شتاب غیرمنتظره اسیدی شدن اقیانوس ها در نواحی آپ ولینگ ساحلی

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که سامانه‌های آپ‌ولینگ ساحلی (upwelling) روند اسیدی‌شدن اقیانوس‌ها را فراتر از میانگین‌های جهانی تسریع می‌کنند و بدین‌وسیله خطرات جدی برای شیلات، اکوسیستم‌های دریایی و اقتصادهای ساحلی ایجاد می‌شود. با ترکیب رکوردهای قرنی مرجان‌ها به‌عنوان بایگانی طبیعی شیمی آب دریا و مدل‌های اقیانوسی منطقه‌ای با وضوح بالا، دانشمندان هشدار می‌دهند که برخی مناطق ساحلی ممکن است شاهد کاهش سریع‌تر pH آب دریا نسبت به برآوردهای قبلی باشند، خصوصاً همزمان با افزایش دی‌اکسید کربن جوی.

دانشمندان پی برده‌اند که سامانه‌های بزرگ آپ‌ولینگ اسیدی شدن آب‌های ساحلی را سریع‌تر از انتظار تقویت می‌کنند و این امر ریسک‌هایی رو به افزایش برای حیات دریایی و اقتصاد ساحلی به همراه دارد.

چرا آپ‌ولینگ مثل یک تقویت‌کننده اسیدی‌شدن عمل می‌کند

آپ‌ولینگ یک فرایند طبیعی اقیانوسی است که در امتداد حاشیه‌های قاره‌ای آب‌های سرد و غنی از مواد مغذی را از اعماق به سطح می‌آورد. آب‌های عمیق به‌صورت طبیعی مقادیر بالاتری از دی‌اکسید کربن حل‌شده دارند؛ زیرا میکروب‌ها و زمینه‌های تجزیه ماده آلی فرومی‌ریزنده در آب عمقی، کربن را آزاد می‌کنند که منجر به افزایش اسیدیته (کاهش pH) آن می‌شود. هنگامی که این آب‌های غنی از CO2 به سطح می‌آیند، با جو و آب سطحی مخلوط می‌شوند و افزایش دی‌اکسید کربن انسانی (anthropogenic CO2) اثر اسیدیته موجود را تشدید می‌کند.

به‌زبان ساده: آپ‌ولینگ با آوردن آب‌هایی که از قبل pH پایین‌تری دارند شروع می‌شود و هرگونه افزایش در غلظت دی‌اکسید کربن جو این آب‌ها را حتی اسیدی‌تر می‌کند؛ نتیجه این است که شرایط برای موجوداتی که اسکلت یا صدف کلسیم‌کربناتی می‌سازند، سخت‌تر می‌شود. این فرآیند می‌تواند بر کلسیم‌کربنات محلول، اشباع آرگونایت (aragonite saturation) و قابلیت ساخته‌شدن صدف‌ها و ساختارهای اسکلتی تأثیر بگذارد.

علاوه بر این فرآیند شیمیایی پایه، آپ‌ولینگ می‌تواند به‌صورت فصلی و بین‌ساله تقویت یا تضعیف شود و تحت تأثیر تغییرات اقلیمی، الگوهای بادی و جریان‌های ساحلی قرار گیرد؛ بنابراین میزان تأثیر محلی اسیدی‌شدن می‌تواند بسیار متغیر باشد. در نتیجه تحلیل منطقه‌ای و تاریخی برای درک ریسک‌های واقعی هر منطقه ساحلی ضروری است.

چگونه دانشمندان تغییرات صدساله را بازسازی کردند

پژوهشگران دانشگاه سنت‌اندروز (University of St Andrews) از ساختارهای اسکلتی مرجان‌ها به‌عنوان آرشیوهای طبیعی شیمی آب دریا استفاده کردند. مرجان‌ها ایزوتوپ‌های بور را در اسکلت آراگونیتی خود جاسازی می‌کنند و نسبت‌های ایزوتوپی بور با pH آب دریا مرتبط است؛ بنابراین با اندازه‌گیری این نشانگرها در نمونه‌های مرجانی قرن بیستم می‌توان روندهای pH را در طول دهه‌ها بازسازی کرد. این روش از مجموعه‌ای از پروکسی‌های دیرینه‌شناسی (paleoproxies) بهره می‌برد که اطلاعاتی از شرایط گذشته اقیانوس ارائه می‌دهند.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

کره طلایی مرموز در اعماق اقیانوس آلِسکا کشف شد

در جریان مأموریت ۲۳ روزه اکتشاف اقیانوسِ NOAA در سواحل آلاسکا، یک وسیلهٔ زیرآبی هدایت‌شونده از...

