L' acidificazione degli oceani è la graduale riduzione del pH degli oceani. È stato stimato che dal 1751 al 2004 il pH delle acque superficiali oceaniche è diminuito da 8,25 a 8,14 - l'acqua di mare è leggermente basica (cioè pH > 7) e si parla di acidificazione degli oceani quando il pH diventa meno basico. Questo è "l'altro problema" causato dall'aumento delle emissioni di anidride carbonica (CO 2) di origine antropica nell'atmosfera.
Secondo i modelli biogeochimici disponibili, ci si aspettano cambiamenti significativi nella chimica e nella biochimica degli oceani, nonché impatti deleteri sugli ecosistemi . Gli effetti sulle barriere coralline sono ben studiati (anche nei mesocosmi ) e i più pubblicizzati, ma esistono altri effetti e sono previsti nella maggior parte degli ambienti acquatici. Secondo l' OMM , questa acidificazione potrebbe in parte spiegare l'aumento annuale record misurato nel 2013 in termini di aumento del livello di CO 2nell'atmosfera e quindi contribuiscono al cambiamento climatico. Secondo i dati raccolti dall'OMM nel 2013-2014, l'oceano globale assorbe attualmente circa un quarto delle emissioni di CO 2 di origine antropica., ovvero circa 4 kg di CO 2al giorno e per persona (ovvero quasi 22 milioni di tonnellate di CO 2assorbito giornalmente a livello globale). Questo effetto "pompa di carbonio" contribuisce notevolmente a ridurre la quantità di CO 2dell'atmosfera, compresa la CO 2derivata da combustibili fossili, ma tale capacità appare degradante a causa degli effetti combinati del riscaldamento e dell'acidificazione che incidono sulla produzione e fissazione dei carbonati marini (il principale pozzo di carbonio planetario). Secondo l' ONU e le sue agenzie, il pompaggio oceanico di carbonio nel 2013 è del 70% meno efficiente rispetto all'inizio dell'era industriale e potrebbe ridursi ulteriormente del 20% prima del 2100 e sembra che l'attuale tasso di acidificazione degli oceani, che ha ha già raggiunto un livello senza precedenti almeno negli ultimi 300 milioni di anni (secondo i dati paleoambientali disponibili) e non potrà che aumentare almeno fino al 2015 (e oltre se non verranno fatti sforzi significativi). 2014 rapporto IPCC e quindi il rapporto WMO non ha rilevato alcun miglioramento nei trend in termini di aumento di CO 2 concentrazione.emesso nell'aria; e “lo scenario adottato dalla maggior parte degli scienziati porta a una diminuzione del pH, entro la fine del secolo, di 0,3. Se a priori questa cifra sembra bassa, non bisogna dimenticare che si tratta di una quantità logaritmica , cioè di un'acidità moltiplicata per due” .
Questa acidificazione ha almeno tre cause antropiche identificate:
Questi tre fattori associati potrebbero avere effetti ambientali sinergici e acidificare le acque costiere più rapidamente di quanto previsto dai primi modelli .
Ogni anno verrebbero iniettati nell'atmosfera circa sei teramoli di azoto attivo e due teramoli di zolfo, che è molto meno dei 700 teramoli di CO2 ., secondo uno studio recentemente pilotato da Scott Doney ( Woods Hole Oceanographic Institute , Massachusetts, USA). Questo azoto avrebbe già su alcune coste un impatto equivalente dal 10 al 50% di quello della CO 2. L'oceano lontano è meno colpito, ma le aree costiere e vicine alla piattaforma continentale sono in gran parte le più importanti per l'uomo (pesca, attività economica e turistica).
Sembra inoltre che gli estuari e le zone morte non svolgano più il loro ruolo di pozzi di carbonio e che l'acidificazione sia un fenomeno che può - a volte (come nel caso del drenaggio acido delle miniere ) e in una certa misura - auto-mantenersi .
Nel ciclo naturale del carbonio , la concentrazione di anidride carbonica (CO 2) rappresenta un equilibrio di flusso tra gli oceani, la biosfera terrestre e l'atmosfera. L'utilizzo di combustibili fossili ed in particolare la produzione di cemento portano ad un nuovo flusso di CO 2nell'aria. Una parte rimane nell'atmosfera, un'altra parte è assorbita dalle piante terrestri e una parte finale di circa il 25% è assorbita dagli oceani.
