فهم تعقيم المحيطات

ويمثل تحمض المحيطات أحد أكثر التغييرات التي تحدث في العالم المتجمد؛ والمحيطات اليوم، ومنذ الثورة الصناعية، ارتفعت تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من نحو 280 جزءاً في المليون (صفر) إلى أكثر من 420 جزءاً في المليون، وهي عوامل تنجم أساساً عن احتراق الوقود الأحفوري وإزالة الغابات والعمليات الصناعية، وقد عانت المحيطات من هذه الزيادة باستيعاب ما يتراوح بين 25 و30 في المائة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البشرية المنشأ.

وعندما يذوب ثاني أكسيد الكربون في مياه البحر، فإنه يخضع لسلسلة من ردود الفعل الكيميائية، ويتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الماء (H2O) لتشكيل حمض الكربون (H2CO3)، الذي يفصل بسرعة في الأويونات الثنائية الكربون (HCO3-) وأعواد الهيدروجين (H+) وتزداد تركيزات الهيدروجين في الهيدروجين حيث تشكل كميات الكربون الأكثر حامضاً.

وقد انخفض حجم التغير بالفعل، حيث انخفضت كمية المياه الجوفية في المحيط السطحي بنحو 0.1 وحدة من وحدات الهيدروجين منذ زمن ما قبل الصناعة، مما يمثل زيادة بنسبة 30 في المائة تقريبا في تركيزات إيون الهيدروجين، وإذا استمرت الانبعاثات على المسارات الحالية، فإن التوقعات من ] التقرير الخاص للجنة المحيط الهادئ بشأن المحيطات والغلاف الجوي في تغير المناخ (السادس فلوريد بوتيلوغرافية) تشير إلى حدوث تغير آخر

The Chemistry of Ocean Acidification in Detail

وللاكتمال على سبب تعطيل تحمض المحيطات، يساعد على فهم نظام الكربون بمزيد من التفصيل، حيث تحتوي مياه البحر بطبيعة الحال على ثلاثة أشكال من الكربون غير العضوي: ثاني أكسيد الكربون المذوب، والأيون الثنائية الكربون، وأيون الكربون، وهذه الأنواع موجودة في توازن، ويتوقف التوازن على الهيدروجين. وفي الوقت الحاضر، يزداد بيبركو؛ وفي المحيطات، يوجد حوالي 90 في المائة من الكربون غير العضوي المكشوف(2).

إن حالة حرق المعادن الكالسيومية هي مواصفات حرجة، إذ أن شكلين من الأشكال الأحيائية المشتركة، هما الأراجونيت والكتلة، تختلفان عن بعضهما، حيث أن الأراجونيت، الذي يستخدمه المرجان والعديد من المغاوير، أكثر قابلية للذوبان، وسينحلان عند مستويات منخفضة من الهيدروجين.

ولا تحدث هذه التغيرات الكيميائية بصورة موحدة عبر المحيط، حيث توجد مياه كولدر أكثر من ثاني أكسيد الكربون، مما يجعل المناطق القطبية من بين أول المناطق التي تعاني من نقص في التغذية، حيث ترتفع المياه ذات ثاني أكسيد الكربون إلى السطح، وتعاني أيضا من انخفاض في الهيدروجيني، ومن انخفاض في حجم الدول التي تستخدم فيها حامض السلفونيوم، وتزيد من تعقيدات ثاني أكسيد الكربون البشرية.

آثار على أجهزة القياس البحرية: الطلقات والشبكات تحت الحصار

الشعاب المرجانية

وكثيرا ما يوصف الشعاب المرجانية بأنها غابات الأمطار في البحر، حيث تسكن حوالي 25 في المائة من جميع الأنواع البحرية على الرغم من تغطيتها أقل من 1 في المائة من قاع المحيط، وتشكل أساس هذه النظم الإيكولوجية هيكل كربون الكالسيوم الذي بنيته البولزات الشوكية في طحالب النسيج، وتقوض حمض المحيطات هذه المؤسسة بشكل مباشر، مع انخفاض معدلات تشبع الكوكتيلات في الفول.

وتوثّق دراسات عديدة انخفاض حساب المرجانيات الرئيسية لبناء الشعاب المرجانية مثل Porites) و]Acropora. وتبين التجارب أن مستويات ثاني أكسيد الكربون التي تعادل 600 إلى 800 جزء من المليون، يمكن أن تنخفض أسعار الفيوران بنسبة 15 إلى 25 في المائة مقارنة بظروف ما قبل الانقطاع.

