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CO2-Verfügbarkeit für Phytoplankton in Ozeanen und Auswirkungen des Klimawandels

CO2-Verfügbarkeit für Phytoplankton in Ozeanen und Auswirkungen des Klimawandels



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Durch Forschung habe ich gelernt, dass der Anstieg des atmosphärischen CO2 zunehmend den Säuregehalt des Meerwassers. Ich habe dann untersucht, wie sich dies auf das Phytoplankton auswirkt, und habe gelesen, dass es tatsächlich wärmeres Wasser ist abnehmend die Menge an CO2 im Wasser, die das Phytoplankton verwenden soll.

jetzt bin ich verwirrt warum viele Quellen behaupten, dass mehr atmosphärisches CO2 das Meerwasser saurer macht, gleichzeitig aber die Verfügbarkeit von CO2 für Phytoplankton abnimmt. Wie hängt das alles mit dem Klimawandel zusammen? Könnten Sie mir erklären, was passiert, oder mich auf Quellen verweisen, die es erklären?


Einer meiner Studenten in meiner Klasse für Umweltwissenschaften stellte mir diese Frage, und es schien sehr lohnenswert, die Fragen und Antworten bei Bio.SE zu veröffentlichen! [Anmerkung: Die Studentin hat sich nie mit ihren Informationsquellen bei mir gemeldet, daher kann ich sie hier leider nicht aufnehmen].


Kurze Antwort

Ich glaube nicht, dass CO2 Phytoplankton wird in absehbarer Zeit weltweit weniger verfügbar sein. Stattdessen glaube ich das Preise steigender CO .-Konzentrationen2 (und die daraus resultierenden chemischen Produkte) werden nicht auf ihrem derzeitigen Niveau gehalten.

Es gibt zwei Phänomene des globalen Wandels, die relevant sind:

  1. steigende Konzentrationen von atmosphärischem CO2 und
  2. steigende globale Temperatur.

Als CO2 Konzentration in der Atmosphäre zunimmt, wird die Diffusion auch im Meerwasser zu höheren Konzentrationen führen. Die Diffusionsgeschwindigkeit hängt von den relativen Konzentrationen von CO . ab2 in Luft und Wasser.

Steigende Temperaturen können diese Diffusionsrate ebenfalls auf zwei Arten beeinflussen:

  • Erhöhte atmosphärische Temperaturen führen zu höheren Oberflächenwassertemperaturen, was zu einer geringeren Wasservermischung (d. h. Ozeanschichtung) führt. Dadurch wird funktionell das Volumen reduziert, in das CO2 kann diffundieren und verlangsamt daher die Diffusionsgeschwindigkeit. (aber nicht verringern die Menge an gelöstem CO2).

  • Erhöhte Temperaturen verringern oft die Löslichkeit von Gasen in Wasser, und diese verringerte Löslichkeit kann zum Ausgasen von CO . führen2. Eine verringerte Durchmischung der Schichten kann jedoch zu weniger Auftrieb und daher weniger Ausgasung führen.

Solange die globalen Ozeantemperaturen nicht zu warm werden und atmosphärisches CO2 nicht zu niedrig wird, scheint es, dass das oben Gesagte zu einer globalen Nettoverlangsamung von CO . führt2 Aufnahme in die Ozeane, aber keine Umkehrung (d. h. Verlust von CO2). Mit anderen Worten, ich glaube nicht an absolutes CO2 Die Verfügbarkeit von Phytoplankton wird abnehmen, aber nur die Bewertung der weiter erhöhten Verfügbarkeit sinken.

  • Obwohl solche Abnahmen vielleicht als lokale Phänomene erlebt werden könnten?

Lange Antwort

Mir ist nicht sofort klar, was du meinst. Ich werde versuchen, mit einigen Dingen zu reagieren, die mir in den Sinn kommen. Meine Antwort ist hauptsächlich biogeochemischer Natur, daher lade ich andere ein, dies gegebenenfalls physiologisch anzugehen.

Sind Sie sicher, dass Sie nichts falsch gelesen haben und es wirklich das sinkende CO . ist32- von denen du gelesen hast? (siehe hier). Angenommen, dies ist nicht der Fall, lesen Sie weiter…

Erhöhte Temperaturen können die Absorption verringern Bewertung von CO2

Alternativ lesen Sie vielleicht, dass das Wasser, wenn sich die Ozeane erwärmen, absorbieren weniger CO2 (wie im Die Absorptionsrate wird sinken).

Dies liegt daran, dass sich warmes Wasser nicht so gut mit kühlerem unterem Wasser vermischt, sodass Sie am Ende Schichten erhalten, die sich nicht vermischen (Schichtung genannt). Schließlich sättigt sich die Oberflächenschicht mit CO2 und kann nicht aufnehmen mehr aus der Atmosphäre. Es ist nicht so, dass diese oberste Wasserschicht hat weniger CO2, sondern dass es so gesättigt wird, dass es nicht mehr aufnehmen kann (dadurch die Absorptionsrate ablehnen).

  • Unter weniger warmen Bedingungen sind die "Schichten" von Wasser nicht so unterschiedlich in der Temperatur, und so kann es zu einer stärkeren Vermischung der Schichten kommen. Dadurch wird all das CO2 das an der Oberfläche absorbiert wird, kann in tiefere Wasserschichten ausgetauscht werden, wo es länger gespeichert wird. Mit anderen Worten, bei kühleren Oberflächentemperaturen (und damit stärkerer Durchmischung der Schichten) ist die Wassermenge, die CO . aufnehmen kann,2 ist nicht mehr nur die Oberfläche, sondern eine viel "dickere" Wasserschicht. Ergebnis: mehr CO2 absorbiert.

Eine Erhöhung der Temperaturen kann also aufgrund einer stärkeren Schichtung (Schichtung) zu einer geringeren Vermischung des Wassers führen, was dazu führt, dass weniger Wasser im Ozean zur Verfügung steht, um das CO . aufzunehmen und zu halten2. Dies bedeutet, dass als atmosphärisches CO2 weiter zunimmt, wird die sich nicht vermischende Oberflächenschicht des Ozeanwassers (die mit CO . gesättigt wird)2 irgendwann) mit immer mehr CO . nicht mithalten können2 in der Luft. Infolgedessen wird der Ozean in seiner Fähigkeit, das ständig steigende CO . zu "puffern", nachlassen (und möglicherweise sogar versagen).2 in der Luft. Dies würde bedeuten, dass der CO .-Gehalt2 in der Luft wird schneller zunehmen (da immer weniger davon von den Ozeanen aufgenommen wird).

Was das Phytoplankton betrifft (das sich in dieser obersten Wasserschicht befindet), führt diese Schichtung nicht direkt zu weniger CO2 Verfügbarkeit für sie. Als atmosphärisches CO2 steigt, so auch die Menge in dieser obersten Wasserschicht. Die Steigerungsrate von CO2 Die Konzentration wird sich nur verlangsamen, bis ein Sättigungspunkt erreicht ist, aber die absoluten Werte werden nicht abnehmen.

