Kolabujúce oceány

Ak by existoval bájny boh morí, Poseidón, určite by zúril.

Ako sme už viackrát písali aj na tomto blogu, stav našej planéty v dôsledku ľudských aktivít sa v posledných desaťročiach ani zďaleka nevyvíja udržateľným smerom. Toto tvrdenie, viac ako o čomkoľvek inom, platí hlavne o pozemských oceánoch. Podmanivá krása morského pobrežia s priezračne tyrkysovou vodou, žiarivo bielym pieskom či bohatým podmorských svetom, sálajúca na vás z dokonalo naaranžovaných fotografií cestopisných magazínov či katalógov cestovných agentúr, je dnes už len prchavou pripomienkou niekdajšieho stavu. Z tejto ilúzie je načase sa konečne prebudiť. Oceány a ich pobrežia už nejakú tú dobu takto okúzľujúco v žiadnom prípade nevyzerajú. Naopak, trpia a umierajú, a to len preto, že ich považujeme za akýsi erárny majetok či takmer nekonečný odkladací priestor, v ktorom sa všetko stratí, a o ktorý nie je potrebné sa starať. Náš ľahostajný prístup zmenil v priebehu zlomku geologického času oceány – najrozsiahlejší obývaný ekosystém planéty a prostredie, v ktorom sa zrodil život – na biologickú „púšť“.

Obr. 1: Oceány sú najrozsiahlejším prírodným prostredím na Zemi - toto je však podoba, ktorá je prezentovaná asi najčastejšie (Zdroj)

Nie je to však ani zďaleka len nadmerný rybolov, deštrukcia morského dna používaním vlečných sietí či znečisťovanie morskej vody chemickým či plastovým odpadom (Obr. 2), ktorý ohrozuje život v oceánoch. Človek v poslednom storočí začal ovplyvňovať stabilitu morského života a jeho biodiverzitu aj nepriamo, a to prostredníctvom globálneho otepľovania a zvyšovania koncentrácie CO₂ v zemskej atmosfére. Žiaľ, celá situácia je o to horšia, že takmer všetky problémy, ktorým súčasné oceány čelia, sú skryté pod hladinou. Náš obraz toho, v akom dezolátnom stave sa morské prostredie v skutočnosti nachádza, je preto veľmi skreslený a neúplný. Nie je preto žiadnym prekvapením, že často krát sa problémy oceánov krátkozrako generalizujú len na rast morskej hladiny v dôsledku zvyšovania globálnej teploty a topenia ľadovcov. 

Klimatická zmena však pôsobí na morský život ďaleko zhubnejším spôsobom. Udiera naň „triom“ smrteľných dôsledkov, ktoré vznikajú synergickým pôsobením účinkov globálneho otepľovania a extenzívneho poľnohospodárstva na pevninách. Ide o rastúci teplotný stres, zvyšujúca sa kyslosť morskej vody a klesajúci obsah kyslíka. Toto trio navyše ďalej zhoršuje aj nepriaznivé dôsledky už spomínaných fenoménov, ako nadmerný rybolov či znečistenie morskej vody. Podľa dostupnej literatúry, všetkých päť masových vymieraní v histórii Zeme bolo vždy sprevádzaných minimálne jedným z uvedených faktorov „tria“. Dnešná situácia je „unikátna“ v tom, že smrteľné trio pôsobí zároveň!

Obr. 2: Plasty plávajúce na povrchu oceánov sú len jednou stranou mince zvanej "znečistenie oceánov", tou druhou je chemické znečistenie ropnými produktmi, pesticídmi, ortuťou a inými ťažkými kovmi (Zdroj)

Oceány sú stále "kyslejšie" (acidifikácia)

Rýchlosť a spôsob, akými ľudstvo dotuje zemskú atmosféru oxidom uhličitým (CO₂) v dôsledku spaľovania fosílnych palív, sú v známej geologickej histórii bezprecedentné. Rýchlosť vypúšťania CO₂ je dnes dokonca aj v porovnaní s kataklizmatickou udalosťou PETM ("Paleocenno-eocénne termálne maximum") spred 55 mil. rokmi minimálne 10-krát tak veľká. Človek ročne dopraví do atmosféry viac ako 30 mld. ton CO₂. Z tohto množstva oceány pohltia približne 30 %. Popri pohlcovaní tepla z atmosféry, ide o ďalší spôsob, akým oceány globálne otepľovanie spomaľujú. Morské prostredia však za to platí vysokú daň. 

