Ως προς την απορρόφηση εκπομπών άνθρακα, «ο ωκεανός ήταν ως τώρα επιεικής». Αυτό μπορεί να μην συνεχιστεί.
Ο πλανήτης μας θα ήταν αγνώριστος χωρίς τον ωκεανό για μυριάδες λόγους, μεταξύ των οποίων και ο βασικός ρόλος που διαδραματίζει στη διατήρηση του κλίματος υπό έλεγχο. Ένα συγκεκριμένο στρώμα ωκεανού, γνωστό ως “ζώνη του λυκόφωτος” (ζώνη του μισοσκόταδου), μπορεί να λάβει πολλά εύσημα για αυτό. Τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρά μας «θα αυξάνονταν σχεδόν κατά 50 τοις εκατό» χωρίς τις πολλές οικολογικές υπηρεσίες που παρέχει η ζώνη του λυκόφωτος, σύμφωνα με το Ωκεανογραφικό Ίδρυμα Woods Hole, στο Cape Cod στη Μασαχουσέτη των ΗΠΑ. Οι επιστήμονες σε αυτόν τον ερευνητικό κόμβο: Ken Buesseler, βιογεωχημικός στο Woods Hole και Morgan Raven, οργανική γεωχημικός και γεωβιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας Santa Barbara, διερεύνησαν σε μια πρόσφατη έκθεση όσα γνωρίζουμε ήδη για αυτό το περίπλοκο θαλάσσιο οικοσύστημα, καθώς και τα ερωτήματα που παραμένουν.
Από τη φιλοξενία της συντριπτικής πλειονότητας των θαλάσσιων ψαριών κατά βάρος, έως τη διευκόλυνση της απομάκρυνσης έως και 6 δισεκατομμυρίων μετρικών τόνων άνθρακα από την κορυφή του ωκεανού κάθε χρόνο, οι καθημερινές λειτουργίες της ζώνης του λυκόφωτος βοηθούν να γίνει δυνατή η ζωή – εντός και εκτός των αλμυρών νερών της. Και παρόλο που αυτό το γεγονός ισχύει εδώ και πολύ καιρό, το θεωρούσαμε δεδομένο καθώς το κλίμα μας αλλάζει. Ορισμένες από τις επιπτώσεις που βιώνουμε κατά τη διάρκεια της κλιματικής κρίσης θα ήταν πολύ χειρότερες αν δεν λειτουργούσε ως συνήθως ο ωκεανός.
Ωστόσο, μπροστά στην αδιάκριτη χρήση ορυκτών καυσίμων, ο πλανήτης αγωνίζεται να διατηρήσει την οικολογική του τάξη. Η κλιματική αλλαγή που προκαλείται από τον άνθρωπο αποτελεί σημαντική απειλή για την ικανότητα του ωκεανού να αυτορυθμίζεται και, κατ’ επέκταση, να ρυθμίζει το παγκόσμιο οικοσύστημα.
Το φως του ήλιου φωτίζει ένα μικρό τμήμα της επιφάνειας του ωκεανού και, στη συνέχεια, φιλτράρεται μέχρι να εξαφανιστεί τελείως στα σκοτεινά βάθη του ωκεανού, περίπου στα 1.000 μέτρα βάθος. Ο διαχωρισμός αυτών των δύο άκρων είναι ένα τεράστιο, σκιερό στρώμα νερού («μεσόνερα») που σφύζει από ζωή.
Σκεφτείτε αυτή τη ζώνη του λυκόφωτος – που ονομάζεται επίσης μεσοπελαγική ζώνη, από τις ελληνικές λέξεις για τη «μέση» και το «πέλαγος» (ανοιχτή θάλασσα) – σαν έναν φύλακα (ρυθμιστή) μεταξύ της επιφάνειας και του βάθους. Διευκολύνει τη μεταφορά μέρους του άνθρακα που προέρχεται από την ατμόσφαιρά μας στον πυθμένα του ωκεανού, όπου μπορεί να παραμείνει απομονωμένος για εκατοντάδες έως χιλιάδες χρόνια.