Quando CO 2si dissolve, reagisce con l'acqua per formare un equilibrio di specie chimiche ioniche e non ioniche: anidride carbonica libera disciolta (CO 2(aq) ), acido carbonico (H 2 CO 3), bicarbonato (HCO 3- ) e carbonato (CO 32- ). La proporzione di queste specie dipende principalmente dall'alcalinità dell'acqua e secondariamente da fattori come la temperatura e la salinità dell'acqua di mare che diminuisce localmente (dove il ghiaccio oi ghiacciai si sciolgono rapidamente).
(vedi articolo Pompa di solubilità dedicata alla pompa di solubilità (in) l'oceano ).
Un'idea comune è che si pensa che la perdita della capacità di biomineralizzazione degli organismi con uno scheletro o un guscio calcareo sia dovuta principalmente alla mancanza di ione carbonato , ma recenti ricerche suggeriscono che è più probabile la riduzione del pH dell'acqua. vale a dire l'aumento del livello dei protoni [H + ]) che è il fattore più diretto delle difficoltà di calcificazione che sono apparse in questi organismi. Troppi protoni nell'acqua alterano gli equilibri osmotici e impediscono alla maggior parte di questi organismi di mantenere l' omeostasi del pH. Anche la mancanza di ioni carbonato è in gioco, perché il costo energetico della calcificazione aumenta quando diminuisce la saturazione dell'acqua in carbonati.
A livello planetario, l'apporto di azoto antropogenico ha solo una modesta influenza quantitativa sull'acidificazione degli oceani (molto indietro rispetto alla CO 2). Ma vicino alle coste, dove troviamo gran parte della biodiversità marina (parte della quale è una risorsa alimentare ), apporti antropici di zolfo e azoto (0,8 Tmol/anno di zolfo reattivo e 2,7 Tmol/anno di azoto reattivo all'inizio del XXI ° secolo) sono molto importanti, e gli effetti acidificanti più grave. Inoltre, anche gli apporti di azoto atmosferico nell'oceano stanno aumentando bruscamente, anche nel Pacifico nord-occidentale.
Nell'emisfero settentrionale, l'equilibrio delle entrate di questi due elementi negli strati superiori dell'oceano è chiaramente acidificante.
Ai tropici è inizialmente piuttosto basico, ma alla fine acidificante a causa della velocità di trasformazione dell'ammoniaca in nitrato nell'ecosistema. Sul pianeta, il bilancio finale è quasi ovunque acidificante e riduce la quantità di CO 2 sulle coste.che l'oceano può dissolversi.
Altrove, è stato scoperto che nelle parti oligotrofiche (povere di nutrienti) dell'oceano alcuni cianobatteri che fissano l'azoto responsabili delle fioriture batteriche , come quelli del genere Trichodesmium, sfruttano l'aumento del livello di CO2 .e diventare l'origine di una parte importante della produttività primaria dell'oceano, a scapito di specie animali con guscio o scheletro calcareo. Lì si osserva un forte aumento della fissazione del carbonio e dell'azoto (riflesso nel rapporto C / N. Nel Baltico e nell'estuario australiano di Peel-Harvey, una microalga filamentosa ( Nodularia spumigena ) si comporta allo stesso modo. A il livello di 750 ppmv di CO 2, tassi di fissazione della CO 2aumentata dal 15 a 128% e N 2 fissazione tariffeaumentato del 35-100% rispetto alle tariffe alle attuali condizioni di CO 2di giorno. Il carattere “ eterocisti ” o “non eterocisti” della specie potrebbe spiegare un certo adattamento o tolleranza all'acidificazione dell'acqua.
Nel ciclo globale dell'azoto , l'azoto antropogenico (NOx), insieme agli ossidi di zolfo atmosferici, contribuisce all'acidificazione dei mari. E questa acidificazione diminuisce le capacità di nitrificazione degli ecosistemi marini. La quota antropica di azoto è in aumento quasi ovunque nell'emisfero settentrionale e in parte nell'emisfero meridionale.