  • Beachten Sie jedoch, dass Phytoplankton dazu neigt, in Gebieten mit hohem Nährstoffgehalt (d. h. Auftriebszonen) zu gedeihen. Eine geringere Durchmischung von Wasser verringert den Auftrieb von nährstoffreichem, kühlerem Untergrundwasser. Eine geringere Durchmischung (d. h. mehr Schichtung) würde daher wahrscheinlich zu einem Rückgang der Phytoplankton-Abundanz aufgrund einer verringerten Nährstoffverfügbarkeit führen. (Siehe hier). Vielleicht hängt diese verminderte Nährstoffverfügbarkeit (die den Verlust von Kohlenstoffquellen einschließen würde) mit dem zusammen, was Sie meinen?

Lesen Sie hier für weitere Gedanken: https://earthobservatory.nasa.gov/features/OceanCarbon

Erhöhte Temperaturen können CO . senken2 Löslichkeit

Angesichts all dessen ist die Löslichkeit von CO2 im Wasser tut sinkt mit steigender Temperatur (Rohdaten siehe hier). Dies deutet darauf hin, dass sich ein gewisser Anstieg der globalen Temperaturen auf CO . auswirken könnte2 Konzentration im Meerwasser.

  • Die Ursache für diese verringerte Löslichkeit bei erhöhter Temperatur liegt im Ungleichgewicht eines Gleichgewichtszustands der freien Energie, die zum Auflösen/Entgasen von Gasen in/aus Wasser erforderlich ist. Seit der Auflösung von CO2 in Wasser ist eine exotherme Reaktion (d. h. eine, die Wärme freisetzt), jede Wärmezufuhr führt zu einer stärkeren Begünstigung der Gegenteil endotherme Reaktion (in diesem Fall Freisetzung gelöster Gase). Chemisch ausgedrückt liefert die hinzugefügte Wärme der Lösung Energie, um die Anziehungskräfte zwischen dem CO . zu überwinden2 und die Lösungsmittelmoleküle (d. h. Wasser). Das Ergebnis ist eine verminderte Löslichkeit. Siehe hier und hier für weitere Erklärungen. (Der Partialdruck von Gasen wird auch durch erhöhte Temperaturen beeinflusst, daher könnte die Untersuchung des Henry-Gesetzes auch für Ihre Forschung von Bedeutung sein. (Dieser Link, den ich gefunden habe, erklärt schnell ein bisschen die Physik / Chemie).)

    • Um dies alles noch weiter zu verkomplizieren, müssen jedoch nicht alle CO2 vom Meerwasser absorbiert wird, bleibt als Kohlendioxid zurück. Vieles davon unterliegt Reaktionen zu Kohlensäure, Karbonat usw. (siehe hier). Dies bedeutet, dass der Gleichgewichtszustand komplexer zu modellieren oder zu verstehen ist, als diese Effekte auf CO . einfach zu untersuchen2 in Wasser in einer kontrollierten Laborumgebung.

Diese Tatsache der Löslichkeit in Kombination mit der Vermischung der darüber liegenden Schichten ist der Grund, warum polare Wässer dazu neigen, absorbieren mehr CO2 und äquatoriale Gewässer neigen dazu, abgeben mehr CO2

Von http://www.carboeurope.org/education/CS_Materials/CO2solubility.pdf:

In den Weltmeeren fungieren der Nordatlantik und der Südozean als wichtige CO .-Senken2 weil sie kälter sind. Hinzu kommt, dass kaltes Wasser dichter ist als warmes Wasser, wodurch es absinkt. Das an der Oberfläche aufgenommene Kohlendioxid kann durch Konvektion effektiv in die tieferen Gewässer transportiert werden, daher das CO2 wird in den unteren Schichten des Ozeans gespeichert.

Andererseits neigen warme äquatoriale Gewässer dazu, CO . freizusetzen2 in die Atmosphäre. In diesen Regionen Auftrieb von CO2-reiches Tiefenwasser kommt vor. Wenn das Wasser die Oberfläche erreicht, wird es erwärmt, wodurch die Gaslöslichkeit sinkt, was zur Entgasung von CO . führt2 .

  • Beachten Sie jedoch, dass bei einer größeren Wasserschichtung (d. h. weniger mischen) wie oben beschrieben, könnte ein solcher Auftrieb tatsächlich Ablehnen. Dies würde dazu führen, dass mehr CO . eingeschlossen wird2 in kühleren Gewässern, anstatt diese Gewässer zu erwärmen, wenn sie an die Oberfläche steigen und das CO . ausgasen2 zurück in die Atmosphäre. (Wir werden nicht einmal anfangen zu diskutieren, wie sich die Meeresströmungen im Allgemeinen durch Temperaturänderungen auswirken werden…).

  • Hinzufügen noch komplizierter, wenn das Wasser warm wird, schmilzt Eis, was (zumindest vorübergehend) zu erhöht Mischen von Meerwasser!! (siehe hier). Wenn der Temperaturabfall durch die Eisschmelze groß genug ist, um der erhöhten Oberflächentemperatur entgegenzuwirken, könnte möglicherweise für einige Zeit eine stärkere Vermischung und Ausgasung auftreten.

Endergebnisse

Was bedeutet das alles für den Klimawandel? Nun, als atmosphärisches CO2 zunimmt, werden die Ozeane saurer (aufgrund von Kohlensäure). Mit anderen Worten, wenn wir die Temperatur konstant halten, wird mehr atmosphärisches CO2 bedeutet mehr Ozean CO2. (Sie können das aus meinen vorherigen beiden Links sehen - wieder hier (zeigt die CO2-Konzentration des Ozeans auf der Y-Achse) und hier).

Wenn sich die Erde jedoch erwärmt, werden sich die Wassertemperaturen erwärmen. Dies bedeutet weniger Vermischung und damit weniger Netto-CO2 Absorption. Es bedeutet auch, dass das wärmste Oberflächenwasser nicht so viel CO . enthält2 aufgrund seiner reduzierten Löslichkeit, was zu einer stärkeren "Ausgasung" einiger CO . führt2. Die Kombination dieser beiden Dinge bedeutet im Wesentlichen, dass der CO .-Gehalt2 Der Anstieg der Atmosphäre wird sich wahrscheinlich beschleunigen.

Aber was sind die Nettoauswirkungen auf die Ozeane? (und damit auf Plankton)

Nun, in Bezug auf die Ozeane selbst gibt es wahrscheinlich einen berechenbaren "Kipppunkt", bei dem die höhere CO .-Konzentration2 in der Atmosphäre (und damit erhöhter Diffusionsdruck) wiegt die reduzierte Löslichkeit von CO . nicht auf2 (aufgrund höherer Temperaturen und weniger Mischen). Bei welcher Temperatur auch immer dieser Kipppunkt auftritt, dann gehe ich davon aus, dass das CO2 in den Ozeanen kann/wird abnehmen statt zunehmen. In Wirklichkeit bewegen sich Gase jedoch ständig zwischen Atmosphäre und Ozean hin und her, daher ist es unwahrscheinlich, dass das Meerwasser so warm wird, dass es eine Nettobewegung aus dem Wasser gibt, aber wahrscheinlich nur eine Abnahme der weiteren Absorptionsrate.