كما أن تحمض المحيطات يتفاعل مع ارتفاع درجات حرارة البحر، وفي حين يسبب الإجهاد الحراري تذبذباً في المرجان؛ وطرد الألغات الكيمبيولوجية؛ وتعطل التكييف بإعاقة النمو الكهلي؛ ويخلق الضغط الكلي للاحترار والتحمض سيناريو يمكن أن تتحول فيه الشعاب من صافي الاستحقاق إلى تآكل سريع، ويفقد الكتلة في الوقت الراهن.

سمك الشيلي ومولوسك

وقد تعرض المحارم والمصابون والطحالب والمنحدرات والبلون جميعاً للتحمض لأنهم يعتمدون على أيون الكربون لبناء قذائفهم، وتعاني مراحل اليرقات والأحداث حساسية خاصة، وتبدأ قاذورات الصمامات في غضون ساعات إلى أيام من التخصيب، وتشهد في انخفاض حجم المياه، ومعدل الوفيات المرتفعة.

وتعاني أسماك القذف المرتفعة أيضاً من آثار شبه قاتلة، وحتى عندما يمكن أن تنجو، فإنها قد تخصص المزيد من الطاقة لصيانة القصف على حساب النمو والاستنساخ والمناعة.() وتزيد القذائف الأضعف من قدرتها على تحمل مفترسات مثل السرطانات والسمك المائي، وتترجم الأنواع المهمة تجارياً مثل المحار الشرقي () [تخفيض الأحجارة]

فالزبدة التي تسمى أحيانا فراشات البحر هي مناوشات صغيرة ذات طابع حر تؤدي دورا كبيرا في شبكات الأغذية القطبية، وتنتج قذائف أراجونية حساسة شديدة الحساسية للتحمض، ففي المحيط الجنوبي والمحيط القطبي، تعاني المصابون بالنحاس بالفعل من فترات تقلب، وتظهر قذائفهم أضرارا واضحة بالهلع، لأن مضادات البرود هي مصدر غذائي رئيسي.

Echinoderms and Crustaceans

كما أن ذقن البحر والسمك النجمي وغيرها من التقنيات لها هياكل محسوبة، فالأرضية التي تُستخدم في البحر، مثلا، تعتمد على أفران الكاربات المغنزية في شكل عظميات من أجل الدعم والتغذية، بينما يُحدث الحد من الهيدروجينات في النمو الجليدي، والتماثل، والبقاء، وفي كثير من الأحيان، فإن الكرياتياتياتيات مثل السرطانات وأعراض الكبريتات تُبني أشكالها من الكهرات.

آثار على الكائنات غير المقلية

بيزيولوجيا السمك والمناخ

فالصيد ليس محصناً من تحمض المحيطات، وعلى الرغم من أنه لا يبني قذائف كربونات الكالسيوم، فإنه يجب عليه المحافظة على توازن داخلي في الماء، وأن ارتفاع ثاني أكسيد الكربون في مياه البحر يمكن أن يعطل تنظيم قاعات حمضه، وقد كشفت البحوث التي أجريت على مدى العقد الماضي عن مجموعة من الآثار السلوكية والفيزيولوجية، وفي ظروف مرتفعة من ثاني أكسيد الكربون، يعاني العديد من الأنواع السمكية من إعاقة عمل البنفسج، مما يجعل من الصعب كشف المفترات.

ويمكن أيضاً أن تتأثر مهام المراجعات والمرئية، وقد أظهرت الدراسات المتعلقة بالأنواع السامة والأنواع الشعاب المرجانية الأخرى أن ارتفاع مستوى ثاني أكسيد الكربون يغير حساسية السمع والكشف عن التناقض البصري، ويزيد من تقويض البقاء، وأن سلوك المستوطنات في الأحداث هو أسلوب مدمر؛ والعملية التي تختار بها شركة لالفا موائل وميثمورفوزياً إلى أشخاص راشدين؛ كما أنها معطلة، مما يمكن أن يقلل من التجنيد إلى السكان الذين يعيشون في الشعابد أو في أراضي أو في أراضي.