Gli apporti terrigeni di azoto e fosforo nei fiumi del Nord Atlantico sono stati misurati per 14 grandi regioni del Nord e Sud America, Europa, Africa: il bacino amazzonico domina il flusso globale fosforo (questo è anche il più alto flusso di fosforo per unità di superficie) ma è ormai superato in termini di flusso totale di azoto dai bacini idrografici del nordest degli Stati Uniti, che superano tutti i 1.000 kg di azoto per km 2 /anno.
Il flusso di azoto scaricato nell'Atlantico settentrionale da ciascun bacino idrografico è correlato alla densità di popolazione del bacino (come già era stato osservato per i flussi di nitrati dei grandi fiumi di tutto il mondo); gli autori dello studio considerano “colpevole” la forte correlazione lineare tra il flusso totale di azoto e la quantità di apporti di azoto di origine antropica nelle regioni temperate (fertilizzanti, deposizione atmosferica di fissazione di NOx antropogenici da parte dei legumi, e import/export di azoto attraverso prodotti). I fiumi delle grandi regioni studiate esportano in mare circa il 25% dell'azoto che è stato introdotto dall'uomo negli ecosistemi (il resto viene eliminato per denitrificazione negli ecosistemi umidi e acquatici che sembrano essere i principali bacini di azoto ; ma anche la foresta sembra essere importante in termini di stoccaggio/pompaggio di azoto L'acqua sotterranea immagazzina e denitrifica un po' localmente, ma è un "pozzo di azoto molto piccolo" su scala continentale. .
L'agricoltura è la principale responsabile in molte regioni (in particolare nel bacino del Mississippi e nei bacini del Mare del Nord) e la ricaduta di NOx è la principale causa delle esportazioni di azoto in mare in diverse regioni (compresi gli Stati Uniti nordorientali).
Se si prendono a riferimento le aree con scarsa attività umana, gli autori stimano che il flusso di azoto da terra → mare sia - in quasi tutte le regioni temperate - aumentato da 2 a 20 volte (a seconda delle regioni) del periodo pre-industriale XXI ° secolo. Solo poche regioni (es: Great North Canada) sono cambiate poco da questo punto di vista. I bacini della zona temperata che riforniscono il Mare del Nord vi apportano da 6 a 20 volte più azoto rispetto all'inizio dell'era industriale, e il bacino amazzonico almeno da 2 a 5 volte più dei flussi stimati dalle regioni della zona temperata "intatta" , nonostante la densità di popolazione e i suoi scarsi apporti diretti di azoto antropico nella regione. Ciò suggerisce che i flussi di azoto naturali o causati dalla deforestazione tropicale possono essere significativamente più alti che nelle zone temperate. Poiché la deforestazione, l'artificializzazione dei suoli e l'applicazione di fertilizzanti continuano ai tropici, gli autori si aspettano un "aumento spettacolare del carico di azoto di molti sistemi fluviali tropicali" .
Queste specie potrebbero essere gravemente colpite dall'acidificazione, combinata con il riscaldamento, i coralli sono un habitat critico per circa il 25% della vita oceanica.
Un recente studio ha confermato che lo scheletro del corallo è infatti biocostruito dall'animale a partire da nanoparticelle amorfe raccolte in acqua e aggregate in strutture aragoniche grazie ad un gruppo di proteine ricche di acidi corallini e non per semplice precipitazione inorganica dell'acqua.aragonite attorno ad un nucleo minerale . Queste proteine possono funzionare a priori a pH un po' più acido dell'attuale pH dell'acqua di mare ma - precisano gli autori - “questo non significa che le barriere coralline siano fuori pericolo; in primo luogo perché hanno ancora bisogno del carbonato di calcio per costituire il reef (materiale che dovrebbe essere più raro in un mare acidificato); in secondo luogo perché rimarranno sempre minacciati dal riscaldamento dell'acqua e dalle fioriture algali che possono portare allo sbiancamento dei coralli e alla loro morte” . .
Determinare con precisione il contributo dell'acidificazione al declino delle barriere coralline è "difficile, se non impossibile, a causa degli effetti confondenti di altri fattori ambientali come la temperatura" .
Nel 2016 la rivista Nature ha pubblicato il risultato di un esperimento in situ per ridurre l'acidità dell'acqua che bagna una barriera corallina (a livello dell'era preindustriale): la calcificazione della barriera corallina è notevolmente aumentata nell'area di sperimentazione. Secondo Janice M. Lough, questo suggerisce che l'attuale livello di acidificazione degli oceani "potrebbe già compromettere la crescita delle barriere coralline" .