Wenn das Phytoplankton in einer besonders warmen Meeresregion lebt, ist es auf lokaler Ebene möglich, dass die Ausgasung von CO2 steigt in diesen Regionen aufgrund der verringerten Löslichkeit, wie zuvor beschrieben. Wenn jedoch die CO .-Konzentration2 in der Atmosphäre und die Temperatur der Atmosphäre steigen beide weiter an, dann würden diese Effekte (zumindest teilweise) die erhöhte Ausgasung durch reduziertes CO . zunichte machen2 Löslichkeit. Auch hier ist es viel zu kompliziert zu modellieren, wann dies geschehen würde, als dass ich es für diesen Beitrag herausfinden könnte, aber ich bin sicher, wir haben Experten, die an der Berechnung dieses "Kipppunkts" arbeiten, während wir sprechen.

  • Auch hier ist das größere Problem für das Phytoplankton wahrscheinlich der reduzierte Auftrieb von nährstoffreichem Wasser aufgrund einer stärkeren klimabedingten Schichtung der Ozeansäule.

Abschließende Gedanken

Gegeben alle dieser Erklärung legt die Eiskernforschung von Pedro, Rasmussen und van Ommen (2012) (hier zusammengefasst) nahe, dass nach nur wenigen hundert Jahren der Erwärmung CO2 In Eisbohrkernen scheinen die Konzentrationen abzunehmen. Dies könnte darauf hindeuten, dass möglicherweise eine Nettofreisetzung von CO2 ist innerhalb von hundert Jahren möglich. Auch dieser "Kipppunkt" ist wahrscheinlich berechenbar, aber es ist zu kompliziert, um es für einen Stackaustausch-Beitrag herauszufinden ;p.

Weitere Lektüre:

Basu, S. und Mackey, K.R., 2018. Phytoplankton als Schlüsselmediatoren der biologischen Kohlenstoffpumpe: Ihre Reaktionen auf ein sich änderndes Klima. Nachhaltigkeit, 10(3), S.869.

Hülseet al. (2017)Verstehen der Ursachen und Folgen der Variabilität des marinen Kohlenstoffkreislaufs in der Vergangenheit durch Modelle. Erdwissenschaftliche Übersichten, 171, S. 349-382.


COP21 warnt vor dem bösen Zwilling der globalen Erwärmung - der Versauerung der Ozeane

Die Delegierten der COP21 wurden heute gewarnt, dass neben der Erwärmung der Atmosphäre auch der parallele Trend zur Versauerung der Ozeane ähnlich tiefgreifende Herausforderungen birgt.

Die fortschreitende Versauerung der Meere wird durch dieselben Veränderungen verursacht, die die globale Erwärmung verursachen. Die Aufnahme von Kohlendioxid in die Meeresumwelt macht diese saurer.

Dieser grundlegende Wandel in der Meereschemie verursacht eine Reihe von ökologischen Auswirkungen, ist aber in Bezug auf die Auswirkungen auf eine Reihe von schalenbildenden Organismen besonders wichtig.

Laut einer neuen Studie, die letzte Woche in Natur Geowissenschaften. Diese winzigen Tiere sind eine wichtige Nahrungsart für Fische und Vögel, daher könnte ihr Verlust oder ihre verminderte Fülle weitreichende Auswirkungen haben.

Es gibt Präzedenzfälle - aber man muss weit zurückgehen!

Die massive CO-Injektion2 die auf das Industriezeitalter folgte, hat bereits zu Bedingungen geführt, die es auf der Erde wahrscheinlich seit Millionen von Jahren nicht gegeben hat, und vielleicht auch nicht seit dem Aussterben der Dinosaurier vor etwa 65 Millionen Jahren.

Alexander MacDonald, Direktor des Earth System Laboratory der US National Oceanic and Atmospheric Administration in Boulder Colorado, hat Forschungsinteressen, die sich mit der Ozeanversauerung befassen – und er sagt, wir sollten uns große Sorgen machen, was vor sich geht: "Es gibt Präsidenten für die Versauerung im Paläo-Rekord, aber du musst weit zurückgehen."

Er weist darauf hin, dass fast alle der sechs großen Massensterben, die im Fossilienbestand aufgezeichnet wurden, mit erhöhtem Kohlendioxid und saureren Ozeanen verbunden waren, aber er weist darauf hin, wie das "Alles verlief langsamer als jetzt. Wir erhöhen das Kohlendioxid extrem schnell, und es ist ziemlich gefährlich."

Die wichtigste biologische Wirkung beruht auf der Fähigkeit der Organismen, von Korallen bis Austern und von Meeresschmetterlingen bis hin zu schalenbildenden Phytoplankton, die Exoskelette herzustellen, die sie für ihren Lebenszyklus benötigen.

Wenn sich Kohlendioxid in Meerwasser löst, verbindet es sich mit Wasser zu Kohlensäure (H2CO3). Kohlensäure besteht aus schwachen chemischen Bindungen, so dass sie schließlich zerfällt und Wasserstoffionen (H+) zusammen mit Karbonat (CO .) in die Ozeane freisetzt3=) und das weitaus häufigere Bicarbonat (HCO3-).

Meereslebewesen von Korallen über Schnecken bis hin zu Plankton bauen ihre Schalen aus gelösten Calcium- und Bikarbonat-Ionen - ein Prozess, bei dem tatsächlich CO . freigesetzt wird2 zurück ins Meerwasser.

MacDonald weist darauf hin, dass die Biologie schwieriger vorherzusagen ist als die Chemie, sagt aber: „Die Sorge ist, dass wir den unteren Teil der Nahrungskette beeinflussen, wenn wir den Kalziumkarbonatspiegel verändern, der für die kleinen Meeresbewohner, die Muscheln herstellen, wie Phytoplantkton usw und die Fischerei erheblich beeinträchtigen."

Es besteht auch die Gefahr, dass die Versauerung letztendlich die Fähigkeit der Ozeane beeinträchtigt, Kohlendioxid aufzunehmen.

Ein Drittel unserer CO2-Emissionen ist in den Ozeanen gelandet

Seit Beginn der industriellen Revolution wurde etwa ein Drittel des von uns emittierten Kohlendioxids von den Ozeanen aufgenommen und ein Großteil davon in die Tiefsee aufgenommen, indem es in die Biomasse mariner Organismen aufgenommen wurde, sagt MacDonald:

"Es gibt etwas, das die biologische Pumpe genannt wird und einige der Muscheln, die entstehen, sinken ab, und so produzieren wir Kalkstein und Kreide. Wenn der obere Ozean an diesen Arten verarmt, wird sich das gesamte Ökosystem verändern."