وهذه العاهات السلوكية ترتبط بمهمة مُستقبِل الجائزة في النظام العصبي المركزي، ويُحدث ارتفاعاً في تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الأنسجة السمكية، مما يؤثر على وظيفة المُحوِّل العصبي بطرق يمكن أن تؤدي إلى سلوك أكثر خطورة، وتقليص القلق، وتعطل التعلم، ومن المهم أن بعض الأنواع أو السكان قد تظهر تذبذباً على أجيال متعددة، ولكن سرعة التغير البيئي قد تُفاقم قدرتها.

Plankton and the Base of the Food Web

وتشكل البهيتوبلانكتون قاعدة شبكات الأغذية البحرية وهي مسؤولة عن نصف الإنتاج الأولي العالمي تقريباً، فكلوريث، وهي مجموعة من الفولطون الفيتو التي تبني لوحات الكالسيتات (الككوليث)، حساسة بشكل مباشر للتحمض، وفي حين أن بعض الأنواع تظهر زيادة في النمو تحت ثاني أكسيد الكربون المرتفع عندما تكون المغذيات كافية، فإن معدلها في الغالب ينخفض، مما يؤدي إلى ارتفاع معدلات التصدير.

كما أن الزوبانكتون، بما في ذلك المنافذ والكريم والناقل، قد تأثر أيضا، كما أن فورمينفيرا تقوم باختبارات العجلات، وقد انخفض وزنها من الرواسب من الحقبة الصناعية بالمقارنة مع الزمن الصناعي، كما أن كريل، وهو نوع من أنواع الحجر الرئيسية في شبكات الأغذية في المحيط الجنوبي، يشهد انخفاضا في النجاح، وتباطؤا في نمو ما قبل الزواج في ظل الفقمة العالية.

الآثار على مستوى النظم الإيكولوجية

فروق الشبكة الغذائية

فالأثار الفردية المذكورة أعلاه ترتفع إلى حد تغيير هيكل الأغذية وتدفق الطاقة ووظيفة النظام الإيكولوجي، وعندما تتناقص أجهزة حساب مثل البتروبول أو البصوم، فإن المفترسات التي تعتمد عليها يجب أن تبدل الأنواع الفريسية، وأن تسافر بعيدا لإيجاد الغذاء، أو أن تتراجع، مما قد يؤدي إلى انخفاض عدد السلاسل التكتيكية التي تتحول فيها التغيرات في جزء من شبكة الإنترنت إلى فئات أخرى، على سبيل المثال، في شمال المحيط الهادئ،

كما يمكن أن يؤدي تحمض المحيطات إلى تحول الديناميات التنافسية بين الأنواع، وقد يؤدي بعض الكائنات الحية، مثل أنواع معينة من العناق البحرية والنظائر البحرية، إلى الاستفادة من ارتفاع ثاني أكسيد الكربون لأنها يمكن أن تزيد معدلاتها الاصطناعية الضوئية، وفي النظم الساحلية، قد يؤدي ذلك إلى انتشار الغازات الكلية على حساب الطحالب والحيوانات، وإلى تغيير هيكل الموئل تغييرا جذريا، مما يؤدي إلى تبسيط النظم الإيكولوجية، مع انخفاض مستويات التنوع البيولوجي.

خسائر الموئل والتنوع البيولوجي

وتعطي الشعاب المرجانية مثالاً تقليدياً على فقدان الموائل بسبب الحموضة، فمع تراجع الشعاب المرجانية، والهيكل الثلاثي الأبعاد المعقد الذي يوفر المأوى والحضانة لآلاف الأنواع المنهارة، ويقل التنوع في الأسماك، ويتقلص السكان غير المشبعين، ويتحول النظام الإيكولوجي إلى دولة أكثر بساطة وأقل إنتاجية، وتتحقق عمليات مماثلة في الشعاب المرجانية التي تشكل في وقت ما موائل بيولوجية مصغرة في البيئة.

وفي النظم الإيكولوجية المرجانية للمياه الباردة التي توجد في المياه العميقة والمظلمة قبالة القرف القاري، يزداد الخطر بسبب أن هذه المرجانيات تعيش بالفعل في ولايات منخفضة التشبع، ومع ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون، قد تصبح المناطق الواسعة من قاع المحيط مدعمة بالآراجونيت، مما قد يزيل هذه الموائل البطيئة النمو القديمة التي تأوي التنوع البيولوجي العالي وتعمل كمنطقة تبعث فيها الأسماك.

