Глобальне потепління: Горячка океану та безпосередній виклик до захисту середовища

У останні роки глобальні викиди парникових газів неперервано досягають нових максимумів, прискорюючи процес глобального потепління.

Стаття, опублікована у престижному науковому журналі "Earth System Science Data" у червні 2023 року, виявила, що за останнє десятиліття глобальні викиди парникових газів досягли історичної вершини, з річними викидами двоокису вуглецю на рівні 54 мільярдів тон. Професор П'єрс Фостер з Університету Ліdsa, один із авторів, підкреслив, що хоча глобальне потепління ще не перевищило поріг 1,5°C, встановлений Парижською угодою про клімат, при поточних темпах викидів вуглецю залишений вуглецевий бюджет приблизно 250 мільярдів тон двоокису вуглецю ймовірно буде швидко вичерпано у наступні роки. Дослідницька команда закликала до прийняття строгіших цілей та заходів щодо зменшення викидів на конференції COP28 у 2023 році. У травні 2023 року звіт, опублікований Міжнародною метеорологічною організацією, стверджував, що через спільний вплив парникових газів та явища Ель-Ніньо, велика ймовірність того, що протягом наступних п'яти років (2023-2027) глобальна температура вперше перевищить поріг 1,5°C вище рівня перед промисловими часами, з принаймні одним роком, який має 98% шансів бути найгарячішим роком у записі.

Світовий клімат — це сплочена спільнота, де будь-яка зміна в одному з факторів клімату може мати глибокий вплив на інші елементи клімату. Традиційно увага фокусувалася на тому, як потепління клімату викликає екстремальні погодні явища на суші, такі як жарітниці, засухи та повені. Проте, завдяки досягненням у технологіях моніторингу клімату, було виявлено, що глобальне потепління також викликає явище, яке називають "морською горячкою". З 2023 року метеорологічні установи Європи, Сполучених Штатів та інших регіонів зафіксовали явища незвичайного потепління уповільнених вод морей в регіональному або глобальному масштабі. У червні 2023 року дані, опубліковані Британським метeoофісом, показали, що температура поверхневих вод Північної Атлантики у травні досягла найвищого показника з 1850 року, на 1,25°C вища за середній рівень того самого періоду з 1961 по 1990 рік, особливо навколо Великої Британії та Ірландії, де температура морської води була понад 5°C вища за довгостроковий середній показник.

На даний момент британські метеорологічні вчені класифікують цей рік як екстремальний рівень IV або V океанської тепловіхви. У середині червня 2023 року дослідницький звіт, опублікований Національним управлінням океанів та атмосфери (NOAA) США, показав значне нагрівання солоного води у багатьох частинах світу з початку 2023 року. 1 квітня температура поверхні моря на всьому світі досягла рекордної висоти 21,1°C, що, незважаючи на те, що після цього вона зменшилася до 20,9°C, все ж таки була на 0,2°C вища за найвищу температуру 2022 року. У день 11 червня температура поверхневої води Північної Атлантики досягла 22,7°C, що є найвищим зафіксованим показником для цього регіону, і очікується, що температура поверхні моря буде продовжувати зростати, досягаючи піку кінцем серпня або вересня.

З-за нагріvanня океану очікується, що до жовтня більше ніж половина світових океанів переживатиме теплові хвилями. 14 липня Європейська служба зміни клімату Copernicus виявила, що температура морської води у Північній Атлантиці та Середземному морі встановила нові рекорди протягом декількох місяців, з тепловими хвилів у регіоні Середземного моря, і температура морської води на півдні Іспанії та уздовж берегів Північної Африки перевищила середні посилання на більше ніж 5°C, що свідчить про триваюче поглиблення теплових хвиль океану. Липня 2023 року NOAA виміряла температуру морської води 36°C поблизу заходнього південної узбережжя Флориди, США, найвища температура, яку було виміряно супутниковим моніторингом температури океану з 1985 року.