Αλλά ένας θερμότερος, πιο όξινος ωκεανός δεν θα μπορεί να «κάνει χάρες», προκειμένου να διατηρήσει τον ρόλο του ως μία από τις μεγαλύτερες καταβόθρες άνθρακα στον πλανήτη μας. Ο ωκεανός αποθηκεύει 50 φορές περισσότερο άνθρακα από την ατμόσφαιρα και 20 φορές περισσότερο από τα φυτά της ξηράς και το έδαφος μαζί. Εάν όμως οι κλιματικές τάσεις επιμείνουν, δεν είναι σαφές εάν ο τίτλος του ως πρωταθλητής (απορρόφησης) άνθρακα θα είναι βιώσιμος. Εκτός από τη μελέτη του τρόπου με τον οποίο ο ωκεανός απορροφά άνθρακα και πώς αυτές οι διαδικασίες κινδυνεύουν, υπάρχει ένα άλλο δελεαστικό, υπαρξιακό ερώτημα: Μπορούν οι άνθρωποι σκόπιμα να αλλάξουν τον ωκεανό, ώστε να είναι αποτελεσματικότερος στην απορρόφηση διοξειδίου του άνθρακα και να αποτρέψουν έτσι την οικολογική καταστροφή;
Δείτε πώς ακριβώς ο ωκεανός μας βοηθά να απαλλαγούμε από τον υπερβολικό άνθρακα, τους τρόπους με τους οποίους τα συστήματά του αλλάζουν ήδη λόγω της κλιματικής αλλαγής και τις μεγαλύτερες ελπίδες και φόβους των ερευνητών που προβλέπουν ένα αβέβαιο μέλλον όσον αφορά τις δικές μας εκπομπές άνθρακα.
Ο «χορός» που κρατά τον άνθρακα υπό έλεγχο
Όπου ο ήλιος λάμπει στην επιφάνεια του νερού, τα μικροσκοπικά φυτά που ονομάζονται φυτοπλαγκτόν και τα φύκια απορροφούν πρόθυμα αυτές τις ακτίνες και προσλαμβάνουν διοξείδιο του άνθρακα ενώ φωτοσυνθέτουν. Σε αντάλλαγμα για αυτό το CO2, αυτοί οι (σε μεγάλο βαθμό αόρατοι) οργανισμοί παράγουν περίπου το μισό του οξυγόνου που αναπνέουμε εμείς οι κάτοικοι της ξηράς.
Στη συνέχεια, όταν ο ήλιος δύει, τα αμέτρητα ψάρια και άλλα θαλάσσια πλάσματα που κατοικούν στα «μεσόνερα» ξεκινούν ένα μακρύ ταξίδι, ταξιδεύοντας έως και εκατοντάδες μέτρα για να τραφούν με αυτά τα νόστιμα υδρόβια φυτά (ή το ένα ψάρι από το άλλο) κάτω από την κάλυψη του σκότους. Καθώς τρώνε, καταναλώνουν λίγο από τον άνθρακα που απορρόφησαν αυτά τα μικροσκοπικά φυτά από την ατμόσφαιρα. Με την ανατολή του ηλίου, τα πλάσματα επιστρέφουν στη ζώνη του λυκόφωτος για να κρυφτούν από τα αρπακτικά, μέχρι να επαναλάβουν τη διαδικασία το επόμενο βράδυ. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται ημερήσια μετανάστευση. «Είναι αυτός ο τεράστιος, συντονισμένος χορός που κάνουν όλοι αυτοί οι οργανισμοί κάθε μέρα». «Συμβαίνει σε χρονικές κλίμακες που θα μπορούσαμε να παρατηρήσουμε με τα μάτια μας, αλλά είναι αόρατο στους περισσότερους από εμάς».
Όταν αυτά τα μικρά ψάρια ή τα μεγαλύτερα αρπακτικά εκκρίνουν περιττώματα, αυτά τα απόβλητα περιέχουν μέρος του άνθρακα που συλλαμβάνεται από τα φυτά. Το ίδιο κάνουν και τα σώματα οποιωνδήποτε θαλάσσιων πλασμάτων είναι σε αποσύνθεση. Εν τω μεταξύ, κάποιο ποσοστό της μικροσκοπικής φυτικής ζωής που ευδοκιμεί στην επιφάνεια πεθαίνει και βυθίζεται αρκετά γρήγορα μέσα από τη στήλη του νερού. Αυτά τα μικροσκοπικά σωματίδια συνδυάζονται με άλλα οργανικά υλικά, συν μικρά κομμάτια βράχων και κοχυλιών, για να σχηματίσουν αυτό που οι ερευνητές αποκαλούν «θαλάσσιο χιόνι», αφού αυτή η συγχώνευση σωματιδιακών αποβλήτων του ωκεανού μοιάζει έντονα με το χιόνι που πέφτει μια χειμωνιάτικη νύχτα.