Obr. 3: (hore) Zmeny hodnoty pH morskej vody za posledných 250 rokov (Zdroj); (dole) meranie pH morskej vody v blízkosti západného pobrežia Kanady

Rozpúšťaním CO₂ vo vode vzniká slabá kyselina uhličitá, ktorej rastúca koncentrácia znižuje pH morskej vody. Pokles pH o 0,1 za posledných asi 250 rokov (Obr. 3) sa možno nezdá byť na prvý pohľad veľký, no výskum naznačuje, že ide o ďaleko najrýchlejšiu zmenu pH morskej vody za posledných asi 300 mil. rokov. Dôsledky takto rýchlej zmeny je už dnes možné sledovať vo všetkých oceánoch. Vyššia kyslosť ale nevedie len k tomu, že voda je korozívnejšia (Obr. 4). Nižšie pH zapríčiňuje aj pokles koncentrácie uhličitanových iónov v morskej vode (Obr. 5), teda hlavného zdroja vápnika, z ktorého si morské organizmy, ako koraly či planktón, budujú svoje schránky. Pokiaľ súčasné tempo rastu koncentrácie CO₂ v atmosfére bude pokračovať alebo sa zrýchľovať, rýchlosť acidifikácie morskej vody môže dosiahnuť podmienky ťažko zlučiteľné s prežitím týchto druhov. Tým by sa pochopiteľne narušil (skolaboval) potravinový reťazec v celom oceánskom systéme, na ktorého konci stojí človek.      

 

Obr. 4: Laboratórne experimenty s morskými ulitníkmi potvrdzujú korozívny (negatívny) vplyv nižšieho pH morskej vody na hrúbku a celkový tvar ulity (vľavo hore je počiatočný stav, vpravo dole stav po 45 dňoch; Zdroj)

Obr. 5: Chemická podstata a dôsledky poklesu pH morskej vody, vznikajúci ako následok zvýšenej absorpcie CO₂ oceánmi (Zdroj) - podrobnejšia schéma je k dispozícii na stránke organizácie Secoora (Zdroj)

Obr. 6: Sezónne zmeny atmosférickej (červená) a oceánskej (modrá) koncentrácie CO₂, a pH morskej vody (zelená) v oblasti Havajských ostrovov v období posledných 50, resp. 20 rokov - rýchly rast množstva CO₂ je sprevádzaný poklesom pH, teda rastom kyslosti vody (Zdroj)

Zvyšovanie teploty oceánov

Pokračujúci rast teploty morskej vody (+ 0,6 °C za posledných 100 rokov) spôsobuje už v súčasnosti celý rad fyzikálnych a biochemických zmien, ktoré v konečnom dôsledku vedú nielen k poklesu druhovej rozmanitosti morského života, ale priamo ohrozujú aj potravinové reťazce v oceánoch. S rastúcou teplotou povrchových vrstiev oceánov súvisia napríklad aj zmeny sezónneho rozšírenia morského zaľadnenia v oblasti Arktídy (výrazný pokles) a Antarktídy (mierny nárast), čo ma bezprostredný vplyv nielen na morskú biosféru, ale napríklad aj na zmeny morského prúdenia. 
 
Živočíchy, ktoré nemajú možnosť sa pohotovo adaptovať na nové "termálne" podmienky migráciou sú vo svojich pôvodných teritóriách vystavené väčšiemu teplotnému stresu a stále nižšiemu obsahu kyslíka vo vode. Celkom určite najznámejšími obeťami tohto trendu sú tropické koraly, ktoré už v mnohých morských regiónoch zaznamenali veľmi výrazný ústup (v niektorých oblastiach Indického oceánu aj o viac ako 80 %; odumieranie koralov je tiež známe pod názvom "blednutie" koralov; angl. "coral bleaching"; Obr. 7 a 8). Synergický účinok rastúcej kyslosti a teploty vody môže do roku 2050 nakoniec viesť k situácii, kedy (tropické) koraly budú stáť na samom pokraji vyhynutia. 

Keďže koralové útesy sú nielen útočiskom, ale aj významným zdrojom potravy pre morské populácie rýb v trópoch, možné je očakávať, že katastrofálny úhyn koralov sa skôr či neskôr negatívne prejaví aj v ekonomike – v dôsledku očakávaného poklesu výlovu komerčných druhov rýb (do roku 2050 až o 40 % v tropických oblastiach) môže dôjsť k veľmi vážnemu ohrozeniu potravinovej bezpečnosti v mnohých tropických oblastiach sveta, a to už v prvej polovici tohto storočia. 

