nie ma nic bardziej fundamentalnego dla ludzi niż dostępność tlenu. Nie zastanawiamy się nad potrzebnym tlenem, po prostu oddychamy, ale skąd on się bierze?

aby rzucić na to światło, stwierdzenia takie jak „ocean dostarcza 50% tlenu, którym oddychamy” lub jego odpowiednik, „każdy drugi oddech, którym oddychamy, pochodzi z oceanu”, stały się powszechnymi mantrami podkreślającymi zależność człowieka od oceanu i ryzyko zmniejszenia podaży tlenu z powodu zmian klimatycznych i degradacji środowiska.

mantry te powtarzają wybitni politycy, w tym wysłannik USA ds. klimatu John Kerry i prezydent Francji Emmanuel Macron, organizacje międzynarodowe, takie jak Unesco i Komisja Europejska, a nawet ważne raporty IPCC i innych renomowanych instytucji naukowych.

chociaż mogą być dobrym pożywieniem dla przemówień, te twierdzenia błędnie przedstawiają skąd pochodzi tlen, którym oddychamy, a czyniąc to, wprowadzają opinię publiczną w błąd, Dlaczego powinniśmy zwiększyć naszą rolę jako opiekunów oceanów.

skąd weźmiemy tlen?

atmosfera ziemska nie zawsze była tak bogata w tlen jak dziś. Atmosfera składa się obecnie z 21% tlenu, ale stanowiła zaledwie 0,001% dzisiejszych poziomów w ciągu pierwszych 2 miliardów lat historii Ziemi.

to pojawienie się mikroskopijnych bakterii oceanicznych i roślin (fitoplanktonu), a później większych roślin na lądzie, spowodowało oszałamiający wzrost tlenu w naszej atmosferze. Tlen ten pochodzi z fotosyntezy-procesu, w którym rośliny zamieniają dwutlenek węgla i wodę w materię organiczną i tlen.

tlen był stosunkowo stabilny na wysokim poziomie przez ostatnie 500 milionów lat. Dziś mniej więcej połowa fotosyntezy odbywa się w oceanie, a połowa na lądzie.

więc tak, ocean jest odpowiedzialny za około 50% tlenu produkowanego na planecie. Ale nie odpowiada za 50% powietrza, którym oddychamy. Większość tlenu produkowanego przez ocean jest bezpośrednio zużywana przez mikroby i zwierzęta, które tam żyją, lub jako produkty roślinne i zwierzęce spadają do dna morskiego. W rzeczywistości produkcja netto tlenu w oceanie jest bliska 0.

niewielka część pierwotnej produkcji, około 0,1%, ucieka przed degradacją i jest przechowywana jako węgiel organiczny w osadach morskich-proces zwany biologiczną pompą węglową. Ten organiczny węgiel może ostatecznie przekształcić się w paliwa kopalne, takie jak węgiel, ropa naftowa i gaz. Niewielka ilość tlenu, która została wytworzona w celu wytworzenia tego magazynu węgla, może być później uwolniona do atmosfery. Podobny proces zachodzi również na lądzie, gdzie część węgla jest składowana w glebie.

tlen, którym obecnie oddychamy, pochodzi z powolnej akumulacji O₂ w atmosferze, wspartej pochówkiem materii organicznej przez bardzo długi czas-w skali setek milionów lat-a nie ze współczesnej produkcji ani lądowej, ani oceanicznej biosfery.

paliwa kopalne i powietrze, którym oddychamy

a co z przyszłymi trendami tlenu atmosferycznego? Już w 1970 r. wybitny geochemik Wally S Broecker uznał, że jeśli spalimy wszystkie znane zasoby paliw kopalnych, zużyjemy mniej niż 3% naszego zbiornika tlenu.

gdybyśmy mieli wyciąć lub spalić wszystkie lasy i utlenić cały węgiel organiczny zmagazynowany w roślinności i glebach szczytowych na całym świecie, doprowadziłoby to tylko do niewielkiego wyczerpania tlenu atmosferycznego. Gdyby fotosynteza w oceanie i na lądzie przestała wytwarzać tlen, moglibyśmy nadal oddychać przez tysiąclecia, choć z pewnością mielibyśmy inne problemy.

przewidywany spadek tlenu atmosferycznego, nawet w najgorszych scenariuszach z masowym spalaniem paliw kopalnych i wylesianiem, będzie bardzo mały w stosunku do bardzo dużego zbiornika atmosferycznego. Modele pokazują, że zawartość tlenu w atmosferze doświadczy minutowej zmiany w ciągu najbliższych 100 000 lat w odpowiedzi na zużycie paliw kopalnych. Chociaż w naszej przyszłości klimatycznej jest wiele rzeczy do zmartwienia, dostępność tlenu dla organizmów oddychających powietrzem (w tym ludzi) nie jest jedną z nich.

spadek tlenu w oceanie

istnieją jednak istotne powody do obaw dotyczących zawartości tlenu w oceanie. Oceaniczny zbiornik O₂ jest wrażliwy, ponieważ zawiera mniej niż 1% tlenu zmagazynowanego w atmosferze. W szczególności obszary oceaniczne o bardzo niskiej lub nieobecnej zawartości tlenu, określane jako strefy minimum tlenu, rozszerzają się wraz z rozgrzewaniem się planety, dzięki czemu nowe regiony mogą być zamieszkane przez organizmy oddychające, takie jak ryby.

otwarty ocean stracił 0,5 do 3,3% swojego zasobu tlenu w top 1000 metrów w latach 1970-2010, a objętość stref minimalnych tlenu wzrosła o 3-8%.

ta utrata tlenu jest głównie spowodowana wzrostem stratyfikacji oceanów. W tym procesie mieszanie się Oceanu powierzchniowego, który staje się cieplejszy i lżejszy, z głębszymi i gęstszymi warstwami oceanu jest mniej wydajne, ograniczając penetrację tlenu. Aktywność enzymów, w tym biorących udział w oddychaniu, również na ogół wzrasta wraz z temperaturą. Tak więc, zużycie tlenu przez stworzenia oceaniczne wzrasta wraz z ociepleniem Oceanu.

ostatnie badania wykazały, że strefy minimum tlenu na otwartym oceanie rozszerzyły się o kilka milionów kilometrów kwadratowych, a setki miejsc przybrzeżnych mają teraz stężenie tlenu na tyle niskie, aby ograniczyć populacje zwierząt i zmienić cykl ważnych składników odżywczych. Przewiduje się, że objętość obszarów o niskiej zawartości tlenu wzrośnie do 2100 r.o około 7% w scenariuszu wysokiej emisji CO₂.

Deoksygenacja tego rodzaju wpływa na bioróżnorodność i sieci pokarmowe, a także negatywnie wpływa na bezpieczeństwo żywnościowe i środki utrzymania ludzi, którzy są od niego zależni.

fakty

więc gdzie to zostawia naszą mantrę?

chociaż błędne jest stwierdzenie, że ocean dostarcza 50% tlenu, którym oddychamy, to poprawne jest stwierdzenie, że w geologicznych skalach czasowych ocean dostarczył dużą część tlenu, który przyjmujemy dzisiaj. Jest również całkowicie poprawne stwierdzenie, że ocean jest odpowiedzialny za 50% pierwotnej produkcji na Ziemi, podtrzymując nasz system żywnościowy.

i chociaż nie powinniśmy martwić się o przyszłe dostawy tlenu dla ludzi do oddychania w przyszłości, powinniśmy martwić się o ryby coraz częściej wypierane z rozszerzających się obszarów oceanicznych, które są wyczerpane w tlen.