Tatsächlich wurde kürzlich im Nordatlantik eine große Veränderung festgestellt, wo Coccolithophoren – karbonatschalenbildendes Phytoplankton, das reichlich in Kreide vertreten ist – in den letzten 45 Jahren um das Zehnfache zugenommen haben. Aber Wissenschaftsnachrichten Anmerkungen:

"Dieses Ergebnis war diametral entgegengesetzt zu dem, was Wissenschaftler erwartet hatten, da Coccolithophoren ihre Platten aus Kalziumkarbonat herstellen, was schwieriger wird, wenn der Ozean saurer wird und der pH-Wert sinkt."

Und während dies zeigt, dass Coccolithoporen unter höherem CO .-Gehalt unerwartet gedeihen2, es ist keine so gute Nachricht, da es tatsächlich die Fähigkeit der Ozeane verringert, CO . aufzunehmen2 aus der Atmosphäre. Es ist auch eine schlechte Nachricht für Kieselalgen – Phytoplankton mit Silikathülle, das eine wichtige Nahrung für Fische und effiziente Transporter von Ozeankohlenstoff in die Tiefe ist –, da ihr Vorkommen abgenommen hat.

Inmitten so vieler Unbekannter, bekannter und Unbekannt, am besten auf Nummer sicher gehen

Dies veranschaulicht vor allem die unvorhersehbaren und schlecht untersuchten Funktionsweisen der Ozeanökologie, von denen wichtige klimatische Ergebnisse abhängen. Selbst einfache Fragen wie "Was frisst Coccolithophores?" - diejenigen, deren Vorkommen im Nordatlantik sich gerade verzehnfacht hat - bleiben unbeantwortet.

Daher gibt es hier auf der COP21 große Bedenken hinsichtlich der Angemessenheit der Verpflichtungen, die auf dem Tisch liegen, um eine maximale Temperaturerhöhung von zwei Grad zu erreichen. Auch Experten äußern Besorgnis über die Auswirkungen auf die Meere.

„Wir müssen Kohlendioxid wirklich bremsen, und zwar sehr schnell. Diese Auswirkungen werden bereits sehr groß und es gibt große Unsicherheiten, wie sich das unter anderem auf die Lebensmittelproduktion auswirken wird. Um das in den Griff zu bekommen, müssen wir wirklich aggressiv werden.“ ", sagt MacDonald.

Einige Lebewesen werden die gegenwärtigen Veränderungen wahrscheinlich überleben, darunter einige der ältesten vielzelligen Organismen der Erde. Sie haben mehrere Massenaussterben überlebt, aber ob ihr Anstieg in einem sinkenden Ozean für uns und den Rest des Lebens gut ist, ist eine andere Sache.

MacDonald drückt es so aus: "Ein Ozean voller Quallen wird kein Ozean sein, der für Menschen sehr freundlich ist."


WIE VIEL KOHLENDIOXID KÖNNEN WIR IN DEN TIEFEN OZEANEN EINSCHLIESSEN?

Die natürliche Meeresbiologie kann dazu beitragen, Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen, indem sie es in Oberflächenalgen einfängt, die auf den Meeresgrund sinken. Das ist der Forschungsschwerpunkt von zwei Wissenschaftlern der Columbia University. Diese Studien kamen zu dem Schluss, dass in der Vergangenheit eine Eisendüngung der Ozeane um die Antarktis stattgefunden hatte, um die Kohlenstofffalle zu beschleunigen, und dass dies erneut passieren könnte, wenn Eisschilde aufbrechen und Gletscher schmelzen.

Und die beiden Forscher des Lamont-Doherty Earth Observatory in Columbia – Kassandra Costa und Jennifer Middleton – spekulieren, dass die Aussaat des Ozeans mit Eisen eine stärkere Kohlenstoffaufnahme stimulieren könnte.

Laut Costa stellt der hohe Nährstoffgehalt in der pazifischen Subarktis – dem Gebiet unter der Küste Alaskas und Sibiriens – eine „ungenutzte biologische Kapazität“ für den Anbau von Phytoplankton und das Einfangen eines Teils des atmosphärischen Kohlenstoffs dar. Middletons Forschung bezieht sich auf den Südlichen Ozean (oder Antarktischen Ozean), der ebenfalls reich an Nährstoffen ist, aber einen Schlüsselbestandteil fehlt, um reichlich kohlenstoffverbrauchendes Plankton zu produzieren: Eisen.

Ozeanwasser absorbieren einen Großteil des Kohlendioxids in der Luft aus der Emission fossiler Brennstoffe, einer Kohlenstoffsenke, die dazu beigetragen hat, den Anstieg der Lufttemperatur auf der ganzen Welt zu mäßigen, aber Stürme mit wärmerem Wasser angeheizt und Korallenriffe und Meereslebensräume mit versauerndem Wasser verändert hat. Aber die biologische Falle würde den Kohlenstoff dauerhaft im Meeresboden vergraben.

Die Grundlagenforschung dieses Prozesses ist den Klimaforschern seit mehreren Jahrzehnten bekannt: Würden weniger produktive Teile des Ozeans künstlich mit Eisen besät, könnten die daraus resultierenden Algenblüten einen Einfluss auf die Entfernung von atmosphärischem Kohlendioxid haben.

Middleton, die im vergangenen Dezember ihre Postdoc-Forschung in Lamont-Doherty begann, erklärte auf der jährlichen Comer Climagte-Konferenz im Herbst, dass die Meeresoberfläche aufgrund ihres Nährstoffgehalts in Breitenbänder unterteilt ist, die wiederum teilweise mit Geographie. In den Tropen weht Staub aus den kontinentalen Wüsten wie der Sahelzone und der Sahara in den Atlantik.

„Die Aufzeichnungen, die wir uns ansehen und das vergangene Klima aufbauen, zeigen, dass es wahrscheinlich einen Einfluss von erhöhtem Eisen und erhöhter biologischer Produktivität auf den Kohlenstoffexport gibt“, sagt Middleton. "Aber dies sind über viel längere Zeitskalen und das in den Ozean gekippte Eisen hält Jahrzehnte, Hunderte oder sogar Tausende von Jahren."

Middleton sagt, dass aktuelle Studien bewiesen haben, dass wir Eisen verwenden können, um Kohlendioxid in Gegenwart von Algen in organisches Material umzuwandeln, aber es ist weniger sicher, wie viel davon aus dem Ökosystem absinken wird. „Die modernen Studien sind nützlich“, sagt Middleton, „aber wir brauchen ein bisschen mehr Informationen, um zu wissen, ob dies eine nachhaltige langfristige Lösung ist.“

In der Vergangenheit glauben Wissenschaftler, dass etwa 40 ppm Kohlendioxid in den tiefen Ozeanen gespeichert wurden. Eine aktuelle Studie veröffentlicht in Grenzen in der Meereswissenschaft Schätzungen zufolge könnte die Düngung der Ozeane jetzt über einen Zeitraum von etwa 100 Jahren etwas weniger als das speichern. Die Menge an Kohlendioxid, die dieser Prozess aus der Atmosphäre entfernen könnte, wird jedoch durch andere Nährstoffe begrenzt, die die Algen benötigen, und der atmosphärische Kohlendioxidgehalt hat bei den Emissionen fossiler Brennstoffe 400 ppm überschritten. Kohlendioxid, ein Treibhausgas, das Wärme in der Atmosphäre speichert, ist ein Thermostat für die globale Erwärmung.

