Stephen Pacella, en EPA-forsker, der også er doktorand ved Oregon State University's College of Earth, Ocean, og atmosfæriske videnskaber, i Puget Sound, nær Possession Sound, WA, udfører havgræsforskning. Kredit:Oregon State University
Stigende menneskeskabte, eller menneskeskabt, kuldioxid i atmosfæren kan have op til dobbelt så stor påvirkning på kystmundinger som i havene, fordi den menneskeskabte CO2 sænker økosystemets evne til at absorbere naturlige udsving i drivhusgassen, tyder en ny undersøgelse på.
Forskere fra U.S. Environmental Protection Agency og Oregon State University fandt, at der var betydelig daglig variation, når det kommer til skadelige indekser for CO2 for mange marine organismer i flodmundinger. Om natten, for eksempel, vand i flodmundingen havde højere kuldioxid, lavere pH-niveauer, og en lavere mætningstilstand fra den kollektive "udånding" af økosystemet.
Disse natlige skadelige forhold ændrer sig omkring dobbelt så hurtigt som det daglige gennemsnit, siger forskerne, hvilket betyder de negative indvirkninger på skal-byggende dyr, herunder østers, muslinger og muslinger, kan vise sig hurtigere end forventet ved blot at observere det daglige gennemsnit.
Resultaterne af undersøgelsen offentliggøres den 2. april i Procedurer fra National Academy of Sciences . Undersøgelsen blev finansieret og ledet af EPA's Office of Research and Development og Region 10, gennem en Regional Anvendt Forskningsindsats bevilling. Projektet blev koordineret af Stephen Pacella, en EPA-forsker, der også er doktorand i OSU's College of Earth, Ocean, og Atmosfæriske Videnskaber.
"I disse miljøer, der er domineret af marine planter, fotosyntese og respiration forårsager store forskelle i CO2-koncentrationer, og tilføjelsen af menneskeskabt kulstof gør disse dag-til-nat forskelle endnu større, end de ville være uden det ekstra kulstof, " sagde George Waldbusser, en marineøkolog i Oregon State og medforfatter til undersøgelsen, der fungerer som Pacellas ph.d. rådgiver.
"Den fortsatte tilsætning af CO2 til disse farvande resulterer i, at de værste forhold ændrer sig dobbelt så hurtigt på grund af tabet af systemets evne til at buffere sig selv, " sagde Waldbusser.
Dette er en af de første undersøgelser til at analysere dynamikken i et flodmundings carbonatsystem på så fin en tidsskala. Pacellas forskning fokuserede på et undersøisk havgræshabitat i Washington-statens Puget Sound, som varierede mellem en og fire meter i dybden. Han brugte to og en halv måned på at overvåge det oprindelige ålegræshabitat, som er fælles for Puget Sound.
Forskerne siger, at selvom undersøgelsen fokuserede på et habitat i Puget Sound, resultaterne udgør en vigtig ramme til at evaluere andre havgræs- og flodmundingshabitater, der har en tendens til at have lavere iboende bufferkapacitet og store naturlige variationer i kemi.
Zostera marina , også kendt som ålegræs, i Puget Sound, nær Possession Sound, Washington. Kredit:Oregon State University
Pacella, hvem var hovedforfatter på undersøgelsen, brugte de detaljerede data, han indsamlede, til at skabe en model til at estimere det daglige carbonatkemivejr i sommertørresæsonen tilbage til år 1765, og forventede også betingelser frem til 2100, der ændrer mængden af menneskeskabt kulstof i systemet.
Hans målinger og model viser, at søgræs gør CO2 lavere i løbet af dagen, og højere om natten, sammenlignet med et system uden søgræs. Modellen forudsiger dog, at atmosfæriske CO2-niveauer i 2060 vil være høje nok til, at skadelige høje CO2-niveauer om natten faktisk ville være hyppigere, hvis havgræsset ikke var der. Så, i øjeblikket er der relativt hyppigere høje CO2-tider på grund af søgræsset, men efter 2060 er der relativt færre høje CO2-tider med søgræs, end der ville være uden søgræs.
"Der er en enorm interesse for at bruge marine planter til lokalt at afbøde overskydende CO2 i kystvande til gavn for andre følsomme marine arter, såsom østers, " sagde Waldbusser. "Steves meget flotte arbejde med dette emne er blandt de første i tempererede flodmundinger til at demonstrere potentialet for denne afbødning, mens man bemærker, at de reelle fordele stadig kan være et par årtier væk."
Imidlertid, forskerne påpeger, at søgræs skal ses holistisk, ikke kun gennem en kulstof budget linse, fordi det også tilbyder økologiske fordele, herunder levesteder for marine organismer.
Waldbusser har kaldt disse skiftende daglige CO2-forhold for "karbonatvejr", fordi ændringer i kemien er så dramatiske afhængigt af tidspunktet på dagen - ligesom forskellen og samspillet mellem vejr og klima.
"Organismer, inklusive os, oplev vejret - og klimaet er det, der forårsager ændringer i vejret, " sagde Waldbusser. "Men, vi kan ikke rigtig 'mærke' den gradvise ændring i den globale temperatur. Det gør vi, selvom, opleve ekstreme vejrbegivenheder eller oversvømmelser, som forventes at blive værre på grund af gradvise stigninger i havniveauet.
"I dette tilfælde, karbonatkemiens historie ændrer sig hurtigere, end vi havde forventet. Ligesom med havniveaustigning, den graduerede stigning bliver vigtigere under begivenheder, der forstærker de ellers naturligt forekommende cyklusser."
Forskerne siger, at de stadig arbejder på at forstå, hvordan disse begivenheder - versus ændringer i gennemsnitlige forhold - påvirker den langsigtede sundhed for arter, der er følsomme over for havforsuring. Der er også konsekvenser for, hvordan kriterierne for vandkvalitet er fastsat.
"Hvis, som vi har en tendens til at tro, ekstreme begivenheder har betydning for marine organismer, forskningen tyder på, at der er behov for mere arbejde for at definere vandkvalitetskriterier, der inkorporerer daglige ændringer i højderne og nedture af CO2 i stedet for blot at bruge gennemsnitlige daglige eller årlige forhold, " sagde Waldbusser.