Okyanus asitlenmesi (OA), çözünmüş karbondaki artışların deniz suyunu daha asidik hale getirme sürecidir. Okyanus asitlenmesi jeolojik zaman dilimi içinde doğal olarak gerçekleşirken, günümüzde artık öncekine göre daha hızlı oranda asitlenmektedir. Eşi benzeri görülmemiş bu okyanus asitlenmesi oranı deniz yaşamı, özellikle de kabuklu deniz ürünleri ve mercan resifleri üzerinde yıkıcı sonuçlara neden olabilir. Okyanus asitlenmesi ile mücadeleye yönelik mevcut çabalar, büyük ölçüde okyanus asitlenmesinin hızını yavaşlatmaya ve tüm etkilerini azaltabilecek ekosistemleri desteklemeye odaklanmıştır.
Okyanus Asitleşmesine Neden Olan Nedir?
Günümüzde okyanus asitlenmesinin birincil nedeni, fosil yakıtların yakılmasından atmosfere devam eden karbondioksit salınımıdır. Diğer ilave nedenleri arasında ise kıyı kirliliği ve derin deniz metan sızıntıları yer alır. Yaklaşık 200 yıl önce sanayi devriminin başlamasından bu yana, insan faaliyetleri büyük miktarlarda karbondioksiti Dünya atmosferine salmaya başlamış, okyanus yüzeyi yaklaşık %30 daha asidik hale gelmiştir. Okyanus asitlenme süreci, çözünmüş karbondioksit ile başlar, insanlar gibi birçok sualtı hayvanı da enerji üretmek için hücresel solunum gerçekleştirir ve yan ürün olarak karbondioksiti serbest bırakır. Bununla birlikte, bugün okyanuslarda çözünen karbondioksitin çoğu, fosil yakıtların yakılmasından kaynaklanan yukarıdaki atmosferdeki karbondioksit fazlalığından meydana gelmektedir.
Deniz suyunda çözündükten sonra karbondioksit bir dizi kimyasal değişime uğrar, çözünmüş karbondioksit önce su ile birleşerek karbonik asit oluşturur ve oradan karbonik asit, bağımsız hidrojen iyonları üretmek için parçalanabilir. Bu fazla hidrojen iyonları, bikarbonat oluşturmak için karbonat iyonlarına bağlanır. Sonunda, çözünmüş karbon dioksit yoluyla deniz suyuna ulaşan her bir hidrojen iyonuna bağlanmak için yeterli karbonat iyonu kalmaz. Bunun yerine, bağımsız hidrojen iyonları birikir ve çevredeki deniz suyunun pH’ını düşürür veya asitliğini arttırır.
Asitleşmeyen koşullarda okyanusun karbonat iyonlarının çoğu, kalsiyum iyonları gibi kalsiyum karbonat oluşturmak için okyanustaki diğer iyonlarla bağlantı kurmakta serbesttir. Mercan resifleri ve kabuklu hayvanlar gibi kalsiyum karbonat yapılarını oluşturmak ve karbonata ihtiyaç duyan hayvanlar için, okyanus asitlenmesinin karbonat iyonlarını çalması yerine bikarbonat üretme şekli, temel altyapı için mevcut karbonat havuzunu azaltır.
Okyanus Asitlenmesinin Etkisi
Belirli deniz organizmaları ve türleri okyanus asitlenmesinden etkilenir. Okyanus asitleşmesinden etkilenen deniz canlılarından bazıları aşağıdaki gibidir:
Yumuşakçalar
Kabuk oluşturan hayvanlar, okyanus asitlenmesinin etkilerine karşı en savunmasız olanlarıdır. Salyangoz, istiridye ve diğer yumuşakçalar gibi birçok okyanus canlısı, kireçlenme olarak bilinen bir süreçle koruyucu kabuklar oluşturmak için deniz suyundan çözünmüş kalsiyum karbonatı çekecek donanıma sahiptir. İnsan kaynaklı karbondioksit okyanusta çözünmeye devam ettikçe, bu kabuk yapan hayvanlar için mevcut olan kalsiyum karbonat miktarı azalır. Çözünmüş kalsiyum karbonat miktarı özellikle düştüğünde, bu kabuğa bağımlı canlılar için durum önemli ölçüde kötüleştiğinden, kabukları çözülmeye başlar. Basitçe söylemek gerekirse, okyanus kalsiyum karbonattan o kadar yoksun kalır ki, bir kısmını geri kazanmaya çalışır.