Geologische Aufzeichnung von Nährstoffen im Nordpazifik. (Foto mit freundlicher Genehmigung von Kassandra Costa) Erhöhter Nährstoffgehalt im Nordpazifik. (Foto mit freundlicher Genehmigung von Kassandra Costa)

Anfang dieses Monats hat der IPCC eine weitere dramatische Erinnerung daran geliefert, dass die Unsicherheit über den katastrophalen globalen Klimawandel schrumpft – und damit auch der Zeitrahmen, den wir haben, um ihn zu kontrollieren. Da der notwendige atmosphärische Kohlenstoffabbau in kurzer Zeit nur schwer zu erreichen ist, haben einige Wissenschaftler auf Geo-Engineering oder die Manipulation der Umwelt durch den Menschen als Lösung hingewiesen. Die künstliche Aussaat des Ozeans mit Eisen ist eine Form davon, obwohl das am häufigsten diskutierte Projekt die Aussaat der Erdatmosphäre mit Aerosolen ist, die der Erwärmung durch Treibhausgase entgegenwirken.

Der „Großvater“ der Klimawissenschaft, Wally Broecker von der Columbia University, der in den 1970er Jahren den Begriff „globale Erwärmung“ geprägt hat, sagt, dass er glaubt, dass irgendeine Form von Geo-Engineering, höchstwahrscheinlich die atmosphärische Option, zumindest unvermeidlich sein könnte Teil der Klimaschutzlösung.

„Ich glaube, wir stecken fest“, sagt Broecker. „Wir werden dieses CO2 auf keinen Fall in kurzer Zeit aus der Atmosphäre entfernen. Auf keinen Fall werden wir die Energieerzeugung aus fossilen Brennstoffen in kurzer Zeit um den Faktor 10 senken.“ Also, was wirst du tun? „Gibt es einen magischen Schalter, den du ziehst? Boom! Wir hören auf, CO2 zu produzieren und die Erde kühlt sich ab und sie erwärmt sich nicht mehr? Vergiss es!"

Glaziologe Richard Alley spricht während der Comer-Klimakonferenz 2018

Broecker hilft jedes Jahr bei der Organisation der Comer Conference. Richard Alley, ein weiterer Organisator und Glaziologe an der Penn State, ist der Autor von „Earth: The Operators Manual“, dem Titel sowohl des Buches als auch einer PBS-Miniserie. Alley sagt, er mache sich jedoch Sorgen über mögliche negative Auswirkungen der Eisendüngung der Ozeane. „Man kommt nicht weit, bis man die Biologie des Ozeans verändert hat“, sagt Alley. „Man fängt an manchen Stellen an Sauerstoff zu verlieren, und es kommt wieder hoch – Lachgas oder so etwas ausstoßend, und Sie haben das Problem nicht wirklich gelöst.“

Trotz der Neuheit vieler Vorschläge, den Planeten als Lösung für den Klimawandel zu gestalten, glaubt Alley, dass die beste langfristige Lösung darin besteht, die Emissionen von Kohlendioxid in die Atmosphäre zu stoppen. „Meine persönliche Meinung nach den bisherigen Forschungsergebnissen ist, dass der einfachste Weg wirklich der Übergang zu einem nachhaltigen Energiesystem ist“, sagt er.

Alley fügt hinzu, dass der Ausbau alternativer Energiesysteme einen Boom für die Wirtschaft verspricht.

Foto oben: Könnten solche Gewässer mit Eisen angesät werden, um Algen zu züchten? Foto mit freundlicher Genehmigung von Jennifer Middleton.


Der Kampf gegen degradierte Ozeane könnte die Klimakrise mildern – Bericht

Die Eindämmung der Überfischung und der Plastikverschmutzung der Ozeane könnte dazu beitragen, den Klimanotstand zu bewältigen, indem der degradierte Zustand der größten Kohlenstoffsenke der Welt verbessert wird, heißt es in einem Bericht.

Die Ozeane absorbieren sowohl die überschüssige Wärme, die durch unsere Treibhausgasemissionen erzeugt wird, als auch Kohlendioxid selbst, was dazu beiträgt, die Auswirkungen des Klimachaos zu verringern. Aber wir stoßen schnell an die Grenzen der Aufnahmekapazität der Ozeane, da unsere Plünderung des Meereslebens lebenswichtige Ökosysteme und den natürlichen Kohlenstoffkreislauf stört.

Die Schaffung von Meeresschutzgebieten und die Ausarbeitung eines neuen Vertrags zum Schutz der Ozeane mit dem Ziel, bis 2030 mindestens 30 % der Ozeane zu schützen, könnte laut dem Bericht mit dem Titel Heißes Wasser: die Klimakrise viele Gebiete gesund machen und die globale Erwärmung bekämpfen und die dringende Notwendigkeit des Meeresschutzes, veröffentlicht von Greenpeace International am Mittwoch.

Phytoplankton wie beispielsweise Algen wandeln gelöstes Kohlendioxid in organischen Kohlenstoff um, der dann Teil der Nahrungskette ist. Nach und nach sinkt ein Teil davon auf den Meeresboden, wo es im Sediment vergraben wird. Ohne die damit verbundene biologische Kohlenstoffpumpe wären die Kohlenstoffkonzentrationen in der Atmosphäre heute nach Schätzungen, die in dem Bericht zitiert werden, um etwa 50 % höher.

Plankton aus dem Ärmelkanal, Großbritannien. Foto: FLPA/Alamy

Krill – kleine Krebstiere – sind auch ein wichtiger Bestandteil des Kohlenstoffkreislaufs in den Meeren, wenn sie sich durch die Ebenen des Ozeans bewegen, und spielen eine große Rolle in der Ernährung größerer Arten. Aber die Krillpopulationen sind seit den 1970er Jahren aufgrund von Umweltverschmutzung, Überfischung und dem Klimawandel langfristig zurückgegangen.

Auch das Meeresleben am anderen Ende der Skala spielt eine wichtige Rolle. Laut Greenpeace speichern große Bartenwale schätzungsweise 910 Millionen Tonnen weniger Kohlenstoff als vor Beginn des kommerziellen Walfangs.

„Die Biologie des Ozeans ist einer unserer besten Verbündeten im Kampf gegen den Klimawandel“, sagte Louisa Casson, Meeresaktivistin bei Greenpeace UK. „Aber die Übernutzung und unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen haben unseren Ozean an den Rand des Zusammenbruchs gebracht. Meeresschutz ist Klimaschutz – wenn wir unseren Ozean retten können, kann er uns retten.“

Der Weltklimarat hat kürzlich in seinem ersten Bericht, der sich ausschließlich auf die Meeresumwelt konzentriert, auf die Gefahren hingewiesen, denen die Ozeane durch das Klimachaos ausgesetzt sind. Das schlug auch Alarm wegen der Ozeanversauerung. Die Meere sind heute etwa 26 % saurer als in vorindustriellen Zeiten, mit schädlichen Auswirkungen insbesondere auf Schalentiere.