Obr. 7: Fenomén známy pod názvom "blednutie koralov" vzniká synergickým účinkom rastúcej teploty a kyslosti morskej vody, prípadne aj poklesu množstva kyslíka (Zdroj)

Obr. 8: Pozorované zmeny rozsahu blednutia koralov na sledovaných útesoch medzi rokmi 1998 a 2006, kategorizované podľa intenzity blednutia - úhynu - koralov (Zdroj)

Mŕtve zóny bez kyslíka

Pokles množstva rozpusteného kyslíka v morskej vode nesúvisí len s rastúcou teplotou vody, ktorý je pozorovaný hlavne v tropických oblastiach oceánov (v jednotkovom objeme teplej vody sa rozpustí vždy menšie množstvo kyslíka ako v studenej vode), ale aj so znečistením pobrežných vôd umelými hnojivami a následnou eutrofizáciou, ktorá vedie k premnoženiu siníc a rias, ochudobňujúcich vodu o kyslík. Najmä v blízkosti husto osídlených pobrežných oblastí alebo ústí veľkých riek sa v uzavretých zálivoch či prieplavoch rozširujú nebezpečné anoxické a hypoxické zóny (zóny bez kyslíka; Obr. 9), ktorých plocha sa približne každých 10 rokov v oceánoch zdvojnásobuje. Medzi najznámejšie hypoxické mŕtve zóny patria severné pobrežie Mexického zálivu, Čierne more, či prieplav Kattegat (prieplav medzi Švédskom a Dánskom).

Obr. 9: Geografické rozšírenie "hypoxických" mŕtvych zón na Zemi - červené kružnice (Zdroj)

O negatívnom vplyve zníženého množstva kyslíku v morskej vode na oceánsku biosféru nie je potrebné sa veľa rozpisovať. Každopádne, za zmienku stojí minimálne to, že uvedený trend veľmi negatívne ovplyvní predovšetkým rozšírenie veľkých druhov rýb, teda tých, ktoré sú z komerčného hľadiska najzaujímavejšie (plachetník, tuniak, atď.).      

Oceány pokrývajú takmer ¾ povrchu Zeme a so svojou priemernou hĺbkou takmer 4000 metrov predstavujú okolo 90 % obývateľného priestoru planéty. Okrem toho, že oceány sú obrovským rezervoárom vody a minerálov, či najrozsiahlejším obývaným ekosystémom na Zemi, svoju nenahraditeľnú úlohu majú aj v globálnom klimatickom systéme. Bez prítomnosti oceánov by nielenže neexistoval obeh vody na planéte, ale globálna klíma a počasie by boli aj ďaleko extrémnejšie. Vďaka veľkej tepelnej kapacite vody a obrovskej teplotnej „zotrvačnosti“, oceány zmierňujú teplotné výkyvy a vďaka existencii morských prúdov aj teplotné rozdiely medzi tropickými a polárnymi šírkami. 

Obr. 10: Systém povrchového a hlbinného prúdenia vody v oceánoch (tiež známy pod pojmom "termo-halinná cirkulácia"), vznikajúci v dôsledku rozdielov teploty a salinity morskej vody (sčasti je poháňaný aj atmosférickou cirkuláciou), je najefektívnejším prepravcom tepla na Zemi (Zdroj)

Oceánom teda vďačíme za veľa. Bez ich termoregulačných vlastností by bola Zem neobývateľným miestom (v tomto smere asi najviac možno vďačiť veľmi stabilnému termo-halinnému systému oceánskeho prúdenia; Obr. 10). Aj vďaka nim je súčasná miera globálneho otepľovania ešte stále únosná. Dokedy? To nikto presne nevie. No v budúcnosti môže dôjsť aj k situácii, kedy sa oceány svojej úlohy globálneho termoregulátora vzdajú a prestanú podporovať život na Zemi (viac v článku: Nekontrolovateľný skleníkový efekt na Zemi – realita alebo science fiction?). 

