Co drugi oddech?

Widziane z morza

Z listy zagrożeń związanych z postępującym globalnym ociepleniem, większość mieści się w naszych zdolnościach adaptacyjnych jako sprytnego gatunku. Niektóre adaptacje będą bolesne – na przykład wycofanie się z gęsto zaludnionej strefy brzegowej w miarę nieubłaganego podnoszenia poziomu morza czy masowe migracje z obszarów, gdzie nie da się uprawiać rolnictwa ani przeżyć bez kosztownego systemu klimatyzacji. Skutki innych zmian są trudniejsze do wyobrażenia – np. szeroko nagłośnione zakwaszanie oceanu, czyli spadek pH może mieć bardzo niejednoznaczny efekt. Po pierwsze, dotknie on tylko organizmy planktonowe wytwarzające cienkie skorupki wapienne (prawdopodobnie spadek ich liczebności będzie natychmiast zastąpiony przez inne nie używające węglanu wapnia mikroorganizmy), a po drugie opisywane są już mechanizmy ochronne (zmiana sposobu mineralizacji skorupki lub organiczne biofilmy chroniące szkielet), które można zaobserwować u organizmów występujących w obszarach obniżonego pH w morzu, w pobliżu wysięków gazów wulkanicznych.

Jest jednak inne zjawisko związane z ociepleniem w oceanie, nie tak znane, którego skutki są trudne do przewidzenia. To utrata tlenu, czyli tzw. deoksygenacja oceanu. Po raz pierwszy oficjalny dokument (tzw. White paper) na ten temat wydała grupa ekspertów z Europejskiej Rady Badań Morza w 2023 r., a w tej chwili trwa organizacja międzynarodowego konsorcjum i zbieranie funduszy na wielkie badania oceaniczne w tym zakresie.

W ostatnim czasie przechodzi do publicznej świadomości hasło „ocean zapewnia nam tlen do co drugiego oddechu” – to niedokładne stwierdzenie, bo oparte na chwilowej ocenie produkcji tlenu w przez fotosyntezę na lądach i w morzu. Tymczasem tak naprawdę większość zapasu tlenu w atmosferze została wyprodukowana dawno temu przez oceaniczny mikroplankton, a teraz korzystamy tylko z fragmentu tego zapasu. W efekcie można powiedzieć, że „ocean dał nam 75% tlenu”, co oznacza tlen oddany z morza do atmosfery dla wszystkich oddychających nim na lądzie stworzeń.

Tlen w dzisiejszej koncentracji nie był dostępny dla biosfery zawsze. Pojawił się, kiedy w płytkim oceanie około 1 mld lat temu ogromne ilości kolonijnych sinic przez miliony lat usuwały do atmosfery toksyczny dla nich pierwiastek. Poziom tlenu w atmosferze osiągnął rekordową wartość w karbonie, wtedy pojawiły się ogromne owady korzystające z łatwego dostępu do cennego gazu, ale również wielkie pożary podtrzymywane przez wysokie stężenie tlenu. Tlen z atmosfery i powierzchni morza, gdzie produkowały go planktonowe mikroorganizmy dostawał się do głębszych warstw oceanu (ale tu potrzebne jest fizyczne mieszanie wody z powietrzem) przez fale, a już natleniona warstwa powierzchniowa wody przez pionowe prądy morskie jest dostarczana w głąb oceanu.

Współcześnie kluczową rolę w natlenianiu oceanu odgrywa tzw. Globalny Pas Transmisyjny (The Global Conveyor Belt) powstający w obu obszarach polarnych, gdzie zapadają się w głąb wielkie ilości zimnej natlenionej ciężkiej wody, i powoli przemieszczając się w dół spadków dna opływają całą Ziemię, by wypłynąć na powierzchnię gdzie ogrzewają się i oddają pozostały tlen do atmosfery. Dzięki temu systemowi prądów morskich mamy żywy, natleniony ocean do największych głębi z fascynującymi organizmami żyjącymi w najbardziej niedostępnych otchłaniach. Tak jednak nie było przez całą historię życia w oceanie – wielkie wymierania w ordowiku, dewonie i w permie, kiedy wymarło ponad 80% fauny na ziemi (wówczas głównie morskiej) były spowodowane głównie przez spadek koncentracji tlenu w oceanie. Dziś znów obserwujemy zmniejszanie się ilości tlenu w morzu – spowodowane przez ocieplenie (w ciepłej wodzie gazy gorzej się rozpuszczają), dodatkowo ocieplenie powoduje powstawanie silnie uwarstwionych obszarów oceanu (ciepła mniej słona woda na powierzchni i zimniejsza, ciężka od soli woda w głębi). Widać to wyraźnie na Bałtyku, gdzie martwe beztlenowe strefy przy dnie rozszerzają się z roku na rok, ale też w tropikalnych obszarach oceanu, gdzie mieszanie pionowe jest utrudnione i napowietrzona woda z powierzchni nie dostaje się w głąb. Po komfortowym okresie zimnego i dobrze natlenionego oceanu, co zapewniły nam długie okresy zlodowaceń (plejstocen), wchodzimy w okres cieplarnianej Ziemi, gdzie gorące wilgotne dżungle będą mogły się rozwijać, ale na wielkich obszarach oceanu życie oparte na tlenie będzie kwitnąć tylko na powierzchni (tak dziś wygląda Morze Czarne – żywe i zdrowe na powierzchni i martwe w całej warstwie głębokiego dna). Oczywiście brak tlenu to nie wyrok na wszystkie organizmy głębinowe – te oparte na chemosyntezie i symbiotycznych bakteriach, żyjące w obszarach wulkanicznych, przetrwają. Pytanie stawiane teraz przed nowym programem badawczym – jak szybko i gdzie tlen będzie znikać z morza, jakie skutki wywrze to na gospodarkę człowieka?

Prof. Jan Marcin Węsławski