Mänsklig påverkan på det marina livet

Global kumulativ mänsklig påverkan på havet

Mänskliga aktiviteter påverkar marint liv och marina livsmiljöer genom överfiske , förlust av livsmiljöer , introduktion av invasiva arter , havsföroreningar , havsförsurning och havsuppvärmning . Dessa påverkar marina ekosystem och näringsnät och kan resultera i ännu okända konsekvenser för den biologiska mångfalden och fortsättningen av marina livsformer.

Havet kan beskrivas som världens största ekosystem och det är hem för många arter av marint liv. Olika aktiviteter utförda och orsakade av människor som nämnts tidigare, såsom global uppvärmning, havsförsurning och föroreningar påverkar det marina livet och dess livsmiljöer. Under de senaste 50 åren har mer än 90 procent av den globala uppvärmningen som drabbats av människor konsumerats i havet. Detta resulterar i stigande havstemperaturer och havsförsurning, vilket är skadligt för många fiskarter och orsakar skador på livsmiljöer som koraller. Med korallproducerande material som karbonatsten och kalkhaltiga sediment skapar detta ett mycket unikt och värdefullt ekosystem som inte bara ger mat/hem för marina varelser utan har också många fördelar för människor också. Havsförsurning orsakad av stigande halter av koldioxid leder till korallblekning där förkalkningshastigheten sänks vilket påverkar koralltillväxten. Ett annat problem som orsakas av människor som påverkar det marina livet är föroreningar och användningen av plast. Processen genom vilken människor använder och gör sig av med plast kan officiellt markeras som en antropocen vilket kan beskrivas som en tidsperiod där människan direkt har ett inflytande på vad som händer i världens miljö.

Korallrev

Enligt IPCC (2019) sedan 1950 "har många marina arter i olika grupper genomgått förändringar i geografiskt utbredningsområde och säsongsbetonade aktiviteter som svar på havets uppvärmning, havsisförändringar och biogeokemiska förändringar, såsom syreförlust, till sina livsmiljöer."

Det har uppskattats att endast 13% av havsområdet återstår som vildmark , mestadels i öppna havsområden snarare än längs kusten.

Överfiske

Fiskar ner i näringsnätet . Överfiske av högtrofiska fiskar som tonfisk kan leda till att de ersätts av lågtrofiska organismer, som maneter

Se även: Överfiske och Fiskets miljöpåverkan

Överfiske förekommer i en tredjedel av världens fiskbestånd, enligt en rapport från 2018 från FN:s livsmedels- och jordbruksorganisation . Dessutom tror branschobservatörer att illegalt, orapporterat och oreglerat fiske förekommer i de flesta fiske, och står för upp till 30 % av de totala fångsterna i vissa viktiga fiske. I ett fenomen som kallas att fiska ner i näringsnätet har den genomsnittliga trofiska nivån för världens fiske minskat på grund av överfiskning av fisk på hög trofisk nivå .

"Det är nästan som om vi använder vår militär för att bekämpa djuren i havet. Vi vinner gradvis detta krig för att utrota dem."

– Daniel Pauly , pionjär inom mänsklig påverkan på globalt fiske,

Habitatförlust

Samband mellan årlig trend och nuvarande kumulativa effekter för olika marina ekosystem

Kustnära ekosystem skadas särskilt av människor. Betydande förlust av livsmiljöer sker särskilt i sjögräsängar, mangroveskogar och korallrev, som alla är i global nedgång på grund av mänskliga störningar.

Korallrev är bland de mer produktiva och mångsidiga ekosystemen på planeten, men en femtedel av dem har gått förlorade de senaste åren på grund av antropogena störningar. Korallrev är mikrobiellt drivna ekosystem som är beroende av marina mikroorganismer för att behålla och återvinna näringsämnen för att trivas i oligotrofa vatten. Men samma mikroorganismer kan också utlösa återkopplingsslingor som intensifierar nedgångar i korallrev, med kaskadeffekter över biogeokemiska cykler och marina näringsnät . En bättre förståelse behövs för de komplexa mikrobiella interaktionerna inom korallrev om revbevarande har en chans att lyckas i framtiden.

Sjögräsängar har förlorat 30 000 km ² (12 000 sq mi) under de senaste decennierna. Seagrass ekosystemtjänster , som för närvarande är värda cirka 1,9 biljoner US-dollar per år, inkluderar näringsämnescykler , tillhandahållande av mat och livsmiljöer för många marina djur, inklusive utrotningshotade dugonger , manatee och gröna sköldpaddor , och stora underlättande av korallrevsfiskar .

En femtedel av världens mangroveskogar har också gått förlorade sedan 1980. Det mest påträngande hotet mot kelpskogar kan vara överfiske av kustnära ekosystem, som genom att ta bort högre trofiska nivåer underlättar deras övergång till nedslitna sjöborrar .