Či ale v oceánoch dovtedy nejaký život pretrvá bude závisieť aj od nás, ľudí. V dôsledku zmeny klímy, ktorú sme si z veľkej časti zapríčinili sami, enormného a stále rastúceho znečistenia a nakoniec aj vďaka našej rastúcej spotrebe a konzumácie morských rýb, sme oceány dostali do stavu, ktorý by sa dal popísať slovami: katastrofálne neudržateľný či dokonca nachádzajúci sa na pokraji kolapsu.

A čo s týmto možno robiť? Ak ste porozumeli odkazu tohto textu, odpoveď je logická a relatívne jednoduchá: najväčšiu časť problémov dnešných oceánov spôsobuje rýchlo sa zvyšujúca globálna teplota a rastúca koncentrácia CO₂ v atmosfére v dôsledku spaľovania uhlia, ropy a zemného plynu. Obmedzením využívania fosílnych palív dáme oceánom celkom určite aspoň nejakú šancu a možnosť, ako si poradiť napríklad aj so súčasným objemom svetového rybolovu.    

Video 1: Krátky dokumentárny film "Acid Test: The Global Challenge of Ocean Acidification"

Video 2: Dokumentárny film francúzskeho režiséra Yanna Arthus-Bertranda "Planéta oceán" (2012) - film s veľmi zásadným posolstvom: "Starajme sa o oceány a ochraňujme ich, inak náš druh neprežije!"


Súvisiace články
Oceány „maskujú“ skutočný rozsah globálneho otepľovania
Záhada (ne)pokračujúceho globálneho otepľovania leží hlboko v oceánoch
Fyzikálne príčiny „spomalenia“ atmosférického otepľovania
Nekontrolovateľný skleníkový efekt na Zemi – realita alebo science fiction?

Zdroje
Oceány v ohrožení (Alexander Ač - Denník Referendum)
http://denikreferendum.cz/clanek/16631-oceany-v-ohrozeni
PSA Task Force on Ocean Acidification  
http://www.pacificscience.org/tfoceanacidification.html
Carbon Emissions and Acidification
http://www.sciencemag.org/content/321/5885/51.summary

The Acid Ocean – the Other Problem with CO2 Emission - See more at: http://www.realclimate.org/index.php/archives/2005/07/the-acid-ocean-the-other-problem-with-cosub2sub-emission/#sthash.Uq59EIb4.dpuf

The Acid Ocean – the Other Problem with CO2 Emission - See more at: http://www.realclimate.org/index.php/archives/2005/07/the-acid-ocean-the-other-problem-with-cosub2sub-emission/#sthash.Uq59EIb4.dpuf

The acid ocean - the other problem with CO2 emissions
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2005/07/the-acid-ocean-the-other-problem-with-cosub2sub-emission/
IPCC AR5 Report of WGI - Observations: Oceans
http://www.climatechange2013.org/images/report/WG1AR5_Chapter03_FINAL.pdf
The Ocean’s Death March
http://www.counterpunch.org/2014/02/17/the-oceans-death-march/
The five biggest threats to our oceans
http://1url.cz/JTCF
Ocean acidification
http://ocean.si.edu/ocean-acidification 
IPSO: State of the ocean - report 2013
http://www.stateoftheocean.org/research.cfm
Strengthening Ocean Acidification Data 
http://secoora.org/node/428

CO2 is not the only greenhouse gas, and greenhouse effects are not the only CO2 problem - See more at: http://www.realclimate.org/index.php/archives/2008/07/co2-is-not-the-only-ghg/#sthash.7bPu5oka.dpuf

CO2 is not the only greenhouse gas, and greenhouse effects are not the only CO2 problem - See more at: http://www.realclimate.org/index.php/archives/2008/07/co2-is-not-the-only-ghg/#sthash.7bPu5oka.dpuf

The Acid Ocean – the Other Problem with CO2 Emission - See more at: http://www.realclimate.org/index.php/archives/2005/07/the-acid-ocean-the-other-problem-with-cosub2sub-emission/#sthash.Uq59EIb4.dpuf

Vraj prichádza nová ľadová doba

Je ďalšia doba ľadová na spadnutie? Áno, ale možno tak o 50 tisíc rokov, nie skôr!