I ricercatori dell'Istituto Alfred Wegener in Germania hanno compilato 167 studi scientifici su 150 specie marine (dai coralli ai pesci ai crostacei). Concludono che questo lavoro che "tutti i gruppi di animali sono influenzati negativamente dall'aumento della concentrazione di CO 2 " ; i più sensibili all'acidificazione sono “coralli, echinodermi e molluschi ” , spiega la dott.ssa Astrid Wittmann. "I crostacei come i granchi commestibili o le granseole sembrano risentire poco dell'acidificazione, anche se un contemporaneo aumento della temperatura sarà sicuramente un problema per loro" .
Molti organismi planctonici con scheletro calcareo o altri animali con guscio calcareo (e in particolare le loro larve) hanno anche difficoltà a sintetizzare la loro teca , plancton o guscio .
L'anidride carbonica assorbita nell'oceano reagisce con le molecole d'acqua per formare molti ioni come l'idrogenocarbonato (equivalente al bicarbonato ). La formazione di questi ioni riduce la concentrazione di ioni carbonato che sono necessari per la formazione del carbonato di calcio . Tuttavia, il carbonato di calcio è necessario per la calcificazione dei coralli (e delle conchiglie). Questa reazione chimica impedisce quindi la normale formazione di coralli e conchiglie.
Uno studio sugli effetti dell'acidificazione in Antartide negli pteropodi (o farfalle di mare ) mostra che dopo una certa acidificazione dell'acqua, gli individui muoiono (in appena quarantotto ore), ma questi Animali sono la base della rete alimentare in questa regione e come alcune alghe ( coccoliti ) che secernono gusci a base di calcio, svolgono un ruolo importante nel ciclo del carbonio .
I giovani coralli australiani cresciuti in condizioni di temperatura e livelli di CO 2 previsti per il 2100 mostrano una crescita scheletrica inferiore, ma sviluppano anche diversi tipi di malformazioni scheletriche; ciò comprometterebbe le loro possibilità di sopravvivenza e buona crescita sulla barriera corallina.
Altri lavori effettuati in Papua Nuova Guinea mostrano, in condizioni di acidità simili, una forte proliferazione di alghe non calcaree e una riduzione di circa il 40% della biodiversità dei coralli. Tuttavia, come osserva il rapporto, le barriere coralline sono attualmente una fonte indiretta di reddito per circa 400 milioni di persone, che vivono principalmente ai tropici.
L'acidità degli oceani è aumentata di circa il 30% dall'inizio della rivoluzione industriale . Ciò corrisponde a un calo di pH di 0,1, fino a raggiungere 8,1 o 8,14 a seconda delle fonti odierne (gli oceani sono quindi alcalini e non acidi , il loro pH è superiore a 7).
La diminuzione del pH delle acque superficiali oceaniche e l'aumento della pressione parziale di CO 2(pCO 2) si verificano a velocità diverse a seconda della regione, ma sono già stati rilevati in situ per diversi decenni in ampie regioni subpolari nelle zone subtropicali e tropicali. Le variazioni più estreme si trovano nelle serie storiche registrate nelle zone subpolari, il che si spiega con il fatto che le differenze stagionali di temperatura e produttività biologica sono le più marcate.
Sulla base delle previsioni dell'IPCC (o IPCC in inglese), l'attuale aumento del livello di CO 2nell'atmosfera dovrebbe diminuire ulteriormente il pH delle acque mondiali dagli attuali 8,14 a 7,8 entro la fine del secolo. Un rapporto dell'UNEP suggerisce una diminuzione del pH di 0,3 entro il 2100, mentre un comunicato stampa del CNRS suggerisce una diminuzione di 0,4.
