CZŁOWIEK I BIOSFERA

Morskie zmiany

Przez miliardy lat oceany stanowiły podstawowe środowisko, w jakim dokonywała się ewolucja, regulując atmosferę i sprawiając, by życie na Ziemi było możliwe. Czy więc teraz ludzie rzeczywiście mogą stanowić realne zagrożenie dla tego rozwoju? Zderzenia z asteroidami, wymieranie gatunków, topnienie lodowców, brak tlenu oraz zmiany klimatu, przez całe wieki dokonały ogromnych spustoszeń w oceanach i poważnie wpłynęły na istniejące w nim organizmy. Na szczęście oceany są odpornymi systemami życia, posiadające zdolność samoodnowy i naprawy powstałych zaburzeń. Ma to szczególne zastosowanie dzisiaj, kiedy zmiany klimatu, zanieczyszczenia i przełowienia powodowane są przez człowieka, co bezpośrednio wpływa na stan oceanicznych wód.

Naukowcy udowadniają, że obecnie oceany stoją naprzeciw wielu środowiskowych zmian. Skoro więc ich przyszłość nie wydaje się być zbyt optymistyczna, może to z kolei wpłynąć na przyszłość ludzkości oraz wszystkich istnień na Ziemi. Ingerencja człowieka rozpoczęła się kilka milionów lat temu, kiedy to pierwsi ludzie zaczęli łapać morskie zwierzęta poprzez rzucanie w nich kamieniami. Te prymitywne łowienia z czasem przekształciło się w globalny atak na faunę i florę oceanów, co odzwierciedliło się także w ich właściwościach fizycznych i chemicznych. Wraz z rozwojem ludzkości, wzrastało też zapotrzebowanie na korzyści jakie niosły ze sobą oceany. Mowa jest tu o transporcie, zasobach żywności oraz niestety – „wysypiskach śmieci”. Ponadto działania człowieka takie jak: rolnictwo, wylesianie, zanieczyszczenia w postaci nawozów i ścieków także odbiły się na stanie wód.

Trzeba pamiętać jednak, że oceany są gwarantem życia na Ziemi. Dlatego nie możemy pozwolić sobie na lekceważenie tak ogromnego obszaru wodnego, gdyż nasza planeta w trzech czwartych swojej powierzchni zajęta jest właśnie przez oceany. Jak pokazują fakty, ludzie zdają się zapominać, że właśnie od tych ogromnych zasobów wód, zależy nasze życie. Aż do połowy lat 80. XX wieku nikt tak naprawdę nie zdawał sobie sprawy z powagi sytuacji. W 1988 roku nastąpił przełom dzięki raportowi zatytułowanemu ?Nauka systemu Ziemi: Program globalnej zmiany?, który został opublikowany przez komitet powołany przez Radę Doradczą NASA, agencji kosmicznej USA.

„Naszym zdaniem systemowi Ziemi odpowiada intuicyjne przekonanie, że wszystkie jej elementy muszą w jakiś sposób działać razem” – czytamy we wprowadzeniu raportu. „Interakcje pomiędzy oceanem, a lodowcami, masą lądową, atmosferą i naukami biologicznymi są znaczące”. Pomysł jaki wypływa z tego raportu oparty jest na założeniu, że biosfera żywych organizmów została połączona z litosferą (górną warstwą skorupy ziemskiej), atmosferą i hydrosferą. W tym połączeniu oceany odgrywają znaczącą rolę, gdyż wpływają na klimat, a w konsekwencji bezpośrednio na ludzkie życie.

Aż trudno uwierzyć, że tak fundamentalne stwierdzenie zostało wypowiedziane dopiero w latach 80. ubiegłego wieku. Teraz wydaje się nam zupełnie oczywiste, że ciepło wytwarzane przez Słońce tworzy systemy ciśnień, następnie generowany jest wiatr, a to z kolei powoduje prądy morskie (ciepłe lub zimne), co ostatecznie odpowiada za deszcz, lub jego brak. Katastrofalne powodzie w Australii, w styczniu 2011, są przykładem jak oceany bezpośrednio wpływają na klimat. Warunki zjawiska La Nina na Oceanie Spokojnym były powodem wypchnięcia ciepłej wody w kierunku północno-wschodnim wybrzeżu Australii, co w następstwie przyczyniło się do ciężkich i długotrwałych opadów, podczas których straciło życie 35 osób.