Invasiva arter

Ett lastfartyg pumpar barlastvatten över sidan.

En invasiv art är en art som inte är hemma i en viss plats som kan spridas i en grad som orsakar skada på miljön, mänsklig ekonomi eller människors hälsa. År 2008, Molnar et al. dokumenterade vägarna för hundratals marina invasiva arter och fann att sjöfart var den dominerande mekanismen för överföring av invasiva arter i havet. De två huvudsakliga maritima mekanismerna för att transportera marina organismer till andra havsmiljöer är via skrovpåväxt och överföring av barlastvatten .

Mnemiopsis leidyi

Barlastvatten som tas upp till havs och släpps ut i hamn är en viktig källa till oönskat exotiskt marint liv. De invasiva sötvattenszebramusslorna, hemmahörande i Svarta, Kaspiska och Azovska havet, transporterades förmodligen till de stora sjöarna via barlastvatten från ett transoceaniskt fartyg. Meinesz tror att ett av de värsta fallen av en enskild invasiv art som orsakar skada på ett ekosystem kan tillskrivas en till synes ofarlig manet . Mnemiopsis leidyi , en art av kammaneter som spred sig så att den nu lever i flodmynningar i många delar av världen, introducerades första gången 1982 och tros ha transporterats till Svarta havet i ett fartygs barlastvatten. Befolkningen av maneterna växte exponentiellt och 1988 orsakade den förödelse för den lokala fiskeindustrin . "Ansjovisfångsten sjönk från 204 000 ton 1984 till 200 ton 1993; skarpsill från 24 600 ton 1984 till 12 000 ton 1993; taggmakrill från 4 000 ton 1984 till noll 1984." Nu när maneterna har utmattat djurplanktonet , inklusive fisklarver, har deras antal minskat dramatiskt, men de fortsätter att behålla ett strypgrepp på ekosystemet .

Invasiva arter kan ta över en gång ockuperade områden, underlätta spridningen av nya sjukdomar, introducera nytt genetiskt material, förändra undervattenslandskapen och äventyra inhemska arters förmåga att skaffa föda. Invasiva arter är ansvariga för cirka 138 miljarder dollar årligen i förlorade intäkter och förvaltningskostnader enbart i USA.

Havsföroreningar

Detta avsnitt är ett utdrag ur Marine pollution .

Havsföroreningar uppstår när ämnen som används eller sprids av människor , såsom industri- , jordbruks- och bostadsavfall , partiklar , buller , överskott av koldioxid eller invasiva organismer kommer in i havet och orsakar skadliga effekter där. Majoriteten av detta avfall (80 %) kommer från landbaserad verksamhet, även om sjötransporter också bidrar väsentligt. Eftersom de flesta tillförseln kommer från land, antingen via floder , avlopp eller atmosfären, betyder det att kontinentalsockeln är mer känslig för föroreningar. Luftföroreningar är också en bidragande faktor genom att järn, kolsyra, kväve, kisel, svavel, bekämpningsmedel eller dammpartiklar förs ut i havet. Föroreningarna kommer ofta från icke-punktkällor som avrinning från jordbruket , vindblåst skräp och damm. Dessa icke-punktkällor beror till stor del på avrinning som kommer in i havet genom floder, men vindblåst skräp och damm kan också spela en roll, eftersom dessa föroreningar kan sätta sig i vattendrag och hav. Föroreningsvägar inkluderar direkt utsläpp, landavrinning, fartygsföroreningar , atmosfäriska föroreningar och, potentiellt, djuphavsbrytning .

Typerna av havsföroreningar kan grupperas som föroreningar från marint skräp , plastföroreningar , inklusive mikroplaster , havsförsurning , näringsföroreningar , gifter och undervattensbuller. Plastföroreningar i havet är en typ av havsförorening av plast , som sträcker sig i storlek från stora originalmaterial som flaskor och påsar, ner till mikroplast som bildas från fragmentering av plastmaterial. Marint skräp är huvudsakligen kasserat mänskligt skräp som flyter på eller hänger i havet. Plastföroreningar är skadliga för livet i havet .

En annan oro är avrinning av näringsämnen (kväve och fosfor) från intensivt jordbruk och bortskaffande av orenat eller delvis renat avloppsvatten till floder och därefter hav. Dessa kväve- och fosfornäringsämnen (som också finns i gödningsmedel ) stimulerar växtplankton och makroalger , vilket kan leda till skadliga algblomningar ( övergödning ) som kan vara skadliga för såväl människor som marina varelser. Överdriven algtillväxt kan också kväva känsliga korallrev och leda till förlust av biologisk mångfald och korallhälsa. En andra stor oro är att nedbrytningen av algblomningar kan leda till syreförbrukning i kustvattnen, en situation som kan förvärras med klimatförändringarna eftersom uppvärmningen minskar vertikal blandning av vattenpelaren.