Nel 2014 il rapporto sugli effetti dell'acidificazione degli oceani sulla biologia marina (sintetizzando un centinaio di studi su questo argomento), presentato al 12 ° incontro della Convenzione sulla Diversità Biologica (CBD) a Pyeongchang (Corea del Sud) conferma che l'acidificazione è progredita (in media del 26% dai tempi preindustriali) e che se, per due secoli, l'oceano ha assorbito più di un quarto della CO 2antropogenico, contribuendo ad acidificare l'ambiente oceanico, "quasi inevitabilmente, entro 50-100 anni, le emissioni di anidride carbonica aumenteranno ulteriormente l'acidità degli oceani a livelli che avranno impatti massicci, il più delle volte negativi, sugli organismi e sugli ecosistemi marini, nonché come sui beni e servizi che forniscono” . “Molti studi mostrano una riduzione dei tassi di crescita e sopravvivenza di coralli, molluschi ed echinodermi [stelle marine, ricci, cetrioli di mare, ecc.]. » Alcune specie tollerano l'acidificazione meglio di altre. Alcuni subiranno un degrado dei loro sistemi sensoriali inducendo anomalie comportamentali (pesci, alcuni invertebrati). I cicli biogeochimici del carbonio, dell'azoto, del ferro e del calcio ne risentiranno, negli habitat costieri più che in alto mare e più velocemente nell'Artico che nell'Antartico (più freddo). “Il costo globale degli impatti dell'acidificazione degli oceani sui crostacei tropicali e sulle barriere coralline è stimato in oltre 1.000 miliardi di dollari all'anno entro la fine del secolo. " Eventi di acidificazione Alcuni si sono già verificati, compreso il Paleocene - Eocene (ci sono 56 milioni di anni), ma ora sembra troppo veloce perché molte specie possano adattarsi. “Anche se le emissioni di CO 2si riducono in modo significativo, l'acidificazione degli oceani continuerà per decine di migliaia di anni, i drammatici cambiamenti degli ecosistemi e la necessità di imparare a far fronte a questi cambiamenti sembra certa. "
Il 2018 e il 2019 hanno registrato un riscaldamento record di acque tra 0 e 2.000 metri, gli ultimi dieci anni sono stati i dieci più caldi mai registrati nell'oceano. Il 2019 ha visto anche un nuovo record per l'assorbimento netto di CO 2 dall'oceano per il periodo 1982-2019: ~ 2,4 Pg C, ovvero u + 0,2 Pg C rispetto al 2018, che continua un trend iniziato nel 2000-2002 e ha peggiorato l'acidificazione degli oceani (pH in diminuzione nella maggior parte degli oceani , soprattutto nelle sue acque più fredde: 0,018 ± 0,004 unità per decennio dal periodo preindustriale).
Perturbando e degradando alcuni ecosistemi ( in particolare le barriere coralline ), l'acidificazione del mare degrada importanti servizi ecosistemici e in generale tutti gli ecosistemi. Mette in pericolo molte specie.
Colpendo gli animali sgusciati, l'acidificazione può portare al degrado della qualità dell'acqua e dei sedimenti, a causa della mancanza di animali filtranti come le cozze e le ostriche che filtrano e puliscono quotidianamente grandi volumi di acqua.
Alcuni ricci di mare sono sensibili a piccoli cali di pH (vicini a quelli previsti entro pochi decenni), che ne degradano le capacità riproduttive.
Nel 2013, 540 esperti e scienziati riuniti al 3 e Monterey symposium on ocean acidification (2012) hanno voluto riportare l'attenzione dei policy makers su questo tema planetario ricordando che - mentre l' acqua delle conchiglie delle lumache comincia ad essere erosa in alcune parti del oceanico - il fatturato generato dalle attività di allevatori di mitili e ostriche e pescatori di echinodermi (ricci di mare), crostacei (gamberi, granchi) e pesce si avvicina ai 130 miliardi di dollari (96,5 miliardi di euro), e che il declino o la scomparsa di alcune specie consumato dall'uomo (pesce in particolare) avrebbe conseguenze sulla sicurezza alimentare .
Aggiungono che attraverso la protezione della costa e della fauna costiera contro le mareggiate e le tempeste, e attraverso il turismo e la pesca che promuovono, le barriere coralline e le sabbie forniscono servizi stimati tra i 30 e i 375 miliardi di dollari (da 22 a 278 miliardi di euro ) all'anno (a seconda dei metodi di calcolo). Anche le ostriche sono una parte importante nel mirino di questo fenomeno, perché è impossibile svilupparsi adeguatamente data la bassa produzione di conchiglie che fungono da elemento protettivo nella loro crescita.
Gli effetti dell'acidificazione si stanno già osservando nel settore dell'acquacoltura negli Stati Uniti nordoccidentali, che ha un'elevata mortalità negli allevamenti di ostriche.