Anomalie pogodowe o dźwięcznych nazwach, La Nina (dziewczynka) i jej brat El Nino (chłopiec) są naturalnymi zjawiskami, z udziałem oscylujących faz wysokiego i niskiego ciśnienia atmosferycznego na Pacyfiku. Stanowią one przykład jak wrażliwe są relacje między oceanem, a klimatem.

Hesperides jest jednym z dwóch statków badawczych, które w ciągu 10-cio miesięcznego rejsu opłynęło Ziemię, w ramach wyprawy Malaspina 2010. Projekt wart 23 miliony dolarów, został poprowadzony przez Hiszpański Państwowy Komitet Badań Naukowych. W tym przedsięwzięciu wzięło udział 35 naukowców, którzy w ramach badań zebrali ponad 70 000 próbek powietrza, wody i planktonu.
Oceanograf Carlom Duarte stał na czele tej wyprawy, jeszcze przed objęciem stanowiska dyrektora w Instytucie Oceanografii, na Uniwersytecie Australii Zachodniej, w Perth. To właśnie Duarte wpadł na pomysł tej ekspedycji 10 lat temu, kiedy to zaparzał filiżankę kawy, w swoim mieszkaniu w Hiszpanii. „Może to zabrzmieć pretensjonalnie,” – mówi Duarte z uśmiechem, „ale mieliśmy poczucie, że możemy zrobić coś, co będzie miało znaczenie w przyszłości.” Wyprawa miała wyznaczone dwa naukowe cele: po pierwsze, aby ocenić wpływ działalności człowieka na oceany oraz na całą planetę. Drugim jest poszukiwanie różnorodności biologicznej oceanów.

Aby osiągnąć wyżej postawione cele, naukowcy zebrali podczas wyprawy próbki, które następnie będą przechowywane przez 30 lat. Dopiero po upływie tego terminu, zostaną udostępnione społeczności międzynarodowej.

Szczególny niepokój Duarte budzi wpływ, jaki człowiek wywiera na zmiany klimatyczne, a tym samym na oceany. Jego zdaniem przykładem takiej sytuacji jest Ocean Arktyczny, gdzie zmiany klimatu zataczają coraz szersze kręgi i są bardziej widoczne. Temperatura na Arktyce rośnie około dwa razy szybciej w stosunku do średniego jej przyrostu na świecie. Staje się to przyczyną topnienia lodowców, których wiek sięga co najmniej 700 000 lat, a może nawet czterech milionów. Na spotkaniu Europejskiego Towarzystwa Nauk o Ziemi w lipcu 2011, został przedstawiony raport amerykańskich naukowców, który przewiduje, że latem 2019 roku na Arktyce nie będzie już lodowców.
„Utrata lodowej pokrywy stawia nas w poważnej sytuacji” – stwierdza Duarte. „Całkowite stopnienie lodowców, które nastąpi w ciągu następnych 10 do 20 lat, spowoduje efekt domina na skalę globalną, co będzie widoczne w zmianach klimatycznych” – wyjaśnia. „Zbliżamy się do punktu krytycznego jeśli chodzi o istnienie Arktyki’.

Biolog Ove Hoegh-Guldberg zgadza się z tym stanowiskiem. Jest on dyrektorem Instytutu Zmian Globalnych na Uniwersytecie w Brisbane. On także uważa, że krytyczna sytuacja na Oceanie Arktycznym jest szczególnie niepokojąca. „Problem dotyka nie tylko niedźwiedzi polarnych, ale także powiązań i zależności w łańcuch pokarmowym innych arktycznych zwierząt” – tłumaczy biolog. Ponadto w okresie letnim na Arktyce pokrywa lodowa powoduje odbijanie ogromnej ilości energii, która wraca z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Zanikanie lodowca i pochłanianie go przez ciemny ocean, znacznie zwiększa ilość energii słonecznej jaka jest zatrzymywana przez Ziemię. Prowadzi to do dalszego wzrostu temperatury morza, co z kolei powoduje większą utratę pokrywy lodowej.

