rychlostí a používají se jako „hodiny“ k určení, jak rychle částice obsahující uhlík klesají.

Environmentální laboratoře IAEA zkoumají osud uhlíku také pomocí analýzy mikrobiálních procesů. Mikrobi jsou zodpovědní za transformace organického materiálu z potopených částic na anorganický uhlík. K měření těchto mikrobiálních procesů uhlíkového cyklu lze použít jak přirozeně se vyskytující radioaktivní izotop uhlíku, tak i stopovače značené radioizotopem. Uplatnění těchto nástrojů v různých oceánech pomáhá určit rozsah absorpce uhlíku napříč různými ekosystémy.

Environmentální laboratoře IAEA se účastní výzkumných misí v různých částech světa, např. v Severním ledovém oceánu, který je citlivý na oteplování či v zónách s minimem kyslíku jako jsou pobřežní oblasti Peru a Mauretánie. Předpokládá se, že právě tyto zóny se budou se změnami klimatu rozšiřovat.

Ve spolupráci s partnery, jako je Mezivládní oceánografická komise Organizace OSN pro výchovu, vědu a kulturu (UNESCO), Světová meteorologická organizace, Globální systém pozorování oceánů a Mezinárodní projekt koordinace uhlíku v oceánech, podpořila OA-ICC v roce 2013 spuštění Globální sítě pro pozorování okyselení oceánů (GOA-ON). Datový portál GOA-ON poskytuje informace o zařízeních pro monitorování acidifikace oceánů a umožňuje přístup k údajům v reálném čase. Usnadňuje tak definování společné výzkumné strategie.

Tato globální síť se skládá z asi 750 vědců ze 100 zemí. Jedním z hlavních cílů GOA-ON je zvýšit monitorování v oblastech, kde je údajů nedostatek, včetně pobřeží Afriky a Indického oceánu. Nedostatečná dostupnost přístrojového vybavení brzdila úsilí většiny rozvojových zemí o trvalé měření. GOA-ON vyvinula zjednodušené metody a sady zařízení pro měření kvality vody a pH.

Více než 30 odborníků z Bangladéše, Indie, Malajsie, Myanmaru, Filipín, Srí Lanky a Thajska se v lednu 2020 sešlo v indické Kalkatě, aby posílili vědecko-výzkumnou kapacitu v jižní a jihovýchodní Asii. OA-ICC podpořila workshop pořádaný Centrem pro klimatická a environmentální studia (CCES) v Indickém institutu vědeckého vzdělávání a výzkumu Kalkata. OA-ICC je aktivní v mezinárodní sféře, pozvedá téma okyselování oceánů do popředí diskusí na konferencích OSN o změně klimatu a o cílech udržitelného rozvoje.

Možnosti řešení: "Ocean Liming"

Řada expertů i nezávislých institucí přiznává, že aby se podařilo udržet globální oteplování na méně než 2 °C oproti předindustriální úrovni, nestačí už jen snižovat emise. Je pravděpodobné, a počítá s tím i mezivládní panel IPCC, že bude zapotřebí využívat technologie, které aktivně odstraňují z atmosféry oxid uhličitý a další skleníkové plyny.

Nápadů i strategií je v této oblasti spousta, zatím se ale téměř žádné nevěnovaly možné roli oceánů, upozorňuje nová studie. Oceán hraje v klimatickém systému zvláštní roli a působí jako významná jímka atmosférického tepla i oxidu uhličitého. A právě to, jak oceán pohlcuje oxid uhličitý, způsobuje jeho okyselování - a to mírou, jaká nemá v posledních 65 milionech let obdoby.

Má to významné důsledky pro mořské organismy. Kyselejší prostředí ovlivňuje metabolismus mořských tvorů, ale především jejich schopnost vytvářet uhličitan vápenatý, z něhož si dělají své schránky. To má zásadní vliv na destabilizaci ekosystémů a v konečném důsledku ohrožuje životně důležité funkce těchto systémů.