Ozeane sollen ein zentrales Thema beim UN-Klimagipfel in Madrid sein, wo die Regierungen nun über Fortschritte beim Pariser Klimaschutzabkommen diskutieren. Die COP25, wie das Treffen genannt wird, sollte in Chile stattfinden, einem Land mit einer Küstenlinie von mehr als 4.000 km und einer starken Abhängigkeit von den Ozeanen. Aufgrund politischer Unruhen wurde die COP25 jedoch von Santiago nach Spanien verlegt.

Der Schutz der Ozeane kann auch dazu beitragen, Küstengemeinden widerstandsfähiger gegen die Auswirkungen des Klimachaos zu machen. Mangroven und Korallenriffe können als Barriere für Sturmfluten dienen, dennoch werden Mangrovensümpfe zerstört, um Platz für kommerzielle Fischerei zu schaffen, und Korallenriffe werden durch steigende Temperaturen gebleicht. Den Kreislauf der Zerstörung zu stoppen, könnte dazu beitragen, die Auswirkungen des Anstiegs des Meeresspiegels und der heftigeren Stürme zu verringern, die durch die globale Erwärmung erwartet werden.

Greenpeace forderte auch ein Verbot des Tiefseebergbaus, der durch technologische Innovationen wirtschaftlich machbar wird, aber weitgehend unreguliert bleibt.

Dieser Artikel wurde am 4. Dezember 2019 geändert, da Krill Krebstiere sind und keine Fischart, wie in einer früheren Version angegeben. Dies wurde korrigiert.


Das Abladen von Eisen auf See kann Kohlenstoff jahrhundertelang vergraben, zeigt eine Studie

Das Ablassen von Eisen ins Meer kann Kohlendioxid jahrhundertelang vergraben und möglicherweise dazu beitragen, die Auswirkungen des Klimawandels zu verringern, so eine große neue Studie. Die Arbeit zeigt erstmals, dass ein Großteil der Algen, die bei der Zugabe von Eisenspäne blühen, abstirbt und in die Tiefsee fällt.

Geoengineering – Technologien zur Linderung der globalen Erwärmung – sind umstritten, wobei Kritiker vor unbeabsichtigten Umweltnebenwirkungen warnen oder zu Selbstgefälligkeit bei globalen Abkommen zur Reduzierung der CO2-Emissionen ermutigen. Aber Prof. Victor Smetacek vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Deutschland, der die neue Forschung leitete, sagte: "Die Zeit ist gekommen, zu differenzieren: Einige Geoengineering-Techniken sind gefährlicher als andere. Nichtstun ist wahrscheinlich die schlechteste Option." ."

Dave Reay, Senior Lecturer für Kohlenstoffmanagement an der University of Edinburgh, sagte: „Dies stellt ein völlig neues Ballspiel in Bezug auf die Eisendüngung als Geoengineering-Technik dar. Vielleicht hat die bewusste Verbesserung der Kohlenstoffspeicherung in den Ozeanen mehr Beine als wir dachten, aber , wie die Wissenschaftler selbst einräumen, ist es noch viel zu früh, damit zu laufen."

Ein Bericht der Royal Society, der britischen Wissenschaftsakademie aus dem Jahr 2009, kam zu dem Schluss, dass die Reduzierung von Emissionen zwar oberste Priorität hat, aber eine sorgfältige Forschung im Geoengineering erforderlich ist, falls eines Tages drastische Maßnahmen – wie der Versuch, das Sonnenlicht durch das Pumpen von Sulfat in die Atmosphäre zu blockieren – erforderlich sind erforderlich.

Prof. John Shepherd, Vorsitzender des Berichts, sagte am Mittwoch: „Es ist wichtig, dass wir diese Technologien weiter erforschen, aber die Governance dieser Forschung ist entscheidend, um die Ozeane, die Umwelt und die öffentlichen Interessen zu schützen.“

Smetaceks Team hat dem Ozean nahe der Antarktis, wo der Eisengehalt extrem niedrig ist, sieben Tonnen Eisensulfat hinzugefügt. Die Zugabe des fehlenden Nährstoffs führte dazu, dass innerhalb einer Woche eine massive Phytoplanktonblüte zu wachsen begann. Als das Phytoplankton, hauptsächlich Kieselalgenarten, nach drei Wochen zu sterben begann, sanken sie auf den Meeresboden und nahmen den eingearbeiteten Kohlenstoff mit.

Die Wissenschaftler wählten den Standort des Experiments sorgfältig aus, innerhalb eines 60 km breiten, in sich geschlossenen Wirbels im Ozean, der als riesiges "Reagenzglas" fungierte. Dadurch war es möglich, das Geschehen innerhalb des Wirbels mit Kontrollpunkten außerhalb des Wirbels zu vergleichen. Nach einem Monat der Überwachung des Nährstoff- und Planktongehalts von der Oberfläche bis in die Tiefe kam das Team zu dem Schluss, dass mindestens die Hälfte der Blüte auf Tiefen unter 1.000 m gefallen war und dass ein „wesentlicher Teil wahrscheinlich den Meeresboden erreicht hat“ auf 3.800 m.

Die Wissenschaftler kommen in der Fachzeitschrift Nature zu dem Schluss, dass der Kohlenstoff daher wahrscheinlich noch viele Jahrhunderte oder länger aus der Atmosphäre herausgehalten wird.

Ein Dutzend anderer Experimente haben gezeigt, dass Eisen Phytoplanktonblüten auslösen kann, aber dies ist die erste Studie, die zeigt, dass der Kohlenstoff, den die Pflanzen aufnehmen, tief vergraben ist. Andere Forscher erkennen die Bedeutung davon, warnen jedoch vor anderen Problemen, die die Eisendüngung des Ozeans als nützliche Geoengineering-Technik verhindern könnten.

„Die Kapazität des Ozeans zur Kohlenstoffbindung in eisenarmen Regionen beträgt nur einen Bruchteil des anthropogenen CO2 emissions, and such sequestration is not permanent — it lasts only for decades to centuries," said Ken Buesseler, at the Woods Hole Oceanographic Institution in the US.

Smetacek said ocean iron fertilisation could bury at most 1 gigatonne of CO2 per year compared to annual emissions of 8-9Gt, of which 4Gt accumulates in the atmosphere. But sequestering some CO2 could make the difference between crossing a climate "tipping" point, where feedback effects lead to runaway global warming, he said: "I don't see what will stop Arctic sea ice from decreasing."

Michael Steinke, director of marine biology at the University of Essex, said: "Will this open up the gates to large-scale geoengineering using ocean fertilisation? Likely not, since the logistics of finding the right spot for such experiments are difficult and costly."