Hoegh-Guldberg jest głównym autorem raportu na temat wpływu zmian klimatycznych na morskie ekosystemy opublikowanego w Science w czerwcu 2010 roku. „Nie ma wątpliwości, że zmiana klimatu ma ogromny wpływ na wszystkie oceany Ziemi” – czytamy w raporcie. „Te zmiany rozchodzą się od biegunów ku równikowi, od płytkich do głębokich mórz” – mówi biolog. Mimo, iż Antarktyda nie doświadczyła jeszcze tak szybkiego topnienia lodowców, jakie widoczne są na Arktyce, to większe zmiany na Biegunie Południowym byłyby jeszcze bardziej tragiczne w skutkach. Steve Ritunol, hydrobiolog przy Australijskiej Krajowej Agencji Nauki, CSIRO, spędził wiele lat na badanie Oceanu Południowego i jego wpływu na klimat Ziemi. Jak twierdzi naukowiec „Ocean Południowy wpływa na klimat globalny poprzez pochłanianie i przechowywanie dużych ilości ciepła i dwutlenku węgla.”

Do Oceanu Południowego dostaje się w sumie około 40% dwutlenku węgla z atmosfery. Wskutek wzrostu ciepła i dwutlenku węgla, Ocean Południowy spowalnia tempo zmian klimatu, poprzez pochłanianie od 25 do 30% dwutlenku węgla, które zostało wprowadzone do atmosfery przez ludzi.

Rola oceanu związana z przechowywaniem ciepła i składowaniem dwutlenku węgla jest bardzo ważna gdyż następuje tu swojego rodzaju obieg krążenia. Głębokie wody oceanu przemieszczają się na południe, aby następnie wypłynąć ku górze, zataczając krąg. Kiedy owe wody dotrą do powierzchni morza, część tych wód ochłodzi się i ulegnie zasoleniu w pobliżu Antarktydy, aby ponownie opaść, jako bardziej gęste. Reszta wód przepłynie na północ, unikając zagęstnienia dzięki ociepleniu. Podczas zamarzania woda morska traci sól. Wówczas ta bardzo zimna, gęsta solanka opada na arktyczne dno morskie. Właśnie dzięki niej możliwy jest obiegowy przepływ oceanicznych wód.

Przepływ wód w strefie Antarktycznego Prądu Okołobiegunowego wynosi 135-150 m3 na sekundę. Jest to równowartość 150-ciu razy przepływów wszystkich rzek na Ziemi.

Prąd ten odgrywa bardzo ważna rolę ze względu na klimat, gdyż łączy on ze sobą baseny oceaniczne i stanowi podstawę cyrkulacji wody na skalę globalną. Jeśli wody powierzchniowe nie są odpowiednio zasolone, może to ograniczyć krążenie wód i zmniejszyć zdolność oceanów do spowolnienia zmian klimatycznych poprzez pochłanianie ciepła i dwutlenku węgla.

Klimat w sposób znaczący wpływa na oceany dzięki zakwaszaniu i ocieplaniu. W normalnych warunkach, oceany wytwarzają dwie trzecie całego tlenu dostępnego w atmosferze Ziemi. Poza tym oceany zmniejszają i pochłaniają ogromne ilości dwutlenku węgla (dwa miliardy ton) z atmosfery rocznie. Hoegh-Guldberg nazywa oceany „płucami Ziemi”. Jego zdaniem ludzie są w błędzie myśląc, że to lasy odgrywają najważniejszą rolę w oczyszczaniu naszej planety z dwutlenku węgla, w istocie jest to domena oceanów. Zmiany klimatu przyczyniają się do podniesienia ciśnienia w obiegu dwutlenku węgla i tlenu. Zatem zwiększona produkcja dwutlenku węgla, który pochłaniany jest przez oceany powoduje, że wody ulegają zakwaszeniu. Wzrost globalnej temperatury jest przyczyną ogrzania wody, co zaburza wrażliwe ekosystemy. W konsekwencji może tworzyć to efekt domina. Szczególnie groźna wydaje się być sytuacja w Australii, gdzie takie zmiany mogą spowodować nieodwracalne uszkodzenia.