En iyi çalışılmış deniz kireçleyicilerinden biri, salyangozun bir akrabası olan pteropod’dur. Okyanusun bazı bölgelerinde pteropod popülasyonları, tek bir metrekarede 1000’den fazla sayıya ulaşabilir. Bu hayvanlar, daha büyük hayvanlar için bir besin kaynağı olarak ekosistemde önemli bir role sahiptirler ve okyanus boyunca yaşarlar. Bununla birlikte, pteropodların okyanus asitlenmesinin çözme etkisi tarafından tehdit edilen koruyucu kabukları vardır. Kalsiyum karbonat pteropodların kabuklarını oluşturmak için kullandıkları şekli olan aragonit, diğer kalsiyum karbonat formlarından yaklaşık %50 daha fazla çözünür veya çözünebilirdir ve pteropodları okyanus asitlenmesine özellikle duyarlı hale getirir.
Bazı yumuşakçalar, asitlenen bir okyanusun çözülen çekişi karşısında kabuklarını tutacak araçlarla donatılmıştır. Örneğin, brakiyopodlar olarak bilinen midye benzeri hayvanların, daha kalın kabuklar oluşturarak okyanusun çözünme etkisini telafi ettiği gösterilmiştir. Deniz salyangozu ve mavi midye gibi diğer kabuk oluşturan hayvanlar, kabuklarını oluşturmak için kullandıkları kalsiyum karbonat türünü daha az çözünür, daha sert bir formu tercih edecek şekilde ayarlayabilirler. Telafi edemeyen birçok deniz hayvanı için, okyanus asitlenmesinin daha ince ve daha zayıf kabuklara yol açması beklenmektedir.
Ne yazık ki, bu telafi stratejilerinin bile onlara sahip olan hayvanlara bir bedeli vardır. Sınırlı bir kalsiyum karbonat yapı taşı kaynağına tutunurken okyanusun çözünme etkisine karşı savaşmak ve bu hayvanların hayatta kalabilmek için kabuk oluşturmaya daha fazla enerji ayırması gerekir. Savunma için daha fazla enerji kullanıldıkça, bu hayvanların yemek yeme ve üreme gibi diğer temel görevleri yerine getirmeleri için daha az enerji kalır. Okyanus asitlenmesinin okyanus yumuşakçaları üzerindeki nihai etkisi hakkında pek çok belirsizlik devam etse de, etkilerin yıkıcı olacağı açıktır.
Yengeçler
Yengeçler kabuklarını oluşturmak için ayrıca kalsiyum karbonat kullanırken, okyanus asitlenmesinin yengeç solungaçları üzerindeki etkileri çok önemli olabilir. Yengeç solungaçları, solunum yoluyla üretilen karbondioksitin atılması da dâhil olmak üzere hayvan için çeşitli işlevlere hizmet eder. Çevredeki deniz suyu atmosferden aşırı karbondioksitle dolduğunda, yengeçlerin karışıma karbondioksit eklemesi daha zor hale gelir. Bunun yerine yengeçler, hemolenflerinde karbondioksit biriktirir ve bu yengeç içindeki asitliği değiştirir. İç vücut kimyasını düzenlemeye en uygun yengeçlerin, okyanuslar daha asidik hale geldikçe en iyi performansı göstermesi beklenmektedir.