Il costo globale degli impatti dell'acidificazione degli oceani sui crostacei tropicali e sulle barriere coralline è stimato in oltre 1.000 miliardi di dollari all'anno entro la fine del secolo.
L'oceano contiene 50 volte più carbonio dell'atmosfera e scambia con esso quantità significative di carbonio ogni anno. Negli ultimi decenni, l'oceano ha rallentato il tasso di cambiamento climatico di origine antropica assorbendo quasi il 30% delle emissioni di anidride carbonica di origine antropica . Mentre questo assorbimento di carbonio antropogenico è il risultato di processi fisico-chimici, la biologia marina svolge un ruolo chiave nel ciclo naturale del carbonio sequestrando grandi quantità di carbonio nelle acque oceaniche profonde. I cambiamenti in questi processi fisici, chimici o biologici potrebbero portare a feedback nel sistema climatico e quindi accelerare o rallentare il cambiamento climatico in corso. Questi feedback tra il clima, l'oceano e i suoi ecosistemi devono essere meglio compresi per poter prevedere in modo più solido l'evoluzione delle caratteristiche dell'oceano del futuro e l'evoluzione combinata della CO 2. atmosferica e climatica.
Acidificazione acqua degrada anche l' oceano planetario carbonio lavandino, già martoriato dalla riduzione dello strato di ozono e l'inquinamento delle acque e pesca eccessiva .
Negli anni 2000, sulla base di vari esperimenti di laboratorio e in situ , si è capito che gli odori trasportati dall'acqua possono svolgere un ruolo importante per le larve e i giovani di pesci di barriera che li utilizzano per orientarsi, rilevare ed evitare predatori o trovare aree favorevole alla loro sopravvivenza e crescita futura; l'odore di barriera fa sì che le larve non si lascino trasportare verso il mare aperto.Le larve dei pesci di barriera, appena schiuse, pur misurando solo pochi millimetri, hanno un efficace sistema sensoriale che permette loro di captare gli odori in soluzione in acqua.
Si è creduto a lungo che le larve dei pesci corallini venissero portate via a grandi distanze e che potessero colonizzare altri reef, mentre il loro reef nativo potesse essere colonizzato da giovani nati altrove. Uno studio basato sulla marcatura di 10 milioni di embrioni Pomacentrus amboinensis (in) prelevati dalla Grande Barriera Corallina e rilasciati in mare ha mostrato che le larve contrarie tornano alla loro barriera corallina, probabilmente riconoscendone la firma biochimica e olfattiva. La maggior parte delle larve si stabilirà in realtà molto vicino al luogo di nascita. L'olfatto è di vitale importanza per le larve del pesce corallo studiato; permette loro di rilevare la presenza di altri pesci (compresi i predatori) nei reef, e spiegherebbe la loro fedeltà al reef, caratteristiche di molti pesci corallo o ad un individuo di una specie simbionte (anemone per l'amphiprion per esempio).
Nel 2009, uno studio mostra che nel pesce pagliaccio utilizzato come specie modello , le larve di pesci esposte all'acidificazione dell'acqua perdono la capacità di distinguere l'odore degli habitat corallini che dovrebbero cercare per raggiungere l'età adulta.; peggio, ad un pH di 7,8 (che sarà quello dei mari caldi intorno al 2100 secondo studi prospettici) sono poi fortemente attratti da stimoli olfattivi che normalmente li respingono, e oltre un pH 7,6, non sembrano più percepire alcun stimoli.
Lavoro più recente in laboratorio e testato in situ su un reef al centro del reef in Papua Nuova Guinea acidificato naturalmente da un vulcanico degassante permanente di CO 2 sottomarinahanno dimostrato che l'acqua acidificata (paragonabile a quella che bagnerà la maggior parte delle barriere coralline di tutto il mondo tra 50 e 80 anni, secondo i ricercatori) ha un effetto comportamentale inaspettato e molto marcato su alcuni pesci: non perdono più l'odore del loro predatore , e si espongono in modo anomalo, in maniera suicida al rischio di essere mangiati (molto ben mostrato in un documentario australiano trasmesso su Arte nel 2014). I pesci carnivori sembrano essere più colpiti da questo fenomeno rispetto ai pesci erbivori. Che si tratti dell'acidificazione o dell'effetto della CO 2 come una molecola sul pesce che è coinvolto.