Rafy koralowe są szczególnie wrażliwe na zakwaszenie oceanów i ocieplenie. Ponieważ przybliżamy się do stężenia dwutlenku węgla wynoszącego 450 ppm (ang. parts per million – sposób wyrażania stężenia bardzo rozcieńczonych roztworów związków chemicznych) w atmosferze, ryzyko negatywnego wpływu tej substancji na koralowce jest coraz wyższe. Obecnie stężenie dwutlenku węgla w atmosferze Ziemi wynosi około 392 ppm. Wielu naukowców twierdzi, że górna granica obecności tego związku nie powinna przekraczać 350 ppm, aby uniknąć wielu katastrofalnych zmian w klimacie, włączając wpływ na zbiory i poziom morza. Przekroczenie stężenie 450 ppm prawdopodobnie doprowadzi do całkowitego wyginięcia rafy koralowej.

Wzrost temperatury morza również ma wpływ na rafy. Ogrzanie korali nawet tylko o stopień lub dwa w stosunku do średniej temperatury latem, powoduje utratę symbiotycznego związku z organizmami przypominającymi małe rośliny – wiciowcami. Relacja ta ma zasadnicze znaczenie dla korali, ponieważ umożliwia im budowę ogromnych, wapiennych struktur, które znamy jako rafy koralowe. „Liczne badanie wskazują, że koralowce znikają w tempie od 1 do 2% rocznie” – twierdzi Hoegh-Guldberg.

Duża ilość raf koralowych powodując tarcie i opór, eliminuje silną energię fal morskich, przez co strefa przybrzeżna staje się wolna od zagrożenia tsunami i sztormowych fal. W krótkim okresie czasu, brak rafy koralowej może więc mieć katastrofalne skutki również w tym względzie.

„Ponad 500 milionów ludzie jest zależne od raf koralowych. Ma ona wpływ na dostęp do żywności oraz dobrobyt” – mówi Hoegh-Guldberg. Dalej kontynuuje: „w krajach takich jak Stany Zjednoczone i Australia, rafy koralowe stanowią gospodarczy silnik, który jest wart wiele milionów dolarów rocznie. Jeśli nadal będziemy wywierać niekorzystny wpływ na rafy w takim stopniu jak teraz, jakiekolwiek korzyści czerpane z nich stopniowo zmaleją, a potem znikną, oddziaływując tym samym na ludzi i przemysł, prowadząc do ubóstwa, a to z kolei przyczyni się do zakłóceń społecznych.”

Obecnie nie zauważamy jeszcze w pełni zmian wynikających ze zmian klimatu, jednak istnieje ludzka forma aktywności, która widocznie wpływa na ten stan rzeczy – tworzywo sztuczne. Plastik jest tworzywem wytrzymałym i trwałym, przez co potrzebuje wiele czasu, aby się rozłożyć. A kiedy w końcu to następuje, powstaje mnóstwo małych cząsteczek. Zdolność utrzymywania się na powierzchni i silna struktura plastiku, w przeciwieństwie do innych zanieczyszczeń sprawia, że drobinki substancji mogą być przenoszone na ogromne odległości. Właśnie ze względu na te właściwości, problem zanieczyszczeń powstałych z tworzyw sztucznych jest tak palący. Wiele przedmiotów codziennego użytku, takich jak plastikowa butelka czy długopis, zostaje wyrzucone kiedy już nie są potrzebne. Niektóre zostają poddane recyklingowi, ale duża ich część ostatecznie trafia do oceanu.

Hesperides wyciąga z oceanu strukturę przypominającą mały katamaran, zwany nektonową próbką, którą stanowią wolno żyjące organizmy, zamieszkujące powierzchnie oceanu. W ten sposób nadarza się okazja do pobrania i zbadania tych małych stworzeń. Niestety przy okazji wyławiane zostają spore zasoby plastiku.