Mercan resiflerileri
Muhteşem resifler yarattığı bilinenler gibi taş mercanlar da iskeletlerini oluşturmak için kalsiyum karbonata ihtiyaç duyarlar. Bir mercan ağartıldığında, mercanın canlı renklerinin yokluğunda ortaya çıkan hayvanın sade beyaz kalsiyum karbonat iskeletidir. Mercanların oluşturduğu üç boyutlu taş benzeri yapılar, birçok deniz hayvanı için yaşam alanı oluşturur. Mercan resifleri okyanus tabanının %0,1’inden daha azını kaplarken, bilinen tüm deniz türlerinin en az %25’i habitat olarak mercan resiflerini kullanır.
Aynı zamanda mercanlar hem deniz hayvanları hem de insanlar için hayati bir besin kaynağıdır ve 1 milyardan fazla insanın yiyecek için mercan resiflerine bağımlı olduğu tahmin edilmektedir. Mercan resiflerinin önemi göz önüne alındığında, okyanus asitlenmesinin bu eşsiz ekosistemler üzerindeki etkisi özellikle önemlidir. Günümüzde bu durum pekte iyi görünmemektedir, çünkü okyanus asitlenmesi mercan büyüme oranlarını yavaşlatmaktadır.
Deniz suyunun ısınmasıyla birleştiğinde, okyanus asitlenmesinin mercan ağartma olaylarının zararlı etkilerini şiddetlendirdiği ve bu olaylardan daha fazla mercanın ölmesine neden olduğu düşünülmektedir. Neyse ki mercanların okyanus asitlenmesine uyum sağlayabilecekleri yollar vardır. Örneğin, mercanların içinde yaşayan küçük alg parçaları olan bazı mercan ortakyaşarları, okyanus asitlenmesinin mercanlar üzerindeki etkilerine karşı daha dirençli olabilir. Bilim adamları mercanın kendisi açısından, bazı mercan türlerinin hızla değişen ortamlarına uyum sağlama potansiyeli olduğunu bulmuşlardır. Bununla birlikte, okyanusların ısınması ve asitlenmesi devam ettikçe, mercanların çeşitliliği ve bolluğu muhtemelen ciddi şekilde azalacaktır.
Balıklar
Balıklar kabuk üretmeyebilir, ancak oluşması için kalsiyum karbonat gerektiren özel kulak kemikleri vardır. Bilim adamlarının bir balığın yaşını belirlemek için kullanabilecekleri aynı ağaç halkaları gibi balık kulak kemikleri veya otolitler varır, bunlar kalsiyum karbonat bantları biriktirir. Bilim adamları için kullanılmalarının ötesinde, otolitlerin bir balığın sesi algılama ve vücutlarını düzgün bir şekilde yönlendirme yeteneğinde de önemli bir rolü vardır.
Kabuklarda olduğu gibi, otolit oluşumunun okyanus asitlenmesiyle bozulması beklenmektedir. Gelecekteki okyanus asitlenme koşullarının simüle edildiği deneylerde, okyanus asitlenmesinin balık otolitleri üzerindeki etkileri nedeniyle balıkların işitme yeteneklerinde, öğrenme kapasitelerinde ve değişmiş duyusal işlevlerde olduğu gösterilmiştir. Okyanus asitlenmesi koşulları altında, balıklar ayrıca okyanus asitlenmesinin yokluğundaki davranışlarına kıyasla artan cesaret ve farklı yırtıcı hayvanlara karşı tepkiler gösterirler. Bilim adamları, okyanus asitlenmesine bağlı balıklardaki davranış değişikliklerinin, deniz ürünlerinin geleceği için önemli etkileri olan tüm deniz yaşamı toplulukları için bir sorun oluşturmasından korkmaktadırlar.