Smetacek responded that ocean iron fertilisation is much cheaper than other possible geoengineering techniques. He acknowledged more experiments were needed over longer periods to examine, for example, how many of the diatoms were eaten by krill, and then by whales, meaning they did not fall to the ocean floor.

On the ethics of geoengineering, Smetacek, who is a vegetarian, told the Guardian: "We could reduce emissions significantly and increase the scope for sequestration on land [by freeing grazing land for forestry] if we managed to convert the global population to vegetarianism. Would that be geoengineering?"


Ocean Acidification

The increased carbon dioxide in the atmosphere increases the dissolved carbon dioxide in the ocean water. This further increases the acidic levels of the ocean. The pH levels of the oceans have already dropped significantly and a further drop is expected by the 2100s.

According to a team of researchers from MIT, this is having multiple negative impacts on the phytoplankton. Many species are expected to become extinct while some will have to migrate. These migrations are expected to be towards the poles, so densely populated zones of the tropical oceans will lose a major food source.


Impacts of Ocean Acidification

Scientists have shown that the effects of ocean acidification are making it harder for shellfish — including mussels, oysters, abalone, and tiny shelled organisms — to build their shells and reproduce. It can also disturb the predator-prey response of some marine animals, such as sea snails.

Since the beginning of the Industrial Revolution, the pH of surface ocean waters has fallen by 0.1 pH units, according to NOAA. This change represents about a 30 percent increase in acidity. If high emissions continue, ocean acidification levels are projected to grow 144 percent by the year 2100.


The Ocean Vacuum cleaner: Salp bloom effects on the carbon cycle and marine food web

They may be tiny, but collectively plant (phyto) and animal (zoo) plankton play an important role in the global carbon cycle. Phytoplankton capture the sun's energy and atmospheric CO2 at the ocean's surface, and are eaten by zooplankton, which make this energy available to larger animals such as fish and whales who feed on them. Both phytoplankton and zooplankton play a key role in exporting this CO2 from the surface to the deepest depths.

This NIWA voyage—led by Dr. Moira Decima and NIWA scientists in partnership with multiple international collaborators—starting on 23 October 2018, will focus on the special role salps play in carbon cycling, and where they fit in marine food webs off the New Zealand coast. Salps are jelly-like marine animals, shaped like barrel, that combine swimming with moving by pumping water through a feeding filter. They play a unique ecological and biogeochemical role as extensive grazers of some of the smallest marine phytoplankton. The SalpPOOP (Salp und Particle expÖrt Öcean Production) voyage will an exciting scientific enterprise!

How most people find sea salps: forming lengthy chains of individuals, washed up on beaches [Photo: Chris Woods, NIWA]

Salps can form lengthy colonies that bloom across thousands of square kilometres, and effectively clear most of the particles in the water in which they live, transporting large amounts of organic material (including their poop and dead salp carcasses) rapidly to deep ocean zones.

There are some important questions scientists hope to answer through the TAN1810 voyage objectives:

  • How exactly do salp blooms change carbon flows through the ecosystem and how can we quantify this?
  • Do salp blooms significantly alter the tight growth/grazing relationship between phytoplankton and micrograzers?
  • Are salps a link or a sink for carbon transfer in the upper water column?

While salps role in exporting carbon is well recognised, finding salp blooms when they are only seasonally present, and found in patches, will be a challenge for the researchers on board the R.V.Tangaroa while off the Canterbury coast, and across the Chatham Rise.

Voyage researchers will report on their salp sampling and findings regularly, and hopefully answer a number of other planktonic puzzles along the way. Also on the voyage will be several Blake Ambassadors who will be involved in the salp research, and will report on life onboard the RV Tangaroa.


Extreme Events

Marine ecosystems and the coastal communities that depend on them are at risk of significant impacts from extreme events with combinations of very high temperatures, very low oxygen levels, or very acidified conditions. These unusual events are projected to become more common and more severe in the future, and they expose vulnerabilities that can motivate change, including technological innovations to detect, forecast, and mitigate adverse conditions.

The first two Key Messages focused on the impacts of long-term climate trends. Ocean conditions also vary on a range of timescales, with month-to-month and year-to-year changes aligning with many biological processes in the ocean. The interaction between long-term climate change and shorter-term variations creates the potential for extreme conditions—abrupt increases in temperature, acidity, or deoxygenation (Figure 9.3). Recent extreme events in U.S. waters demonstrated that these events can be highly disruptive to marine ecosystems and to the communities that depend on them. Furthermore, these events provide a window into the conditions and challenges likely to become the norm in the future.


Oceans and climate – July 25

From the Institute of Science in Society Special Miniseries: Save Our Oceans, Save Our Planet

Oceans in Distress
Mae Wan Ho, Institute of Science in Society
Pollution, destructive overfishing and increasing commercial exploitation are threatening the planet’s cradle of life, warns the UN. Dr. Mae-Wan Ho

Overfishing and pollution

Pollution and overfishing are damaging the oceans, especially the deep oceans, the United Nations warns in a new report [1-3]. Time is running out to save them, and urgent legislation is required to halt this wanton destruction of the planet’s “cradle of life”.

More than 90 percent of the earth’s living biomass (weight of living matter) is found in the oceans, and 90 percent of that is made up of single cell and microbial species. With 90 percent of the oceans yet to be explored, the scale of devastation already happening has become all too obvious

In 2005, 84.5 million tonnes of fish were taken from the world’s oceans, 100 million sharks and related species were butchered for their fins, 250 000 turtles got tangled up in fishing gear and 300 000 seabirds including 100 000 albatrosses were killed by illegal long-line fishing. Nineteen out of 21 albatross species are now threatened with extinction.

During the same period, 6.4 million tonnes of litter was thrown into the oceans, and 38 000 pieces of discarded plastic float on every square kilometre. There are up to 6 kg of marine litter to every kg of plankton.

Just one percent of the world’s 3.5 million fishing boats are large industrial vessels, but they trawl 60 percent of all the fish caught on the planet. Industrial fishing has depleted the world’s stock of tuna, cod, swordfish and marlin by as much as 90 percent in the last century.
(20 July 2006)


Oceans and Global Warming
Mae Wan Ho, Institute of Science in Society
Dr. Mae-Wan Ho explains how oceans determine climate and influence climate change. Urgent need to shift away from fossil fuels to renewable options

The oceans and the atmosphere are tightly linked, and together form the most dynamic component of the earth’s climate system. They bring moisture to coastal areas that may be carried inland by the wind. Typhoons and hurricanes form over the oceans, and as oceans get warmer these will be more frequent.
(21 July 2006)
Includes sections on climate, the carbon cycle and phytoplankton.


Oceans: Carbon Sink or Source?
Mae Wan Ho, Institute of Science in Society
Do oceans remove carbon dioxide from the atmosphere or contribute to it? The answer is crucial for climate change.