Poznáme to všetci. Takmer vždy po nejakom výraznejšom ochladení, či akomkoľvek náznaku teplotne podpriemernej alebo podnormálnej zimy, nás média poctivo a neúnavne masírujú poplašnými správami o príchode ďalšej ľadovej doby, ktorú by mala údajne spôsobiť nezvyčajne nízka aktivita Slnka. Niektorí to ale ženú ešte ďalej a tvrdia, že obdobie veľkého chladu príde už niekedy v priebehu budúceho roku. Všimnite si pritom, že všetky správy tohto typu sú schválne formulované tak, že ľadová doba príde vždy „budúci rok“ (nezávisle od toho, v ktorom roku správa vyšla). A keďže nikto nechce medzi poctivými občanmi vyvolávať paniku, väčšinou to v duchu minimalizmu skončí pri tom, že to asi nebude veľká, ale skôr len malá ľadová doba. O detailoch príčin, ale aj reálnosti príchodu dlhšieho obdobia chladnej klímy už väčšinou média mlčia. Veď komu by sa aj chcelo vysvetľovať zdĺhavé teórie o tom, za akých podmienok môžu niekde na severe klesať teploty a rásť ľadovce, prípadne dávať do nejakej kauzálnej súvislosti so silou Golfského prúdu, topením Grónska či dokonca intenzitou slnečného žiarenia.

Čaká nás doba ľadová alebo mimoriadne teplý interglacial? 

Osobne to vnímam tak, že tieto správy, nezakladajúce sa v žiadnom prípade na odborných argumentoch, majú za cieľ len jedno: zmiasť ľudí zbytočným a nepravdivým informačným balastom, ktorého hodnovernosť si preverí možno len jeden človek z tisíca, a odpútať pozornosť od vážnejších a akútnejších „klimatologických“ tém. Po zhliadnutí nasledujúcej prednášky, ktorej videozáznam dostupný na stránkach Národného centra pre popularizáciu vedy a techniky v spoločnosti, si môžte každopádne na tento problém vytvoriť vlastný názor. Len na okraj pripomínam, že prednáška sa uskutočnila 17. septembra 2013 v budove CVTI SR za hojnej účasti študentov bratislavských gymnázií.

Pre tých menej trpezlivých (keďže celá prednáška trvala viac ako jednu hodinu), môžem už teraz prezradiť, že okrem obligátneho teoretického úvodu k štúdiu historických zmien klímy a prejavov súčasnej klimatickej zmeny, v druhej časti prednášky rozoberám dva, zrejme najdôležitejšie faktory, ktoré by k ochladeniu, či už globálnemu alebo regionálnemu (euro-atlantický priestor), mohli významnou mierou prispieť: príchod ďalšieho „Maunderovho minima“ slnečnej aktivity a kolaps termo-halinnej oceánskej cirkulácie v priestore severného Atlantiku. V úplnom závere sa venujem aj predpokladom príchodu ďalšej „veľkej“ ľadovej doby.

Tu je ešte stručná anotácia k prednáške:

Aktivitu našej domovskej hviezdy síce ďaleko do budúcnosti predpovedať nedokážeme, no existuje len veľmi malá pravdepodobnosť, že ďalšie maximum slnečnej aktivity okolo roku 2022-3 nepríde. V prípade, že by k tomu nakoniec aj došlo a nízka aktivita Slnka by pretrvala niekoľko desaťročí, našu planétu by to nijak zvlášť neochladilo. Ak niekto dokonca očakáva, že by to pomohlo vykompenzovať otepľujúci účinok skleníkových plynov a zvrátilo tak smer klimatickej zmeny, dotyčného celkom určite sklamem. Globálna teplota by ani v prípade dlhšieho obdobia pokojného Slnka, podobného tomu zo 17. storočia a nápadne sa prekrývajúceho s tzv. "Malou dobou ľadovou", nepoklesla o viac ako 0,3 °C. A to ani za predpokladu, že by došlo k veľkým sopečným erupciám. Porovnajte si to teraz s tým o koľko sa Zem oteplila doteraz (+0,89 °C, podľa AR5) a o koľko by sa mohlo otepliť do konca 21. storočia (stredná odhad +3 °C). A pokiaľ ide o dobu ľadovú, ktorá skončila pred 10 tisíc rokmi, jej spúšťačom nebude určite Slnko, ale naopak naša planéta. Stačí, aby došlo len k malej zmene jej obežnej dráhy a ochladeniu severnej pologule v lete, a ľadovce v severnej Kanade, Grónsku a v Arktída sa začnú opäť zväčšovať. Dnes ale vieme, že k tomu nedôjde skôr ako za 10-50 tisíc rokov a ak bude človek aj naďalej využívať fosílne palivá ako doposiaľ, je celkom možné, že k tomu nedôjde ani za 130 tisíc rokov.