Nová studie zveřejněná v odborném časopise Frontiers in Climate podrobně zkoumala zrychlující okyselování oceánů a současně upozornila na možnost takzvaného „ocean limingu“ - tedy teoretické možnosti zvýšení zásaditosti oceánu pomocí rozpuštění hydroxidu vápenatého neboli hašeného vápna.

Aplikace ve Středozemním moři

Vědci v tomto výzkumu analyzovali tuto možnost na příkladu Středozemního moře. Oproti předchozím studiím v sobě scénáře zahrnovaly už i cestu k praktické realizaci, která je založena na realistických úrovních vypouštění vápna při využití současné sítě nákladních a tankerových námořních tras přes Středozemní moře.

Autoři věnovali pozornost dvěma odlišným přístupům: jeden s konstantním každoročním vypouštěním vápna během celého období a druhý s postupným navyšováním vápna s tím, jak se budou zvyšovat teploty. Simulace použité ve studii naznačují potenciál téměř zdvojnásobit míru absorpce oxidu uhličitého ve Středozemním moři po 30 letech takového projektu - to naznačuje, že by se v podstatě dalo okyselování eliminovat.

Tento dokument také odhaluje velký potenciál námořní dopravy pro obohacování oceánů vápnem. U některých uzavřených moří, jako je například Středozemní, kde je hustota dopravy poměrně vysoká, je potenciál mnohem vyšší, než je potřeba k potlačení okyselování oceánů - a to dokonce i v těch nejvíce pesimistických scénářích oteplování planety.

Dopady klimatických změn a okyselování oceánů

Globální oteplování je jedním z největších environmentálních problémů současnosti, jehož důsledky se projevují v každém koutě světa. Tento fenomén způsobuje rozsáhlé změny v přírodních ekosystémech, ovlivňuje zdraví a životní podmínky lidí a přináší výzvy pro ekonomiky a zemědělství.

• Posun areálů rostlin a živočichů: Rostliny a živočichové se stěhují do vyšších nadmořských výšek nebo severnějších oblastí, kde nacházejí příznivější podmínky. Tento přesun je způsoben změnami v teplotách a srážkových vzorcích.
• Tání ledovců a stoupání hladiny moří: Ledovce a polární ledové čepice tají rychleji než kdykoliv předtím, což vede ke stoupání hladiny moří. Tento jev ohrožuje pobřežní ekosystémy a lidská sídla.
• Ztráta a degradace ekosystémů: Mnoho ekosystémů, jako jsou korálové útesy a mangrovníkové lesy, je ohroženo změnami teploty a kyselostí vody. Tyto změny vedou k degradaci a zániku těchto biotopů.
• Extrémní počasí: Klimatické změny zvyšují frekvenci a intenzitu extrémního počasí, jako jsou hurikány, tornáda, sucha a záplavy. Tyto události mají devastující dopady na přírodní ekosystémy.
• Okyselování oceánů: Zvýšená hladina CO2 v atmosféře vede k okyselování oceánů. Kyselejší voda má negativní dopad na mořské ekosystémy, zejména na organismy s vápenatými schránkami, jako jsou korály a měkkýši.

Dopady na lidské zdraví a společnost

• Dopady na zdraví: Vyšší teploty a extrémní počasí mají přímé dopady na lidské zdraví. Vlny veder mohou způsobit úpal a další zdravotní problémy, zejména u starších lidí a osob s chronickými nemocemi.
• Sociální a ekonomické nerovnosti: Dopady klimatických změn nejvíce zasahují zranitelné a marginalizované komunity, které mají omezené zdroje na adaptaci.
• Migrace: Změny klimatu mohou vést k migraci lidí z oblastí postižených extrémním počasím, stoupáním hladiny moří nebo neúrodou. Tito klimatičtí migranti často směřují do měst nebo jiných zemí, což může způsobit přelidnění a napětí v nových oblastech.
• Změny v životním stylu: Klimatické změny mohou vyžadovat zásadní změny v životním stylu, včetně úpravy spotřeby energie, vodního hospodářství a využívání půdy.
• Psychologické dopady: Globální oteplování a jeho důsledky mohou mít vážné psychologické dopady na jednotlivce i komunity. Stres z extrémních počasí, ztráta domovů a nejistota ohledně budoucnosti mohou vést k úzkosti, depresi a dalším duševním problémům.