Метеорологічні станції вказали, що протягом останніх двох тижнів температура морської води тут була на 2°C вища за нормальний діапазон. Температура морської води є не лише елементом середовища морської екосистеми, але й базовим компонентом кліматичної системи Землі. Неперервне підвищення температури морської води призвело до все частіших екстремальних теплих подій у морі, що ставить під загрозу здоров'я морських екосистем.

Океанські жарі ставлять під загрозу морські екосистеми. Океанські жарі, які визначаються як екстремальні теплі події води, де температура поверхні океану ненормально підвищується, зазвичай тривають від кількох днів до кількох місяців і можуть розтягуватися на тисячі кілометрів. Океанські жарі безпосередньо шкодять морським екосистемам простим і радикальним чином, включаючи безпосереднє вбивство риб, змушуючи їх мігрувати до більш прохолодних вод, призводячи до блакитності коралів і навіть потенційно призводячи до пустеління моря. Для морських екосистем океанські жарі - це повна катастрофа.

Зокрема, шкода від океанських жарів проявляється у наступних двох аспектах:

1. **Змушуючи тропічне морське життя мігрувати до середніх та високих широт:**

Зазвичай, екваторіальний регіон є найбагатшим регіоном за ресурсами морського життя, де є велика кількість морської трави, коралів і мангрових лісів, що служать раєм для багатьох морських тварин.

Проте, за останні 50 років, температура морської води біля екватора підвищилася на 0,6°C, що змусило велику кількість тропових морських тварин мігрувати до більш прохолодних середньо- і високолatitude регіонів для укриття. Дослідження, опубліковане в журналі Nature у квітні 2019 року, виявило, що глобальне потепління має найбільший вплив на морську фауну, при чому кількість видів, які мушують мігрувати у морях, є вдвічі більшою, ніж на суші, особливо у тропових водах. У статті вказувалося, що зараз майже тисяча видів риб та безхребетних покидають тропові води.

У середині серпня 2020 року вченим Національного управління океанів та атмосфери було опубліковано дослідження у журналі Nature, де виявлено, що теплові хвилями на океані викликаються "термічні зміщення", при чому відстані зміщення можуть складати від кількох десятків до тисяч кілометрів. Щоб пристосуватися до цих змін температури океану, велика кількість морських організмів також повинна переміщатися на ту саму відстань, щоб уникнути високих температур, що призводить до "перерозподілу" морського життя. У березні 2022 року австралійські вчені виявили зменшення кількості видів у тропічних океанах після перегляду майже 50 тисяч записів про розподіл морського життя з 1955 року, коли широти 30°N і 20°S замінили екваторіальну зону як найбільш наповнені області для морських видів.

Не тільки змінюється морське середовище, але й живлення у екваторіальних водах також змінюється. Планктон грає важливу роль у складній мережі морського живлення, але за останні роки вчені виявили, що через глобальне потепління кількість планкtonу, який представлений форамініферою, швидко зменшується у екваторіальних водах. Це означає, що з точки зору живлення, екваторіальні води більше не можуть підтримувати такий багатий світ морської життя, як раніше. Несприятливі морські середовища та зменшення джерел харчів прискорюють процес міграції екваторіального морського життя. Масова міграція тропічного морського життя викличе серію ланцюгових реакцій, через що стабільні морські екосистеми, сформовані за мільйони років геологічної і біологічної еволюції, поступово почнуть розладжуватися і навіть руйнуватися.

Переселення великої кількості тропових морських видів до субтропових морських екосистем означає, що багато інвазивних видів потраплять до цих регіонів, а нові хижі види будуть взаємодіяти з місцевими видами у жорсткій конкуренці за їжу, що призведе до зменшення чи навіть вигаснення деяких видів. Цей феномен колапсу екосистем та вигаснення видів відбувався під час пермського та триасового геологічних періодів.

2. **Спричинення Смерті Великої Кількості Морських Створінь:**

Холодна вода містить значно більше кисню, ніж тепла вода. Нескінченне підвищення температури морської води та збільшення частоти морських теплових хвиль у останні роки значно збільшили явище гіпоксії та низького рівня кисню у прибережних водах. Науковці вказують, що через підвищення температури морської води, зміст кисню у океані зменшився на 2% до 5% за останні 50 років, що призвело до загибелі великої кількості риб через дихальний стріс. Деякі великі риби, які споживають багато кисню, можуть навіть вигаснути.

У червні 2023 року тисячі кілометрів мертвих риб з'явились у водах неподалеку від провінції Чумphon на півдні Тайланду та у Мексиканському заливі в США, що спричинило смерть риби, яка залилася у мелководді і задушувалась через океанські теплові хвилі. Масова гибель риби додатково повлияє на морських птахів, які живляться нею. З 2013 по 2016 рік нагрівання поверхневих вод Тихого океану узбережжя південної частини Америки призвело до трагічного інциденту, коли близько мільйона морських птахів загинуло через недостачу їжі. Океанські теплові хвилі також призводять до блакитності коралів.

Коралові рифи, які відомі як "ліси моря", забезпечують середовище обитання, пошук їжі та місця разючого для приблизно чверті морської фауни, роблячи їх одним із найбільш багатих на біорізноманіття екосистем Землі. Формування коралових рифів не можна відокремити від симбіотичного зв'язку між коралами та зооксантелами, які надають один одному питомими речовинами. Зооксантелі - це водорості, які дуже чутливі до температури. Коли температура морської води підвищується, їхнє фотосинтез слабчає, і вони виробляють шкідливі вільні радикали кисню для коралів. Щоб захищити себе, коралам доводиться виводити зооксантелі, розриваючи симбіотичний зв'язок.

Без зооксантел, корали поступово повертаються до своєї початкової сіро-білої кольористики. Якщо зооксантел не повернуться надовго, коралі втратять джерело харчів і остаточно загинуть. Це явище блідження коралів. Зараз Великий Бар'єрний риф у Австралії найбільше постраждає від блідження коралів. У останні роки через глобальне потепління температура морської води поблизу Великого Бар'єрного рифу незмінно зростає, і між 1998 та 2017 роками було щонайменше чотири масштабних подій блідження коралів.

На початку 2020 року Австралія пережила рекордно високі температури, з пожежами, що тривали півроку на суші, і найсуворішим за всю історію білення коралів у морі, що вплинуло приблизно на чверть коралевих рифів. Зараз більше ніж половина Великого Бар'єрного Рифу поблакала. З глобальним потеплінням події білення коралів стануть частішими та суворішими. Науковці виявили, що з 1985 року частота світового білення коралів зросла від разу кожні 27 років до разу кожні чотири роки, і до кінця XXI століття більше три четвертих світових коралів очікується поблакає або захворіє. Білення та смерть коралів призведе до того, що велика кількість риб втратить свої житлові середовища, місця для пошуку їжі та нерестищ, що ще більше вплине на розвиток популяцій риб.

У останні роки частота та зона морських теплових хвиль непереставно зростають та розширюються. У березні 2019 року дослідники з Асоціації морської біології Великої Британії опублікували наукову статтю у журналі Nature Climate Change, де виявили, що середня кількість днів на рік із морськими тепловими хвилею в період з 1987 по 2016 рік зросла на 50% порівняно з періодом 1925-1954 років. Крім того, вченими також спостерігалися явища морських теплових хвиль у глибинному морі. У березні 2023 року дослідники з Національної адміністрації океанів та атмосфери опублікували дослідження у Nature Communications, де виявили, що морські теплові хвилі також існують у глибинному морі. За допомогою симуляції спостережувальних даних було виявлено, що у територіях навколо континентального шельфу Північної Америки глибинні морські теплові хвилі тривають довше та можуть мати більш сильний сигнал нагрівання, ніж води на поверхні.

Збільшення частоти та інтенсивності морських теплових хвиль означає, що морські екосистеми будуть стикатися з більшими шкодами у майбутньому. Морська закисненість загрожує розвитку морських видів. Збільшення концентрації вуглецю-двооксиду у атмосфері не тільки спричиняє парниковий ефект та прискорює глобальне потепління, але й призводить до закиснення океану, що загрожує виживанню та розмноженню морської дружини. Океан неперервано обмінюється газами з атмосферою Землі, і майже будь-який газ, який потрапляє до атмосфери, може розчинятися у морській воді. Як важливий компонент атмосфери, вуглець-двооксид також може бути поглиблений морською водою. Морська закисненість фактично є явищем, коли океан поглинає надмір вуглецю-двооксиду, що призводить до збільшення кількості кислотних речовин у морській воді та зниження pH.

За оцінками, приблизно одна третина вуглецю дводеного, що викидається людьми до атмосфери, поглинається океаном. Зростаючи концентрація вуглецю дводеного в атмосфері, інтенсивність його поглинання та розчинення також збільшується. На сьогоднішній день океан поглинає 1 мільйон тонн вуглецю дводеного на годину, що означає, що кислотність океану прискорюється.

Наукові дослідження виявили, що через надмірні викиди двоокису вуглецю людьми протягом останніх двох століть, значення pH глобального океану знизилось з 8.2 до 8.1, що збільшило фактичну кислотність морської води приблизно на 30%. За поточними темпами викидів двоокису вуглецю людьми, до кінця XXI сторіччя значення pH поверхневої води глобального океану снизиться до 7.8, зробивши кислотність морської води на 150% вищою, ніж у 1800 році. У 2003 році термін "засилання океану" вперше з'явився у світовому відомому науковому журналі Nature. У 2005 році вчені вказали, що 55 мільйонів років тому в океані відбулася масова вигин, спричинена засиланням океану, що, ймовірно, розчинило 4.5 трильйона тонн двоокису вуглецю у океані, після чого океану знадобилося 100,000 років, щоб поступово повернутися до нормальних показників. У березні 2012 року стаття, опублікована у журналі Science, стверджувала, що Земля зараз переживає найшвидший процес засилання океану за останні 300 мільйонів років, і багато морських видів стикаються з кризою виживання.

У квітні 2015 року дослідження, опубліковане у американському журналі Science, вказувало, що 250 мільйонів років тому потужні вулканічні вибухи в Сіберії вивільшили велику кількість двогазу, що призвело до різкого зниження pH океанської води протягом наступних 60 тисяч років і стало причиною загибелі великого числа сильно вапнякових морських організмів. Науковці оцінюють, що цей епізод закислення океану в кінцевому підсумку призвів до вигасання 90% морського життя та більше ніж 60% сушових організмів. Дослідження також вказувало, що під час масового вигасання 250 мільйонів років тому у рік викидалося лише близько 2,4 мільярда тонн двогазу, тоді як зараз люди викидають близько 35 мільярдів тонн двогазу у рік, що значно перевищує викиди під час періоду масового вигасання.

Засоління океану суттєво впливає на нормальний рост і розмноження морської життя, загрожуючи виживанню та розвитку видів. З одного боку, засоління океану загрожує та гамує виживання кальцифікуючих організмів. Засоління океану призводить до постійного зменшення карбонатних іонів у воді, які є важливими матеріалами для багатьох морських організмів (на зразок крабів, гребешків, коралів тощо) для формування оболонок.

Засоління океану суттєво загрожує росту та розвитку цих кальцифікуючих організмів. Крім того, засолена морська вода може напряму розчиняти деякі морські організми. Молюски є важливою харчувальною основою для салмонів, і науковці передбачають, що до 2030 року засолена морська вода матиме ерозійний ефект на морських молюсків, що призведе до їх зменшення або зникнення в деяких морських районах, що ще більше вплине на розвиток популяцій салмонів.

З іншого боку, закислення океану також пошкоджує чутливі системи риб. Чутливі системи, такі як запах, слух і зоря, допомагають морським рибам ефективно шукати їжу, знаходити безпечні середовища та уникати хижаків. Коли вони пошкоджені, це безпосередньо загрожує виживанню риб. У червні 2011 року дослідники з Університету Бристоля в Великобританії вкурили яйця клоун-риб у солонавій воді з чотирьох різних концентрацій вуглецього диоксиду. Після порівняльних досліджень виявилося, що молоді риби, що викинулися у воді з високою концентрацією вуглецього диоксиду, повільно реагували на звуки хижаків.