Όλη αυτή η ύλη έχει την ευκαιρία να φτάσει στον βαθύ ωκεανό, όπου μπορεί να μείνει μακριά από την ατμόσφαιρα, υπό την απλή επίδραση της βαρύτητας.Το «θαλάσσιο χιόνι» είναι μια συγχώνευση υλικών όπως νεκρά φύκια και σφαιρίδια κοπράνων, που κολλούν μεταξύ τους και βυθίζονται μέσα σε μια στήλη νερού, το μεγαλύτερο μέρος των οποίων καταναλώνεται από θαλάσσια πλάσματα στο ταξίδι του προς τα βάθη του ωκεανού. Μέσα από τα μάτια ενός ρομποτικού εξερευνητή στον πυθμένα της θάλασσας, το θαλάσσιο χιόνι μοιάζει με «αρχέγονη σούπα που πέφτει πάνω σου». «Είναι απλώς κομματάκια άνθρακα προερχόμενα από την ατμόσφαιρα, που ίσως πριν από μια εβδομάδα μετατράπηκε σε κάτι που βυθίζεται στον πυθμένα της θάλασσας». «Και αν μπει στη λάσπη, θα μπορούσε να βρίσκεται σε έναν βράχο για εκατομμύρια χρόνια» – μια σύνδεση μεταξύ του παρόντος μας και μιας πολύ μεγαλύτερης, γεωλογικής, χρονικής κλίμακας.
Η καθημερινή μετακίνηση στη ζώνη του λυκόφωτος — γνωστή ως αντλία μετανάστευσης στην έκθεση — συν η αντλία βαρύτητας που τροφοδοτείται από το θαλάσσιο χιόνι είναι δύο από τους τρόπους με τους οποίους ο ωκεανός μεταφέρει άνθρακα. Υπάρχει επίσης η αντλία ανάμειξης, η οποία τροφοδοτείται από συγκεκριμένα γεγονότα όπως οι χειμερινές καταιγίδες που βοηθούν στην ώθηση του άνθρακα από την επιφάνεια στα βάθη μέσω της διαδικασίας φυσικής ανάμειξης. Δεδομένης της απεραντοσύνης του παγκόσμιου ωκεανού, είναι δύσκολο να έχουμε μια σαφή ιδέα για το τι συμβαίνει στα βάθη του. Οι επιστήμονες έχουν πολλά εκκρεμή ερωτήματα σχετικά με το πώς ακριβώς λειτουργούν αυτές οι αντλίες και ποια ποσότητα άνθρακα πραγματικά φτάνει στον πυθμένα του ωκεανού χωρίς να τρώγεται ή να διαλύεται πάλι στο νερό, καθώς το διοξείδιο του άνθρακα αποβάλλεται από τα ψάρια, όταν αναπνέουν. Υπολογίζεται ότι έως 90 τοις εκατό του σωματιδιακού άνθρακα καταναλώνεται κατά το ταξίδι του μέσω της στήλης του νερού, ανάλογα με την τοποθεσία και την εποχή του χρόνου.
Το διοξείδιο του άνθρακα παγιδεύεται και αποθηκεύεται στα θαλάσσια ύδατα με άλλο τρόπο με τη μορφή διαλυμένου ανόργανου άνθρακα. Αλλά αυτή η ικανότητα μπορεί να μειωθεί λόγω της ίδιας της διαδικασίας, η οποία έχει βοηθήσει στην προστασία του περιβάλλοντος.
Ένας Ωκεανός που αλλάζει σε έναν Κόσμο που θερμαίνεται
Το κλειδί για τη διάλυση του διοξειδίου του άνθρακα στο θαλασσινό νερό είναι η θερμοκρασία. Το κρύο νερό είναι καλύτερο στη διάλυση και την απορρόφηση αερίων όπως το CO2 σε σύγκριση με το θερμότερο νερό, γι’ αυτό μεγάλη ποσότητα διαλύεται στα πιο ψυχρά νερά των ωκεανών, σύμφωνα με την έκθεση. Όταν αυτό το βαρύ νερό βυθίζεται στη βαθιά θάλασσα, μεγάλα τμήματα αυτού του CO2 μπορούν να αποθηκευτούν εκεί για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Αλλά καθώς ο ωκεανός συνεχίζει να θερμαίνεται, όπως και ο υπόλοιπος πλανήτης, τα νερά του προβλέπεται να γίνουν λιγότερο αποτελεσματικά στην πρόσληψη διοξειδίου του άνθρακα και θα μπορούν ακόμη και να το απελευθερώσουν πάλι στην ατμόσφαιρα πιο γρήγορα.
Όσο περισσότερο CO2 προσλαμβάνει ο ωκεανός, τόσο πιο όξινα γίνονται τα νερά του. Μετά από χρόνια «υπερωριακής» εργασίας τους, για να απορροφήσουν μέρος της περίσσειας CO2 που εμείς εκλύουμε στην ατμόσφαιρα, τα νερά των ωκεανών έχει ήδη γίνει κατά 30 τοις εκατό πιο όξινα σε σύγκριση με τα προβιομηχανικά επίπεδα, σύμφωνα με την έκθεση, και αυτό θα μπορούσε να αυξηθεί επιπλέον 120 τοις εκατό έως το 2100. Τα όξινα περιβάλλοντα είναι κακά νέα για τη θαλάσσια ζωή, όπως τα κοράλλια, τα μύδια και τα στρείδια, τα οποία δημιουργούν κελύφη από ανθρακικό ασβέστιο. Ένα χαμηλότερο PH στον ωκεανό κάνει τα κελύφη τους πιο δύσκολο να αναπτυχθούν, πιο ευάλωτα στο σπάσιμο και, σε ακραίες συνθήκες, κινδυνεύουν να διαλυθούν πιο γρήγορα από ό,τι μπορούν να αναπτυχθούν.
Οι ερευνητές εργάζονται για να απαντήσουν πώς η θέρμανση και η αύξηση οξύτητας επηρεάζουν τη βιολογική αντλία άνθρακα. Η αλλαγή της χημείας των ωκεανών θα επηρεάσει αναπόφευκτα το «ποιός ευδοκιμεί και ποιος αγωνίζεται να επιβιώσει» στο θαλάσσιο οικοσύστημα, κάτι που θα μπορούσε να επηρεάσει ποια πλάσματα κάνουν το ταξίδι μέσα στη στήλη του νερού ή τρώνε το θαλάσσιο χιόνι που πέφτει στα βαθιά. Η έκθεση προειδοποιεί επίσης ότι η εμπορική αλιεία της ζώνης του λυκόφωτος χωρίς σωστή διαχείριση και εξέταση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων θα μπορούσε «να έχει ουσιαστικό αντίκτυπο στον θαλάσσιο κύκλο του άνθρακα». «Όλα πήγαιναν σχετικά καλά εδώ και καιρό, καθώς ο ωκεανός ήταν επιεικής. Έχει όμως απορροφήσει περισσότερο CO2 στο παρελθόν από ό,τι θα μπορέσει στο μέλλον».
Πρέπει να κάνουμε περισσότερα από τον περιορισμό των εκπομπών μας
Οι ερευνητές έχουν πολλά περισσότερα να μάθουν για τη ζώνη του λυκόφωτος και ορισμένες εξελίξεις θα μπορούσαν να τους προσφέρουν μεγαλύτερη ευελιξία και ευκαιρίες. Η άνοδος των ρομποτικών, αυτόνομων θαλάσσιων εξερευνητών σημαίνει ότι επιστήμονες δεν χρειάζεται πλέον να πάνε σε ένα πλοίο για αποστολές 30 ημερών προκειμένου να συλλέξουν δεδομένα. Αλλά η διαδικασία μεσοπελαγικής ανίχνευσης εξακολουθεί να είναι πολύπλοκη, απαιτώντας τεράστια ποικιλία στη δειγματοληψία ως προς το βάθος, την τοποθεσία και την εποχή του χρόνου. Οι ερευνητές πρέπει επίσης να καθορίσουν ένα βασικό «κατώφλι συγκρίσεων» για το πώς λειτουργεί η ζώνη του λυκόφωτος – αλλά πώς το κάνεις αυτό ενώ το κατώφλι αλλάζει ενεργά καθώς ο πλανήτης θερμαίνεται; Όπως λένε: «Προσπαθούμε να καταλάβουμε πώς θα έμοιαζε πριν από όλες αυτές τις αλλαγές, ενώ ταυτόχρονα προσπαθούμε να βρούμε πώς να το παρακολουθήσουμε ή να το παρατηρήσουμε καθόλου».