Carbon dioxide in the atmosphere can dissolve in water, and the colder and more turbulent regions of the oceans tend to absorb carbon dioxide, while the warmer and less turbulent regions release it, carbon dioxide being less soluble in warm water than in cold water. In the early 1990s, the oceans were thought to be a net carbon sink [2], with the North Atlantic Ocean accounting for 60 percent of the carbon dioxide absorbed by the world’s oceans, which amounted to about 2 Gt a year [3].

The passive uptake and release of carbon dioxide is not as important, however, as the active uptake of carbon dioxide by the phytoplankton in photosynthesis and its active release in respiration by the whole community of marine organisms, which amount to about 100 Gt a year each way (Oceans and global warming, this series).

Phytoplankton consists of microscopic green algae that grow at prodigious rates in the surface layers of the oceans, feeding an enormous marine food web that has nine times the biomass of the terrestrial food web. A thriving phytoplankton population would tend to remove more carbon dioxide through photosynthesis than is returned through respiration by the entire community (phytoplankton plus zooplankton and other organisms living in the surface layers), and the ocean works as an effective carbon sink. Conversely, if respiration of the community were to exceed photosynthesis, more carbon dioxide would be generated than is fixed, and the ocean becomes a carbon source.

Monitoring how well the ocean’s plankton is doing is therefore very important for predicting climate and climate change.

Scientists at several Spanish universities used data from nine Spanish cruises conducted between 1991-2000 in the subtropical NE Atlantic to calculate gross primary production (photosynthesis) and respiration [4]. They found that two-thirds of the 33 stations investigated had respiration rate greater than photosynthesis. That meant the phytoplankton was not fixing carbon dioxide fast enough, and the oceans, or at least the northeast Atlantic Ocean could be a carbon source instead of a carbon sink.
(25 July 2006)


Shutting Down the Oceans
Act I: Acid Oceans
Mae Wan Ho, Institute of Science in Society
Global warming and acidification are damaging the phytoplankton at the basis of the oceans’ enormous food web, putting the entire biosphere in jeopardy.

Imagine vast expanses of oceans devoid of life as far and wide as you can project your senses, no whales, no fish, no seabirds and no corals beneath. The warm seawater is thick with floating plastic wastes and slime, and the oppressive heavy air putrid with death and decay.

That’s not a scene from a science-fiction film, but a likely future scenario unless we take appropriate action now: stop polluting and exploiting the oceans and shift comprehensively to renewable energy options to drastically reduce carbon emissions (Which Energy?).

Increase in carbon dioxide concentration in the atmosphere and global warming are threatening the oceans’ phytoplankton that supports all marine life from zooplankton to whales. Phytoplankton is also the fastest assimilator of carbon, clearing carbon dioxide from the atmosphere to prevent it building up as a greenhouse gas that warms the earth.

When phytoplankton is in jeopardy, all life is in jeopardy, on land and at sea…

Oceans take up carbon dioxide passively by dissolving it in the water of the surface layers, and as carbon dioxide increases in the atmosphere, so too does the concentration of carbon dioxide in the water. This makes the surface water more acidic and interferes with calcification in organisms that make their shells or external skeletons from calcium carbonate.
(25 July 2006)


Shutting Down the Oceans
Act II: Abrupt Plankton Shifts

Mae Wan Ho, Institute of Science in Society
Abrupt changes in the plankton populations in the northeast Atlantic within the past decades that may have radically disrupted the food web, including commercial fisheries.
(26 July 2006)
Facinating if scary article. -AF


Shutting Down the Oceans
Act III: Global Warming and Plankton Snuffing Out the Green Fuse
Mae Wan Ho, Institute of Science in Society
The oceans’ plankton is about to give us the final curtain call in the greatest tragedy the human species has ever enacted unless we make determined efforts to stop burning fossil fuels right now. Numerous options for sustainable and renewable energies exist (Which Energy?) that will save our oceans and our planet.

Phytoplankton fixes carbon dioxide in photosynthesis to support its own growth and the growth of the marine food web. Some of the carbon fixed in plankton biomass end up as calcium carbonate sediment on the deep seabed where it remains for thousands of years, but most of the carbon that does not contribute to growth and development is turned back into carbon dioxide by respiration of the entire plankton community. The balance between photosynthesis (primary production) and community respiration therefore determines whether the oceans are a carbon sink or a carbon source.

A team of scientists led by Angel López-Urrutia of the Spanish Institute of Oceanography in Gijón showed that the balance between production and respiration is profoundly affected by temperature, and that while the rates of photosynthesis and respiration both go up with temperature, respiration goes up faster, eventually outstripping photosynthesis [1]. This turns the oceans from a carbon sink to a carbon source.

In fact, vast areas of the North East Atlantic have already become a carbon source, with respiration of the plankton community almost 150 percent of photosynthesis.

The increase in carbon dioxide released to the atmosphere would unleash a positive feedback to aggravate global warming, leading to further deterioration of phytoplankton production, and even more carbon dioxide released in respiration and decomposition.

López-Urrutia and colleagues have based their prediction on the metabolic theory of ecology due to ecologist James Brown and his colleagues at the University of New Mexico Albuquerque in the United States.
(27 July 2006)
Mae-Wan mentions a metabolic rate to body weight formula, a formula which has also been employed by Overshoot author Wiliam Catton to formulate that, considering all the energy U.S. citizens use (not just that which we actually eat), the average person has the metabolic equivalent of a 41 ton dinosaur (PDF)!
-AF


Undersea gas could speed global warming – study
Timothy Gardner, Reuters
If the world continues to get warmer, vast amounts of methane gas trapped in ice under the sea could belch up and worsen climate change, according to a study.

“We may have less time than we think to do something (about the prospect of global warming),” Dr. Ira Leifer, a marine scientist at University of California Santa Barbara, said in an interview.

Leifer is the main author of a study that looks at how “peak blowouts” of melting undersea formations called methane hydrates could release the potent greenhouse gas into the atmosphere. The study was published on Thursday in Global Biogeochemical Cycles, a climate science publication.

The distribution of methane hydrates throughout the world is so vast that energy companies hope one day to tap the resource. The U.S. Department of Energy estimates that such formations could harbor as much as 200,000 trillion cubic feet of natural gas.

Hydrate formations exist under hundreds of meters of water in places like the Gulf of Mexico and closer to the surface in permafrost areas of the Arctic.

Methane, the main component of the fossil fuel natural gas, has two faces. When burned it releases less carbon dioxide, the main greenhouse gas that scientists believe are warming the earth, than any other fossil fuel.

But if it escapes to the atmosphere without being burned, it can trap heat rapidly because it is a greenhouse gas at least 20 times stronger than carbon dioxide.
(20 July 2006)


Warmer waters disrupt Pacific food chain
MARCUS WOHLSEN (AP), New Mexican
On these craggy, remote islands west of San Francisco, the largest seabird colony in the contiguous United States throbs with life. Seagulls swarm so thick that visitors must yell to be heard above their cries. Pelicans glide.

But the steep decline of one bird species for the second straight year has rekindled scientists’ fears that global warming could be undermining the coastal food supply, threatening not just the Farallones but entire marine ecosystems.
(24 July 2006)


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