Це означає, що в кислотному морському воді чутливість до звуків у молодих риб значно зменшується. У березні 2014 року в дослідженні, опублікованому в Experimental Biology, було виявлено, що високі концентрації двооксиду вуглецю у морській воді можуть заваджувати різним типам гамма-амінобутірової кислоти в нервових клітинах риб, зменшуючи їхню бачучість та моторні здібності, що в кінцевому підсумку складно їм шукати їжу або уникати хижаків. У липні 2018 року дослідження, опубліковане в Nature Climate Change, виявило, що засолення океану може призвести до того, що риби втрачають смakoчуттєву чутливість, зруйнувати їх центральну нервову систему і зменшити здатність мозку обробляти інформацію.

Окрім безпосередньої шкоди для морських видів, закиснення океану може ще більше погіршувати негативний вплив морських забруднювачів і токсинів. Дослідження виявили, що закиснення океану може постійно збільшувати біодоступність важких металів, таких як ртуть, освинець, залізо, мідь і цинк, що означає, що ці важкі метали легше абсорбуються морськими організмами і легше накопичуються у них. Нарешті, ці забруднювачі будуть передаватися більш високорозумним організмам через тваринну ланку, загрожуючи їхньому здоров'ю. Крім того, закиснення океану також може змінювати кількість і хімічний склад шкідливих водоростей, дозволяючи цим токсинам передаватися до молюсків, породжуючи паралітичні і нейротоксичні токсини, що врешті загрожують здоров'ю людини.

Світова діяльність з захисту морської біорізноманітності. Зараз середня температура світового океану підвищилася на приблизно 0,9°C у порівнянні з XX століттям і на 1,5°C у порівнянні з доіндустріальними рівнями. Останні десять років були найтеплішим десятиріччям для температур океану в історії спостережень. У 2023 році сформувався феномен Ель-Ніньо, і науковці прогнозують, що у наступні місяці глобальна температура поверхні моря швидко зросте на 0,2 до 0,25°C. Це означає, що морські екосистеми будуть стикатися з більш суворими високотемпературними загрозами у майбутньому, а морські організми зможуть стикнутися з більшими виживальними викликами. У разі всесвітньої морської екологічної кризи країни всього світу також активно проводять дії з метою захисту морських екосистем. 19 грудня 2022 року на другому етапі 15-ої конференції сторін Конвенції про біорізноманіття було прийнято «Куньминсько-Монреальську глобальну рамку біорізноманіття». Рамка встановила ціль «30x30», маючи на меті захистити принаймні 30% земельного масу та океану світу до 2030 року.

Щоб забезпечити плавне виконання угоди, її зміст також встановив чіткі і сильні фінансові гарантії. Цей каркас призведе міжнародне співтовариство до спільної роботи для захисту біорізноманіття та стремлення до великого мети гармонійного співіснування між людьми та природою до 2050 року. Протягом останніх десятиліть на високих морях проводилося велике число судноплавства, добычи морських корисних копалин та далеководного рибальства. Нехай існують відповідні міжнародні установи, що регулюють ці діяльності, недостатньо необхідного взаємодія та координації між різними установами призвело до фрагментованого стану екологічного моніторингу та захисту високих морей, що не дозволило ефективно зупинити загрязнення морського середовища та втрату біорізноманіття.

У червні 2023 року Організація Об'єднаних Націй прийняла "Договір про збереження та стале використання морської біологічної розноманітності у межах, що знаходяться за межами національної юрисдикції, в рамках Конвенції ООН про морське право." Цей "Договір" пропонує нові механізми та зміст для морської екологічної оцінки, передачі морської технології, поділу користь від морських генетичних ресурсів та морських захищених територій. Генеральний секретар ООН Антоніо Гутерреш підкреслив, що цей "Договір" є ключовим для протидії загрозам, таким як кліматичні зміни, перероб, окислення океанів та морське забруднення, забезпечуючи стале розвиток та використання більш ніж двох третин світових океанів, і має мільдаркове значення для захисту морської біорізноманітності.