Deniz yosunları
Hayvanlardan farklı olarak, deniz yosunları asitlenen bir okyanusta bazı faydalar sağlayabilir. Bitkiler gibi, deniz yosunları da şeker üretmek için fotosentez yapar. Okyanus asitlenmesinin itici gücü olan çözünmüş karbondioksit, fotosentez sırasında deniz yosunları tarafından emilir. Bu nedenle, yapısal destek için açıkça kalsiyum karbonat kullanan deniz yosunları hariç, bol miktarda çözünmüş karbondioksit, deniz yosunları için iyi haber olabilir. Yine de kireçlenmeyen deniz yosunları bile simüle edilmiş gelecekteki okyanus asitlenme koşulları altında büyüme oranlarını düşürmüştür.
Hatta bazı araştırmalarda, yosun ormanları gibi deniz yosununun bol olduğu alanların, deniz yosununun karbondioksiti fotosentetik olarak uzaklaştırması nedeniyle yakın çevrelerinde okyanus asitlenmesinin etkilerini azaltmaya neden olabileceği öne sürülmektedir. Ancak okyanus asitlenmesi, kirlilik ve oksijen yoksunluğu gibi diğer fenomenler ile birleştiğinde, deniz yosunları için okyanus asitlenmesinin potansiyel faydaları kaybolabilir veya hatta tersine çevrilebilir. Koruyucu yapılar oluşturmak için kalsiyum karbonat kullanan deniz yosunları, okyanus asitlenmesinin etkileri, kireçlenen hayvanların etkilerine daha yakındır. Küresel olarak bol miktarda mikroskobik alg türü olan kokolitoforlar, kokolit olarak bilinen koruyucu plakalar oluşturmak için kalsiyum karbonat kullanır. Mevsimsel çiçeklenme sırasında kokolitoforlar yüksek yoğunluklara ulaşabilir.
Bu toksik olmayan çiçeklenmeler, daha fazla virüs üretmek için tek hücreli algleri kullanan virüsler tarafından hızla yok edilir. Geride, genellikle okyanusun dibine çöken kokolitoforların kalsiyum karbonat plakaları kalır. Kokolitoforun yaşamı ve ölümü boyunca, alglerin plakalarında tutulan karbon, karbon döngüsünden çıkarıldığı veya tutulduğu derin okyanusa taşınır. Okyanus asitlenmesi, okyanus gıdasının önemli bir bileşenini ve deniz tabanında karbonun tutulması için doğal bir yolu yok ederek, dünyanın kokolitoforlarına ciddi zarar verme potansiyeline sahiptir.
Okyanus Asitleşmesi Nasıl Sınırlandırılabilir?
Günümüzde okyanusların hızlı asitlenmesinin nedenini ortadan kaldırarak ve etkilerini azaltan biyolojik sığınakları destekleyerek, okyanus asitlenmesinin potansiyel olarak korkunç sonuçlarından kaçınılabilir.
Karbon salınımı
Zamanla, Dünya atmosferine salınan karbondioksitin yaklaşık %30’u okyanusta çözünerek kaybolmuştur. Bugünün okyanusları, okyanus emilim hızının artmasına rağmen, hâlihazırda atmosferde bulunan karbon dioksitin kendilerine düşen kısmını soğurmaya yetişememektedir. Bu gecikme nedeniyle, karbondioksit atmosferden doğrudan uzaklaştırılmadıkça, insanlar tüm emisyonları derhal durdursa bile, belirli bir miktarda okyanus asitlenmesi kaçınılmazdır. Yine de, karbondioksit emisyonlarını azaltmak ve hatta tersine çevirmek için okyanus asitlenmesini sınırlamanın en iyi yolu olmaya devam etmektedir.
Yosunlar
Kelp ormanları, okyanus asitlenmesinin etkilerini fotosentez yoluyla yerel olarak azaltabilir. Bununla birlikte, 2016 yılında yapılan bir araştırmada, gözlemledikleri ekolojik bölgelerin %30’undan fazlasının son 50 yılda yosun ormanı düşüşü yaşandığı bulunmuştur. Kuzey Amerika’nın Batı kıyısında, düşüşlere büyük ölçüde, yosun yiyen kestanelerin çoğalmasına izin veren avcı-av dinamiklerindeki dengesizlikler neden olmuştur. Günümüzde, okyanus asitlenmesinin tam etkisinden korunan daha fazla alan yaratmak ve yosun ormanlarını geri getirmek için birçok girişim yürütülmektedir.