Σε όλο τον κόσμο, οι επιστήμονες μελετούν επίσης πώς να αφαιρέσουν περισσότερο CO2 της ατμόσφαιρας αξιοποιώντας τη δύναμη των αντλιών άνθρακα του ωκεανού. Αυτές οι παρεμβάσεις κυμαίνονται από τη διανομή θρεπτικών ουσιών για την υποστήριξη μεγαλύτερης ανάπτυξης των φυτών στην επιφάνεια, έως τη φυσική έγχυση CO2 στη ζώνη του λυκόφωτος ή στον βυθό της θάλασσας. Η ιδέα των ανθρώπων να παρεμβαίνουν σε οικολογικές διαδικασίες για να αντιμετωπίσουν ένα πρόβλημα – αυτό που δημιούργησαν οι ίδιοι – είναι αμφιλεγόμενη, εγείροντας ανησυχία σχετικά με την πιθανότητα απρόβλεπτων συνεπειών. Αλλά ο Buesseler υποστηρίζει ότι ενώ η μείωση των εκπομπών αερίων είναι ζωτικής σημασίας για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής, δεν επαρκεί για τον περιορισμό της θέρμανσης κατά 1,5 βαθμό Κελσίου πάνω από τα προβιομηχανικά επίπεδα. «Δεν πρόκειται να περιοριστεί η υπερθέρμανση, εκτός εάν μπορέσει να αυξηθεί και η αποθήκευση CO2 κάπου στη γη ή στον ωκεανό. Εδώ έχουμε έναν ωκεανό, που ήδη μετακινεί δισεκατομμύρια τόνους άνθρακα», είπε. «Γιατί να μην μπορούμε να το αλλάξουμε;»
Ο προσδιορισμός του πώς και πού λειτουργούν καλύτερα αυτές οι τεχνολογίες αφαίρεσης άνθρακα, καθώς και των τυχόν κινδύνων που ενέχουν και πώς να προστατευτεί ο ωκεανός στο μεταξύ, θα απαιτήσει σταθερή χρηματοδότηση και διεθνή συνεργασία. Η ζώνη του λυκόφωτος είναι μία από τις πολλές πτυχές του θαλάσσιου οικοσυστήματος, που είναι ανεκτίμητης αξίας για όλη τη ζωή στη Γη και οι ερευνητές λένε ότι πρέπει να κάνουμε ό,τι μπορούμε για να τη διατηρήσουμε. Αλλά η ίδια η εκβιομηχάνιση είναι ένα είδος παγκόσμιου ανθρώπινου πειράματος που διαρκεί πολλούς αιώνες, και παρακολουθούμε τις συνέπειές της να αναδεικνύονται στις μέρες μας. Η πρόληψη των χειρότερων αποτελεσμάτων με παράλληλη διατήρηση των φυσικών οικοσυστημάτων στον ωκεανό και πέρα από αυτόν, θα απαιτήσει πολύπλευρη δράση από την πλευρά των ανθρώπων – μερικές από τις οποίες μπορεί να ακούγονταν σαν επιστημονική φαντασία πριν από δεκαετίες. «Δεν φαίνεται να υπάρχει πλέον η εναλλακτική, όπου απλά σταματάς να κάνεις άλλο κακό», είπε η Raven. «Αυτή η πόρτα έχει πλέον κλείσει».
Μετάφραση και επιμέλεια κειμένου: Κωνσταντίνος Α. Μαρκάκης, Ηλεκ/γος-Μηχ/γος Μηχανικός
Πηγή: Isabella Isaacs-Thomas Science 25 Μαρτίου 2022