این پروکسی‌های مرجانی سپس با یک مدل اقیانوسی منطقه‌ای با وضوح بالا که بر جریان کالیفرنیا (California Current) متمرکز بود — به‌عنوان نمونه‌ای کلاسیک از سامانه‌های آپ‌ولینگ مرز شرقی (eastern-boundary upwelling system) — جفت شدند تا پیش‌بینی کنند چگونه اسیدی‌شدن در قرن بیست‌ویکم تحت سناریوهای ادامه انتشار CO2 پیشرفت خواهد کرد. مدل‌ها نشان می‌دهند که سامانه‌های آپ‌ولینگ تنها بازتاب‌دهنده گرایش‌های جهانی نیستند، بلکه در مقیاس محلی آنها را تقویت می‌کنند؛ این تقویت محلی می‌تواند به کاهش سریع‌تر pH و تغییر در اشباع کلسیم‌کربناتی منجر شود که برای بقا و رشد موجودات کلسیم‌ساز حیاتی است.

جزئیات فنی مدل شامل پارامترهایی مثل تبادل جو-دریا، فرآیندهای بیولوژیک تجزیه مواد آلی، چرخه کربن حل‌شده، و هم‌چنین شبیه‌سازی حساسیت به سناریوهای مختلف انتشار است. استفاده از داده‌های پروکسی تاریخی امکان ارزیابی اعتبار مدل‌ها را فراهم کرد و به محققان اجازه داد تا اثرات تغییرات طبیعی (مانند نوسانات اقیانوسی) را از تأثیرات ناشی از افزایش دی‌اکسید کربن انسانی جدا کنند.

پیامدها برای شیلات، اکوسیستم‌ها و جوامع ساحلی

نواحی آپ‌ولینگ از جمله مولدترین مناطق بیولوژیک در اقیانوس‌ها هستند و میزبان ذخایر بزرگ شیلاتی‌اند. شتاب گرفتن اسیدی‌شدن می‌تواند موجودات کلسیم‌ساز مانند صدف‌ها، برخی از پلانکتون‌ها و جلبک‌های کلسیفایر (coralline algae) را تهدید کند؛ این گروه‌ها در قاعده بسیاری از شبکه‌های غذایی ساحلی قرار دارند. کاهش توانایی ساخت صدف، رشد کندتر و افزایش مرگ‌ومیر لاروها می‌تواند به کاهش تودگان ماهیان، اختلال در پرورش آبزیان (aquaculture) و به خطر افتادن معیشت جوامع ساحلی بینجامد.

تأثیرات زیست‌محیطی به‌صورت آبشاری رخ می‌دهد: کاهش تولید صدف‌ها می‌تواند باعث کاهش منابع غذایی و زیستگاه برای گونه‌های بالادستی شود، تغییر در ترکیب گونه‌ها و عملکرد اکوسیستم رخ دهد و مقاومت اکوسیستم در برابر اختلالات دیگر کاهش یابد. از منظر اقتصادی، اقتصادهای محلی که به صید صدف و ماهیان ساحلی وابسته‌اند به‌ویژه آسیب‌پذیرند، زیرا تشدید اسیدی‌شدن اغلب هم‌زمان با استرسورهای دیگر مانند افزایش دما، کاهش اکسیژن آب (deoxygenation) و تغییر ساختار جریان‌ها رخ می‌دهد و احتمال وقوع شوک‌های اقتصادی و زیست‌محیطی را افزایش می‌دهد.

علاوه بر اثر مستقیم بر زیست‌توده، پیامدها شامل هزینه‌های بیشتر برای صنعت پرورش میگو و صدف، نیاز به تنظیمات مدیریتی برای حفظ ذخایر و احتمال کاهش درآمدهای صادراتی است. در برخی مناطق، فقدان ظرفیت نظارتی و فقدان راهکارهای جایگزین معیشتی می‌تواند منجر به آسیب‌های اجتماعی و اقتصادی گسترده شود؛ بنابراین راهبردهای چندوجهی از جمله مدیریت تطبیقی صید و سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های نظارتی و آموزشی لازم است.

سیاست و راهکارها: چرا کاهش CO2 هنوز اهمیت دارد

چون اسیدی‌شدن اقیانوس مستقیماً به غلظت CO2 در جو وابسته است، مؤثرترین راهکار بلندمدت کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای است. فناوری‌های انرژی پاک و سیستم‌های کم‌کربن مانند پمپ‌های حرارتی پیشرفته، برقی‌سازی حمل‌ونقل و استفاده وسیع‌تر از منابع تجدیدپذیر، انتشار CO2 را کاهش می‌دهند و در نتیجه همگرایی گرمایش جهانی و اسیدی‌شدن اقیانوس را کند می‌کنند. این نوع سیاست‌های کاهش انتشار (mitigation) اثر دوگانه‌ای دارند: هم کاهش تغییر اقلیم و هم کاهش شتاب اسیدی‌شدن آب‌های سطحی و ساحلی.