Ekonomické dopady

• Zemědělství: Zemědělství je jedním z nejvíce zasažených sektorů klimatickými změnami. Změny v teplotě a srážkách ovlivňují růstové sezóny, výnosy plodin a dostupnost vody pro zavlažování.
• Energetika: Klimatické změny ovlivňují energetické systémy, zejména vodní elektrárny, které jsou závislé na stálém průtoku vody. Sucha mohou omezit produkci energie, zatímco zvýšená frekvence extrémních událostí může narušit infrastrukturu.
• Pojišťovnictví: Zvyšující se četnost a intenzita přírodních katastrof vede ke zvýšení pojistných událostí a ztrát v pojišťovnictví.
• Turistický průmysl: Turistický průmysl je citlivý na změny klimatu, protože mnoho destinací závisí na stabilním a příznivém počasí. Extrémní počasí a stoupání hladiny moří mohou negativně ovlivnit atraktivitu turistických destinací.

Příčiny klimatických změn

Lidská činnost v čele se spalováním fosilních paliv (uhlí, ropy a zemního plynu) vede ke zvyšování koncentrace oxidu uhličitého (CO2) v atmosféře. Ročně se ho v energetice, dopravě a průmyslu vyprodukuje asi 35 miliard tun, odlesňování přidá dalších 5 miliard tun. Na průměrného obyvatele planety tedy připadá asi 5 tun CO2 ročně. Lidská činnost tak vede k nárůstu koncentrací CO2 v atmosféře.

Vyšší koncentrace CO2 a dalších skleníkových plynů v atmosféře vedou k silnějšímu skleníkovému efektu. Tepelné záření, které by jinak planeta Země vyzářila do vesmíru, je skleníkovými plyny pohlceno a vráceno zpět k povrchu. Zesílený skleníkový efekt vede k oteplování vzduchu i vody v oceánech. Od průmyslové revoluce narostly teploty vzduchu v průměru o 1,2 °C, ale většinu tepla pohltila voda v oceánech, jejíž teplota také dlouhodobě narůstá.

Atmosférický CO2 se částečně rozpouští v oceánu, kde vytváří kyselinu uhličitou. To vede k poklesu pH, neboli okyselování oceánů. Vyšší teploty mořské vody způsobují zmenšování plochy a tloušťky mořského zámrzu v Severním ledovém oceánu. Hladina světových oceánů se zvyšuje rychlostí 3,3 cm za desetiletí. Zvyšující se teploty stojí rovněž za táním horských ledovců v Alpách, Himalájích, Andách a dalších světových pohořích.

Oxid uhličitý v průmyslu vzniká jednak spalováním fosilních paliv při zahřívání (tavení, destilace, sušení apod.) a jednak při některých chemických reakcích např. při výrobě cementu nebo železa. Častým argumentem zpochybňujícím lidský vliv na klima je, že nejsilnější skleníkový plyn je obyčejná vodní pára. To je pravda. Množství vodní páry v atmosféře je ale také ovlivňováno lidskou činností, byť nepřímo. Cyklus vodní páry je řízen teplotou, která je ovlivňována ostatními skleníkovými plyny vypouštěnými člověkem.

tags: #klimatické #změny #okyselování #oceánů #dopady

Oblíbené příspěvky:

• Nakládání s komunálním odpadem
• Bílý koš 20l
• Agentura ochrany přírody a krajiny ČR
• Levné ekologické obaly: Přehled materiálů
• Evropský cíl pro rok 2040