Per tutti questi motivi, Munday & al (2010) ritengono che la ricostituzione delle popolazioni ittiche nelle aree di barriera degradate durante il ripristino sarà sempre più difficile, o addirittura minacciata dall'acidificazione degli oceani che potrebbe quindi degradare le capacità di resilienza . Il fatto che a 700 ppm di CO 2, molti pesci sono attratti dall'odore dei predatori e che a 850 ppm di CO 2perdono la capacità di annusare i predatori e quelle larve esposte ad alte concentrazioni di CO 2sono insolitamente attivi e spericolati li espone a un aumentato rischio di essere mangiati (soffrono una mortalità da 5 a 9 volte superiore al normale e più alto il livello di CO 2aumenta, maggiore è la mortalità da predazione). Senza un normale senso dell'olfatto, molte larve potrebbero anche non trovare la barriera corallina o il posto sulla barriera corallina dove dovrebbero stabilirsi e perdersi e morire in mare.
Nel 2011, un altro studio ha mostrato che anche l'udito del pesce pagliaccio (Amphiprion percula) è degradato (dallo stadio giovanile) quando l'acqua è acidificata, il che interrompe ad esempio la loro capacità di muoversi verso la barriera corallina o verso un luogo particolare.
Nel 2012, uno studio ha concluso che la funzione di neurotrasmissione del sistema olfattivo del pesce è influenzata dall'acidificazione.
Anche la risposta dei predatori agli stimoli olfattivi della loro preda preferita è ridotta dall'acidificazione, come dimostrato da uno studio del 2015 su giovani squali posti per cinque giorni in acque normali oppure arricchite con CO2 . come pensiamo che l'acqua dell'oceano sarà nel 2050 o nel 2100.
Non è ancora chiaro se questi comportamenti anomali e dannosi per le specie che li adottano possano (e quanto velocemente) scomparire (attraverso i meccanismi della selezione naturale ).
L'acidificazione degli oceani provoca un cambiamento nella composizione delle comunità di fitoplancton . L'assorbimento dell'anidride carbonica atmosferica da parte dell'oceano forma un composto acido, l'acido carbonico (H 2 C0 3dalla reazione tra acqua e anidride carbonica: CO 2+ H 2 O= H 2 C0 3. In questa forma, il carbonato non può legarsi al calcio , impedendo così la formazione di gusci nelle specie di fitoplancton calcificanti.
L'aumentata presenza di ioni H + nell'acqua oceanica acidificata può anche causare la dissoluzione dei gusci già formati. Il carbonato viene strappato dal calcio e quindi si lega ad uno ione H + , lasciando così il guscio strutturalmente indebolito.
L'acidificazione degli oceani provoca una diminuzione del diametro cellulare e un aumento del tasso di crescita nel coccolitoforo E. huxleyi . In altre specie di coccolitoforo e altri fitoplancton con conchiglie, è possibile osservare una diminuzione della calcificazione e la dissoluzione delle conchiglie. Un altro studio ha anche dimostrato che esiste una possibile diminuzione della biomassa e della produttività del fitoplancton a bassa e media latitudine a causa di un aumento della concentrazione di anidride carbonica sulla superficie dell'oceano. Ciò può essere spiegato da un aumento della temperatura alla superficie dell'oceano, che provoca un aumento della stratificazione termica dei suoi strati superiori, e provoca una riduzione della miscelazione verticale dei nutrienti con l'acqua superficiale, che rallenta il tasso di fotosintesi .
Le specie di fitoplancton non calcificanti come i cianobatteri e le alghe verdi sono influenzate in modo diverso dall'acidificazione. Alcune specie sembrano beneficiare dello sconvolgimento per ragioni diverse. Tra l'altro, un ambiente più acido aumenterebbe la disponibilità di alcuni nutrienti oltre a ridurre la competizione interspecifica riducendo il numero di specie in un dato ecosistema (perdita di specie calcificanti). Ciò provoca la crescita esponenziale di alcune specie di microalghe e di conseguenza l' eutrofizzazione dei corpi idrici interessati.
Poco si sa delle conseguenze legate alla perdita di diversità e biomassa delle popolazioni di fitoplancton; tuttavia, è noto che il fitoplancton costituisce la base della rete trofica oceanica e che questi organismi sono responsabili di quasi il 50% della produttività primaria complessiva.