الآثار الإقليمية والاجتماعية - الاقتصادية

مصائد الأسماك وتربية الأحياء المائية

وتتركز الآثار الاقتصادية لتحمض المحيطات في القطاعات التي تعتمد على سمك الهلوخ والسمك الزعنفي، وقد شهدت صناعة القصف الأمريكي، التي تقدر قيمتها بما يزيد على بليون دولار سنويا في المبيعات المباشرة، خسائر موثقة بالفعل، وأجبرت مشغلي أزمة المحار في الساحل الغربي على الاستثمار في نظم المياه البحرية العازلة، ورصد مستويات ثاني أكسيد الكربون في الوقت الحقيقي، ونقل العمليات إلى المناطق الأقل تضررا، وهذه التدابير التكيّفية تضيف تكاليف ولا تزيل المخاطرة بالكامل.

وتشمل مصائد الأسماك العالمية المعرضة للتحمض تلك التي تُستخدم في الصنادل والمحار والطحالب والمنحدرات والضبابات والذواق البحرية وبعض أنواع السرطان والسرطان، وفي البلدان النامية التي تكون فيها بروتين من الأغذية البحرية مكوناً غذائياً أولياً، فإن انخفاضات محصول الأسماك المهبلي تهدد الأمن الغذائي مباشرة، بل إن مصائد الأسماك المحدودة، وإن كانت أقل تأثراً، قد تتعرض لآثار ثانوية على أنواعها الأصلية.

المجتمعات الساحلية والشعوب الأصلية

وتعتمد المجتمعات الساحلية على الموارد البحرية من أجل الكفاف والهوية الثقافية وسبل العيش الاقتصادية على خط المواجهة، وتعتمد مجتمعات الشعوب الأصلية في ألاسكا، وكولومبيا البريطانية، وشمال غرب المحيط الهادئ، ومنطقة القطب الشمالي اعتمادا كبيرا على سمك الرفوف، والسالمون، والثدييات البحرية، وتضيف حمض المحيطات طبقة أخرى من الإجهاد إلى المجتمعات التي تواجه بالفعل ارتفاع مستوى سطح البحر، والاحترار، وفقدان الجليد البحري.

Mitigation and Adaptation Pathways

تخفيض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في المصدر

والحل الوحيد الطويل الأجل لتحمض المحيطات هو التوقف عن إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي، وهذا يتطلب انتقالا عالميا من الوقود الأحفوري إلى مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية والريحية والحرارية الأرضية والطاقة الكهرمائية، كما أن تحسين كفاءة الطاقة في جميع قطاعات الصناعة والنقل والمباني يمكن أن يقلل الطلب العام، كما أن تكنولوجيات احتجاز الكربون وتخزينه، بينما لا يمكن أن تساعد على إدارة الانبعاثات من قطاعات إنتاج الأحراج الصلبة.

وتؤدي الاتفاقات الدولية والسياسات الوطنية دوراً محورياً، إذ إن هدف اتفاق باريس هو " الفرز " ؛ والهدف المتمثل في الحد من الاحترار العالمي إلى 1.5 من طراز " /2 " ، إذا تحقق، سيحد أيضاً من حجم تحمض المحيطات، غير أنه حتى في ظل السيناريوهات الأكثر تفاؤلاً، سيظل المحيط يحمض منذ عقود إلى قرون بسبب عدم حدوث دورة الكربون.

بناء قدرة النظم الإيكولوجية على التكيف

وفي حين أن خفض الانبعاثات يعالج السبب الجذري، فإن الإجراءات المحلية والإقليمية يمكن أن تساعد النظم الإيكولوجية على تحمل التغيرات الجارية بالفعل، وحماية وإعادة الموائل الساحلية مثل غابات المانغروف، وأسرة المرق، وثباتات الملح تعزز تخزين الكربون وتوفر الادخار للأنواع الحساسة، ويمكن أن تؤدي الأعشاب البحرية، على وجه الخصوص، إلى زيادة الهيدروجين من خلال نشاطها الاصطناعي الضوئي، مما يخلق ملاذات آمنة صغيرة النطاق للآلات.