Metan sızıntıları
Doğal olarak oluşmuş olsa da, metan sızıntıları okyanus asitlenmesini şiddetlendirme potansiyeline sahiptir. Mevcut koşullar altında, derin okyanusta depolanan metan, metanı güvende tutmak için yeterince yüksek basınç ve soğuk sıcaklıklar altında kalır. Bununla birlikte, okyanus sıcaklıkları arttıkça, okyanusun derin deniz metan depoları serbest kalma riski altındadır. Deniz mikropları bu metana erişirse, onu karbondioksite dönüştürerek okyanus asitlenmesinin etkisini güçlendirir.
Metanın okyanus asitlenmesini artırma potansiyeli göz önüne alındığında, dünyayı ısıtan diğer sera gazlarının salınımını sadece karbondioksitin ötesinde azaltmaya yönelik adımlar, gelecekte okyanus asitlenmesinin etkisini sınırlayabilir. Benzer şekilde, güneş radyasyonu dünyayı ve okyanusları ısınma riski altında bırakır ve bu nedenle güneş radyasyonunu azaltma yöntemleri okyanus asitlenmesinin etkilerini sınırlayabilir.
Kirlilik
Kıyı ortamlarında kirlilik, okyanus asitlenmesinin mercan resifleri üzerindeki etkileri büyütür. Kirlilik, normalde besin açısından fakir olan resif ortamlarına besin maddeleri ekleyerek alglere ve mercanlara karşı zarar verir. Ayrıca mercanın mikrobiyomunu bozar ve bu da mercanı hastalığa daha duyarlı hale getirir. Isınma sıcaklıkları ve okyanus asitlenmesi mercanlara kirlilikten daha fazla zarar verirken, diğer mercan resif stresörlerinin ortadan kaldırılması bu ekosistemlerin hayatta kalma olasılığını artırabilir.
Yağlar ve ağır metaller gibi diğer okyanus kirleticileri, kireçlenen hayvanların kabuklarını eritirken daha hızlı inşa etmek için ek enerji kullanmadan önce hayvanların solunum hızlarını artırmalarına neden olur ve buda, enerji kullanımının bir göstergesidir.
Aşırı avlanma
Aşırı avlanma özellikle mercan resiflerin varlıkları için bir başka stres kaynağıdır. Mercan resif ekosistemlerinden çok fazla otçul balık çıkarıldığında, mercan boğucu algler bir resifi daha kolay ele geçirerek mercanları öldürebilir. Kirlilikte olduğu gibi, aşırı avlanmayı azaltmak veya ortadan kaldırmak, okyanus asitlenmesinin etkilerine karşı mercan resifinin direncini arttırır.
Mercan resiflerine ek olarak, diğer kıyı ekosistemleri, aynı anda aşırı avlanmadan etkilendiğinde okyanus asitlenmesine daha duyarlıdır. Kayalık gelgit ortamlarında ise bir zamanlar kireçli alglerin olduğu çorak alanlar oluşturan denizkestanelerinin aşırı bolluğuna yol açabilir. Ayrıca, okyanus asitlenmesinin etkilerinin çözünmüş karbonun fotosentetik alımı tarafından azaltıldığı yerlere zarar veren yosun ormanları gibi kireçlenmeyen deniz yosunu türlerinin tükenmesine de yol açar.
Kaynakça:
pmel.noaa.gov/co2/story/A+primer+on+pH
nsf.gov/discoveries/disc_summ.jsp?cntn_id=301356&org=NSF
iucn.org/resources/issues-briefs/coral-reefs-and-climate-change
fisheries.noaa.gov/national/habitat-conservation/shallow-coral-reef-habitat
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu