Закисление океана, которое происходит повсеместно из-за роста концентрации углекислого газа в атмосфере и воде, перешло планетарную границу устойчивости. В большей части мирового океана оно перекрывает эту границу с учетом погрешности, но в высоких широтах вышло и за ее пределы. В низких же широтах по сравнению с доиндустриальным уровнем слишком кислыми стали 43 процента вод, в которых могут обитать кораллы. Такие выводы содержит статья, опубликованная в журнале Global Change Biology.
В 2009 году экологи предложили концепцию планетарных границ — рубежей, при пересечении которых биосфера становится неустойчива к антропогенному стрессу. Такие пределы были описаны для девяти процессов и явлений: изменения климата, утраты биоразнообразия, нарушения биогеохимических циклов азота и фосфора, закисления океана, истощения озонового слоя, исчерпания запасов пресной воды, землепользования (преимущественно изъятия природных земель под распашку), химического загрязнения окружающей среды и атмосферных аэрозолей (то есть изменения концентрации твердых частиц в воздухе). В 2009 году были пересечены три планетарные границы, а в 2023 году — уже шесть.
Закисление океана происходит из-за поглощения морской водой углекислого газа, концентрация которого растет в атмосфере. Оно приводит к понижению рН океана и снижению концентрации карбонат-ионов, что опасно для организмов-кальцификаторов, которые используют карбонат кальция для построения наружного скелета — кораллов, ракообразных, некоторых моллюсков и огромного количества планктона. До нынешнего времени считалось, что закисление океана не перешло планетарную границу устойчивости, но близко к этому состоянию.
Ученые под руководством Хелен Финдли (Helen Findlay) из Морской лаборатории Плимута оценили актуальное состояние закисления океана. Они использовали спутниковые данные, результаты измерений с исследовательских судов и 14 математических моделей химии океана и атмосферы, чтобы отследить изменение показателя ΩArag — степени насыщения морской воды по отношению к арагониту — от поверхности до глубины 200 метров. Чем выше значение ΩArag, тем легче организмам-кальцификаторам извлекать из воды карбонат кальция для построения скелетов. Авторы приняли доиндустриальное (в данном случае до 1750 года) глобальное среднее значение показателя равным 3,51±0,065.
Согласно новой оценке на текущий момент среднее ΩArag мирового океана составляет 2,90 ± 0,06, что на 16 процентов ниже доиндустриального уровня. Планетарной границей, переход которой подрывает устойчивость биосферы, авторы предложили считать уровень 2,80 ± 0,05, и поскольку с учетом погрешностей эта отметка перекрывается уже сейчас, то границу можно считать фактически пересеченной.
В четырех из семи океанических бассейнов пересечение было однозначным: в арктических водах ΩArag был на 26,0 ± 15,2 процента, в северной акватории Тихого океана — на 22,1 ± 6,4 процента, на севере Атлантики — на 20,1 ± 6,5 процента и в Южном океане — на 21,8 ± 4,6 процента ниже доиндустриального уровня. В этих четырех регионах планетарная граница закисления океана была пройдена на 78-86 процентах площади поверхности, а в среднем по мировому океану — на 40 ± 9,7 процента площади поверхности.
При этом подповерхностные воды (ниже 10 и выше 200 метров глубины) пострадали от закисления еще сильнее, чем поверхностные — их ΩArag упал в среднем на 20 процентов. Нынешние темпы закисления несут опасность для многих групп организмов. Например, для кораллов оптимальное значение ΩArag составляет 3,5, но во всех трех важнейших для их распространения тропических регионах этот показатель уже ниже: в Индийском океане 3,45 ± 0,05, в центральной части Атлантики — 3,49 ± 0,04, в центральной части Тихого океана — 3,45 ± 0,05. По сравнению с 1750 годом из-за закисления океана кораллы в низких широтах уже лишились 43 процентов площади пригодных акваторий.
Кораллы уязвимы не только к подкислению воды, но и к повышению ее температуры. Оказалось, что это проблему можно частично решить с помощью селекции: скрещивая термоустойчивые кораллы Acropora digitifera, ученые смогли получить дочерние колонии, которые способны в среднем на неделю дольше выдерживать потепление воды на один градус, что может оказаться спасением во время морских волн жары.