Statki badawcze służą zatem również do rejestrowania ilości plastiku unoszącego się na powierzchni wody. Duarte twierdzi, że w ten sposób można oszacować jaka masa plastiku zalega na oceanach. Spora część tych zanieczyszczeń umiejscowiona jest w południowej części Oceanu Atlantyckiego. Przypomina to jak mówi Duarte, „wielką oceaniczną plamę śmieci.” Ta „wielka oceaniczna plama śmieci” zalega także na ogromnym obszarze morskim w północnej części Oceanu Spokojnego. Tworzy ją głównie, częściowo oddany rozkładowi plastik. „Jest tam pięć wirów – pięć plam śmieci – i są one skutkiem panujących prądów na tych obszarach” – mówi Britta Denise Hardesty, z CSIRO, z wydziału zajmującym się równowagą ekosystemów. „To nie jest statyczny twór jak wyspa, ale porusza się i zmienia wraz z prądami morskimi oraz przekształca się pod wpływem pogody i zmian pór roku.”

Jako naukowiec łączący ekologię i pewne dziedziny genetyki molekularnej, Hardesty próbuje wykazać zależności rozmieszczenia gatunków. Rozumie ona dobrze jaki wpływ wywiera plastik na środowisko morskie. „Widziałam szkielet ptaka napakowany wszystkim, od zapalniczki po szczoteczkę do zębów” – przyznaje.

To, co dodatkowo martwi Hardesty, to fakt, że te małe drobinki plastiku wpływają w sposób bardzo niekorzystny na różne gatunki morskiego środowiska oraz zakłócają jego naturalny łańcuch pokarmowy. „relacja tworzyw sztucznych do zooplanktonu w niektórych miejscach wynosi 6:1 – to zdumiewające jak mała ilość zooplanktonu funkcjonuje obecnie w oceanach. Ta dysproporcja odbija się także na samej jakości morskiego pokarmu, a co za tym idzie na zdrowiu ryb, a ostatecznie naszym” – zauważa naukowiec. Kolejnym zagrożeniem jakie powstaje z rozkładającego się plastiku są uwalniane do wody toksyny. Ostatecznie poprzez spożywanie ryb, trafiają one do ludzkiego organizmu, gdzie kumulują się wraz z innymi nagromadzonymi wcześniej szkodliwymi substancjami. Podczas, gdy dla wielu ludzi najgorszą formą zanieczyszczeń jest właśnie plastik, Duarte najbardziej martwi się takimi zanieczyszczeniami jak sztuczne nawozy i ścieki, oraz fakt, że gdy trafiają one do środowiska morskiego, powodują utratę tlenu. „Moim zdaniem najbardziej niepokojący wpływ człowieka na oceany stanowi utrata tlenu w wodach morskich na całym świecie, nazywane po prostu – niedotlenieniem” – przyznaje Duarte.

Niedotlenienie występuje wtedy, gdy składniki odżywcze takie jak azot i fosfor, używane przez człowieka pod postacią nawozów sztucznych i ścieków, dostają się do wody. Efekt widoczny jest w występowaniu nadmiaru glonów, które w znaczny sposób redukują ilość tlenu w wodzie. Pierwsze takie objawy wystąpiły w przybrzeżnych częściach oceanów. Jak tłumaczy Duarte, niektóre większe obszary Morza Bałtyckiego także zaczęły doświadczać niedotlenienia. Nawet niektóre otwarte obszary przestrzeni oceanicznej są znacznie dotknięte tym problemem.

Podczas gdy zmiany klimatu i niedotlenienie należą do największych zmartwień Duarte, niepokój jego wzbudza także bezpośredni wpływ człowieka na oceany. „Przycinamy sieć regulacji żywności w oceanach na najwyższym poziomie” – mówi naukowiec. „Usuwając takich drapieżników jak rekiny na przykład, zakłócamy naturalną strukturę oceanicznego życia.”

Beth Fulton, ekspert w dziedzinie zarządzania ekosystemami morskimi, podziela obawy Duarte. Fulton jest głównym naukowcem w CSIRO, gdzie zajmuje się badaniami mórz i atmosfery w Hobart, na Tasmanii. „W wielu krajach istnieje tendencja do skupiana uwagi na gatunki znajdujące się w górnej granicy łańcucha pokarmowego, szczególnie największych ryb? – twierdzi Fulton.