La Germania ha lanciato il 1 ° settembre 2009un programma nazionale di ricerca sull'acidificazione degli oceani (BIOACID per " impatti biologici dell'acidificazione degli oceani ") con 8,5 milioni di euro in 3 anni (di cui 2,5 milioni per il Leibniz-Institut für Meereswissenschaften di Kiel, che coordina il programma) fornito dal Ministero federale dell'istruzione e Ricerca ( BMBF ). A partire dal 2009, contribuiranno più di 100 ricercatori (biologi, chimici, fisici, paleontologi, matematici, ecc.) di 14 istituti, nonché un'azienda all'avanguardia nella tecnologia dei sensori . Il programma si concentrerà sul Mare del Nord e sul Baltico , nonché sulle aree polari o tropicali particolarmente vulnerabili all'acidificazione.
Sono previste partnership con altri paesi, anche con scienziati inglesi del programma di ricerca sull'acidificazione del mare ("UKOA") lanciato nel 2010, Stati Uniti e Unione Europea (sovvenzione con "EPOCA"). Secondo i suoi promotori, è il primo programma di questa importanza nel mondo.
Una delle difficoltà è comprendere meglio gli effetti sinergici che esistono tra l'acidificazione, l'aumento della temperatura, le zone di anossia e altre modificazioni antropiche degli ambienti, che potrebbero aggravare e/o accelerare i cambiamenti globali.
La ricerca sugli impatti di questa acidificazione mostra che più è alto il tasso di acidificazione, più le specie con conchiglie (plancton microscopico alla base della catena alimentare , conchiglie, molluschi o coralli) hanno difficoltà a produrle. L'acidificazione altera anche il comportamento dei pesci, per quanto riguarda la capacità di cercare prede o sfuggire a un predatore, e sono in corso ricerche per scoprirne il motivo.
L'Oceano Indiano settentrionale è diventato almeno il 10% più acido dell'Oceano Atlantico e del Pacifico, a causa della sua configurazione geografica. L'Oceano Indiano è infatti separato dall'Oceano Artico, e la chimica del nord del suo bacino è influenzata dai fiumi che drenano l'importante continente eurasiatico, oltre che dalle piogge monsoniche.
Il pH degli oceani varia maggiormente nelle fredde acque della Siberia, dell'Alaska, del Pacifico nord-occidentale e dell'Antartide. In primavera e in estate, le imponenti fioriture planctoniche assorbono parte della CO 2presente nell'acqua, riducendo l'acidità. In inverno, invece, l'acidità aumenta per la risalita di acqua ricca di CO2 . profondità oceaniche.
Uno studio pubblicato su giugno 2015, condotto dai ricercatori dell'LSCE, indica che tra il 1800 e il 2001 il Mediterraneo ha assorbito tra 1 e 1,7 Gt di carbonio (miliardi di tonnellate) di origine antropica. Ciò ha comportato in media una diminuzione del pH di 0,08 unità o un aumento dell'acidità del 20%. Questa variazione è simile all'evoluzione degli oceani aperti, sebbene l'assorbimento di CO 2antropogenico dal Mediterraneo è più intenso lì. D'altra parte, il tasso di acidificazione dei fondali del Mediterraneo è superiore a quello degli oceani profondi, a causa del loro rapido rinnovamento, come nel Golfo del Leone.
Lo studio di un'area vicino al Vesuvio, nel Mediterraneo, sottoposta a un pH paragonabile a quello previsto per il 2100 mostra un calo del 70% della biodiversità degli organismi calcarei, spiega Gattuso. E un calo di circa il 30% nella diversità di altri organismi.
pH delle acque superficiali (anni '90)
Alcalinità contemporanea
pressione antropica legata alla CO 2 (anni '90)
Inventario verticale CO2 2 (anni '90)
Carbonio inorganico totale contemporaneo
Carbonio inorganico totale preindustriale
CFC-11 (contemporaneo)
CFC-12 (contemporaneo)
( AOML (en) ) tasso di CO 2 in situ/ sensore (SAMI-CO 2) (studio sui coralli / NOAA )
( PMEL ) CO 2 di misuranegli studi di acidificazione ( NOAA )