از سوی دیگر، اقدامات سازگاری (adaptation) منطقه‌ای نیز مهم‌اند. تدابیری مانند انتخاب ژنتیکی و پرورش گزینشی در آبزی‌پروری برای تولید گونه‌ها یا گونه‌جمعیت‌های مقاوم‌تر به اسیدیته پایین، استفاده از استخرها و مراکز تولیدی با سیستم‌های بافری (buffered hatcheries)، و سامانه‌های هشدار زودهنگام مبتنی بر حسگرهای pH و شبکه‌های نظارتی می‌توانند به خرید زمان برای صنایع ساحلی کمک کنند. مدیریت هوشمند صید، ایجاد مناطق حفاظت‌شده دریایی و بهبود همکاری‌های بین‌بخشی نیز از سیاست‌های مکمل هستند.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

بازسازی جدید مبتنی بر مرجان نشان می دهد شتاب افزایش سطح دریا از میانهٔ قرن بیستم آغاز شده است

بازسازی جدید مبتنی بر مرجان نشان می‌دهد شتاب افزایش سطح دریا از میانهٔ قرن بیستم آغاز...

هم‌چنین، همان‌طور که یکی از نویسندگان مقاله بیان کرده است، پیش‌بینی پاسخ سامانه‌های آپ‌ولینگ نیازمند جدا کردن تغییرپذیری‌های طبیعی (مانند نوسانات فصلی و سالانه) از تأثیرات انسانی است. این پیچیدگی نشان می‌دهد که رکوردهای منطقه‌ای بیشتر و مدل‌سازی هدفمند برای سنجش ریسک‌ها و حمایت از برنامه‌ریزی ساحلی ضروری‌اند. در حوزه سیاست‌گذاری، نتایج مطالعات منطقه‌ای می‌تواند به تدوین استانداردهای نظارتی محلی، اولویت‌بندی سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌ها و طراحی سیاست‌های حمایتی برای جوامع ساحلی کمک کند.

مناطق ساحلی اقیانوس‌ها بیشتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد در معرض اسیدی‌شدن قرار دارند.

این نتیجه‌گیری چه معنایی برای سطح جهانی دارد

هرچند مطالعه بر جریان کالیفرنیا تمرکز داشته، یافته‌ها هشدار مهمی برای دیگر سامانه‌های بزرگ آپ‌ولینگ در سطح جهان هستند: جریان هومبولت (Humboldt Current) در سواحل آمریکای جنوبی، جریان بنگولا (Benguela) و جریان کاناری (Canary Current) در سواحل غرب آفریقا، و نواحی ساحلی مشابه در دیگر مناطق. در هر جایی که آپ‌ولینگ رخ می‌دهد، جوامع ساحلی باید انتظار افزایش ریسک‌های ناشی از اسیدی‌شدن تقویت‌شده محلی را داشته باشند و برای آن برنامه‌ریزی کنند.

در سطح بین‌المللی، این نتایج اهمیت هماهنگی بین کشورها را در اشتراک‌گذاری داده‌های پروکسی تاریخی، توسعه مدل‌های منطقه‌ای و ارتقاء ظرفیت نظارتی محلی برجسته می‌سازد. همکاری در تحقیقات میان‌رشته‌ای — شامل اقیانوس‌شناسان فیزیکی، شیمیدانان اقیانوس، زیست‌شناسان دریایی، اقتصاددانان و برنامه‌ریزان شهری — برای تولید راهکارهای کاربردی و قابل اجرا در مقیاس محلی حیاتی است.

بینش کارشناسان

دکتر النا موریس، بیوژئوشیمیست دریایی که در این مطالعه مشارکت نداشت، می‌گوید: «این پژوهش یادآوری مهمی است که فرایندهای اقیانوسی منطقه‌ای می‌توانند روایت ارائه‌شده توسط میانگین‌های جهانی را تغییر دهند. برای جوامع ساحلی، نظارت محلی و مدیریت تطبیقی شیلات به‌اندازه کاهش انتشارهای جهانی حیاتی خواهند بود.»

درک روندهای محلی اسیدی‌شدن به سیاست‌گذاران و مدیران منابع شواهد لازم را می‌دهد تا مداخلات را اولویت‌بندی کنند، برنامه‌های پایش هدفمند طراحی کنند و از صنایعی که بیشترین خطر را دارند پشتیبانی نمایند. ادامه تحقیقات که پروکسی‌های تاریخی را با مدل‌سازی منطقه‌ای ترکیب می‌کنند باعث دقیق‌تر شدن پیش‌بینی‌ها و راهنمایی اقدامات در مکان‌هایی خواهد شد که بیشترین نیاز را دارند.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

وقتی لبهٔ تیز طبیعت در پی تغییرات شیمیایی کند می شود

وقتی لبهٔ تیز طبیعت در پی تغییرات شیمیایی کند می‌شود کوسه‌ها به‌خاطر توانایی در جایگزینی پیوستهٔ...

در نهایت، پاسخ به این چالش نیازمند تلفیق کاهش انتشار جهانی، سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های نظارتی و تحقیقاتی، و تقویت ظرفیت انطباق جوامع محلی است. تنها با رویکردی جامع که علمی، اجتماعی و اقتصادی را در بر گیرد می‌توان اثرات تسریع‌شده اسیدی‌شدن ساحلی را کاهش داد و تاب‌آوری اکوسیستم‌ها و معیشت‌های وابسته به آنها را حفظ کرد.