„Duże drapieżniki mogą mieć znaczącą kontrolę w niektórych ekosystemach, ułatwiając utrzymanie różnorodności gatunków, które nie wykluczają słabszych konkurentów. Po usunięciu takich drapieżników z ekosystemu, dominujący gatunek może wypchnąć innych konkurentów, co prowadzi do uproszczenia ekosystemu” – tłumaczy Fulton. Nadmierne połowy wszystkich gatunków ryb jest niebezpieczne dla całego środowiska oceanicznego. Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa szacuje, że jedna trzecia handlowych gatunków ryb jest zbyt intensywnie eksploatowana. Ogranicza to rolę tego gatunku w ekosystemie i może prowadzić do restrukturyzacji łańcucha pokarmowego.

Przełowienie roślinożernych organizmów, które w rejonach występowania raf koralowych przycinają glony, może spowodować zastąpienie koralowców przez te właśnie glony. Inne procesy, które mogą ulec zakłóceniu w wyniku nadmiernych połowów to zmiana produktywności ekosystemów, uwolnienie konkurencyjnych gatunków i utratę gatunków pośrednich. Wszystkie te zmiany sprawiają, że wiele gatunków stało się bardziej wrażliwe na zmiany środowiska, wpływając na ich stan obecny i wydajność. W konsekwencji oddziaływuje to na ludzi, gdyż ekosystemy nie mogą dostarczać taki sam poziom żywności lub innych dóbr, jak to miało miejsce w przeszłości.

Najbardziej prawdopodobny scenariusz to taki, że oceany ostatecznie przetrwają, a ludzie nie. „Odpowiedź jest krótka: oceany nas przeżyją” – mówi Rintoul. Hoegh-Guldberg się z tym zgadza. „Oceany były na długo przed nami i na pewno będą trwały bez nas w przyszłości” – kontynuuje.

Naukowcy zgadzają się, że „tak naprawdę są dwa scenariusze na przyszłość: zły i bardzo zły”. „W pierwszym przypadku, możemy być świadkami szybkiego upadku pięknych i złożonych systemów oceanicznych. Doprowadzi to do zmniejszenia populacji ryb, a więc załamaniu się rybołówstwa i utraty raf koralowych. W drugim przypadku jednak, możemy doświadczyć wielu punktów krytycznych, które zasadniczo zmienią życie na Ziemi jakie znam dotąd, na zupełnie inną rzeczywistość”.

Według Duarte najgorszy możliwy scenariusz to brak jakichkolwiek działań ze strony człowieka. „Jeśli będziemy tylko przyglądać się temu jak bardzo  jest źle, donikąd nas to nie doprowadzi. Zdolność oceanów do dostarczania towarów i dóbr dla ludzi jest w ogromnym zagrożeniu.” Hardesty jest również pesymistyczna: „jeśli nadal będziemy tak traktować oceany jak dotychczas, nasz świat jest w poważnych tarapatach”.

Natomiast Fulton jest bardziej optymistyczna, ale przestrzega: „z pewnością można stwierdzić, że przynajmniej w niektórych miejscach występują znaczące zanieczyszczenia oceanów, co staje się przyczyną zniszczenia integralności ekosystemów i utraty niektórych gatunków.” Dodaje jednocześnie, że „oceany są naprawdę ogromnymi obszarami wodnymi, a życie ma niesamowite zdolności dostosowywania się do sytuacji”.

Pomimo tych scenariuszy złych i bardzo złych, jest nadzieja. Działania Hepserides to tylko niektóre z tych przykładów. Duarte jest zdecydowany zrobić wszystko, aby ocalić jak najwięcej z życia oceanów jakie znamy. Jak sam przyznaje – „doszedłem do wniosku, że samo mówienie o problemach, nie niesie ze sobą jeszcze żadnych ulepszeń. Chce zaproponować rozwiązania. Jeżeli nasze działania w stosunku do oceanów będą rozsądne i przemyślane, z pewnością znajdziemy wiele możliwości, aby nie zabrakło nam żywności, wody i energii”.

Przeczytaj także

Plastik poza kontrolą (infografika)

Alan O. Grinde

Metafory utrudniają dyskusję o zmianach klimatu

Alan O. Grinde

Skamieniałe krople deszczu mówią o wczesnej atmosferze Ziemi

Alan O. Grinde

Podwodne rozmowy

Karolina Pietrzak

Dlaczego konik morski „ma głowę” do łowów

Anna Śnieżyńska

Rawka błazen i jego unikalne widzenie barw

Anna Śnieżyńska