ويمكن للمناطق المحمية البحرية التي تقلل من ضغط الصيد وغيرها من الإجهادات أن تساعد السكان على الحفاظ على تنوعهم الجيني وإمكانيات التكيف، وفي إطار برامج العمل المتعددة الأطراف، تتاح للسكان الأكثر صحة فرصة أفضل لبقائهم على الإجهاد البيئي واحتمال تطورهم للتسامح مع انخفاض مستوى الصحة. ويجري استكشاف عملية الإصلاح النشطة، مثل زراعة المرجان التي تم اختراقها بصورة انتقائية من أجل زيادة التسامح الحراري والمراعي للصحة، باعتبارها استراتيجية للتدخل في النظم الإيكولوجية الشعابية العالية القيمة.

إدارة مصائد الأسماك وتربية الأحياء المائية

ويمكن لمديري مصائد الأسماك أن يدمجوا توقعات المناخ والتحمض في تقييمات المخزون وقواعد الحصاد، ويمكن أن يساعد تغيير أنماط الحصاد نحو أنواع أكثر مرونة، والحد من الصيد العرضي للأنواع الضعيفة في الحفاظ على وظيفة النظام الإيكولوجي، وفي تربية الأحياء المائية، يمكن للمشغلين رصد كيمياء المياه في مرحلة عالية من الزمن ومعالجة مياه الاستيعاب بحواجز مثل كربون الصوديوم أو القصف المحطم لتربية المائيات قبل أن تصل إلى ظروف أسوأ من حيث هي.

البحث والرصد والهندسة الحيوية

وتعد عمليات المراقبة المطولة للمحيطات ضرورية لتتبع اتجاهات التحمض، والتحقق من النماذج، وإعلام الإدارة.() وتُعد برامج مثل برنامج الكربون التابع للمؤسسة الوطنية لمصائد الأسماك في شمال شرق المحيط الأطلسي (FLT:1])() من الأولويات قياسات عالية الجودة عبر المحيط العالمي، وكشف التغيرات في الصحة العامة، والكلية، وحالة التشبع.() وتوسّع هذه الشبكات إلى المناطق الساحلية والشعر القطبي.

ويمكن أن تحدد البحوث المتعلقة بالأساس الجيني والفيزيولوجي للتسامح في مجال التحمض سلالات المرجان أو المحار أو الأنواع الأخرى التي يمكن أن تنجو في ظل ظروف متوقعة، ويجري بالفعل تنفيذ برامج تربية الأسماك الرحل بهدف إنتاج خطوط ذات قدرة أكبر على التكيف مع تربية الأحياء المائية التجارية، وتكشف الأدوات المتحركة، بما في ذلك الديناميات الجينية والكتبية، عن الآليات التي تتيح لبعض الأفراد أن يحافظوا على عملية الفرز في الآلات.

المشاركة المجتمعية والتغيير السلوكي

وقد زاد الوعي العام بتحمض المحيطات ولكنه لا يزال أقل من الوعي بتغير المناخ أو التلوث البلاستيكي، فالتواصل الفعال بشأن العلم، والمخاطر، ومسارات الحل أمر بالغ الأهمية، إذ أن برامج العلوم المدنية، مثل الائتلاف المناخي لغابات الأسماك، وجهود الرصد المجتمعية للمصابين بفيروس نقص المناعة البشرية، يمكن أن تشرك أصحاب المصلحة مباشرة في جمع البيانات والدعوة، بينما يمكن أن يؤدي الحد من التلوث المحلي، بما في ذلك التعرض للمغذيات التي تزيد من تحمض السواحل، إلى زيادة الضرر الذي يلحق بالسواحل، إلى جانب الحكومات المحلية، إلى اتخاذ إجراءات فورية.

خاتمة

إن تحمض المحيطات ليس فرصة بعيدة في المستقبل، بل يحدث الآن في كل حوض من أحواض المحيطات، بسرعة تحد من القدرة على التكيف في الحياة البحرية، ومن حل قذائف التبريد في البحار القطبية إلى ضعف الهياكل العظمية في المياه الاستوائية، فإن التغيرات الكيميائية التي تدفعها انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لا تزال تؤدي إلى إعادة تشكيل النظم الإيكولوجية البحرية، وتمتد النتائج من خلال عمليات خفض الانبعاثات العدوانية إلى المصائد، وتكيفها مع هذه العوامل.