Näringsföroreningar

Näringsföroreningar är en primär orsak till övergödning av ytvatten, där överskott av näringsämnen, vanligtvis nitrater eller fosfater , stimulerar algtillväxt. Dessa alger dör sedan, sjunker och bryts ned av bakterier i vattnet. Denna sönderdelningsprocess förbrukar syre, utarmar tillgången till annat marint liv och skapar vad som kallas en "död zon". Döda zoner är hypoxiska, vilket innebär att vattnet har mycket låga nivåer av löst syre. Detta dödar marint liv eller tvingar det att lämna området, tar bort liv från området och ger det namnet dödzon. Hypoxiska zoner eller döda zoner kan förekomma naturligt, men näringsföroreningar från mänsklig aktivitet har förvandlat denna naturliga process till ett miljöproblem.

Det finns fem huvudsakliga källor till näringsföroreningar. Den vanligaste källan till näringsavrinning är kommunalt avlopp. Detta avloppsvatten kan nå vattenvägar genom dagvatten, läckor eller direkt dumpning av mänskligt avlopp i vattendrag. De näst största källorna kommer från jordbruksmetoder. Kemiska gödselmedel som används i jordbruket kan sippra ner i grundvattnet eller sköljas bort i regnvatten, komma in i vattenvägar och föra in överskott av kväve och fosfor till dessa miljöer. Boskapsavfall kan också komma ut i vattendrag och införa överskott av näringsämnen. Näringsföroreningar från djurgödsel är mest intensiva från industriellt djurjordbruk, där hundratals eller tusentals djur föds upp i ett koncentrerat område. Dagvattendränering är en annan källa till näringsföroreningar. Näringsämnen och gödningsmedel från bostadsfastigheter och ogenomträngliga ytor kan plockas upp i dagvatten, som sedan rinner ut i närliggande floder och bäckar som så småningom leder till havet. Den femte huvudsakliga källan till avrinning av näringsämnen är vattenbruk, där vattenlevande organismer odlas under kontrollerade förhållanden. Avföringen, överflödig mat och annat organiskt avfall som skapas av dessa operationer introducerar överskott av näringsämnen i det omgivande vattnet.

Giftiga kemikalier

Se även: främlingsfientligt

Giftiga kemikalier kan fästa vid små partiklar som sedan tas upp av plankton- och bottendjur , varav de flesta är antingen deponeringsmatare eller filtermatare . På detta sätt koncentreras gifter uppåt i havets näringskedjor . Många partiklar kombineras kemiskt på ett sätt som utarmar syre, vilket gör att flodmynningar blir anoxiska . Bekämpningsmedel och giftiga metaller införlivas på liknande sätt i marina näringsnät, vilket skadar det marina livets biologiska hälsa. Många djurfoder har en hög halt av fiskmjöl eller fiskhydrolysat . På så sätt överförs marina gifter tillbaka till odlade landdjur och sedan till människor.

av växtplankton har ökat under det senaste århundradet i kustvatten och har på senare tid minskat i det öppna havet. Ökning av näringsavrinning från land kan förklara ökningen av kustnära växtplankton, medan uppvärmning av yttemperaturer i det öppna havet kan ha stärkt skiktningen i vattenpelaren, vilket minskat flödet av näringsämnen från djupet som växtplankton i öppet hav har nytta av.

Plastföroreningar

Ytterligare information: Marin plastföroreningar

Över 300 miljoner ton plast produceras varje år, varav hälften används i engångsprodukter som koppar, påsar och förpackningar. Minst 14 miljoner ton plast kommer ut i haven varje år. Det är omöjligt att veta säkert, men det uppskattas att det finns cirka 150 miljoner ton plast i våra hav. Plastföroreningar utgör 80 % av allt marint skräp från ytvatten till djuphavssediment. Eftersom plast är lätt, ses mycket av denna förorening i och runt havsytan, men plastskräp och partiklar finns nu i de flesta marina och terrestra livsmiljöer, inklusive djuphavet, de stora sjöarna, korallreven, stränderna, floder och flodmynningar . Det mest iögonfallande beviset på plastproblemet i havet är skräpfläckarna som samlas i gyreregioner. En gyre är en cirkulär havsström som bildas av jordens vindmönster och de krafter som skapas av planetens rotation. Det finns fem huvudsakliga oceangyres: de norra och södra Stillahavsgyren, de nord- och sydatlantiska subtropiska gyren och Indiska oceanens subtropiska gyre. Det finns betydande skräpfläckar i var och en av dessa.

Större plastavfall kan förtäras av marina arter, fylla deras magar och få dem att tro att de är mätta när de i själva verket inte har fått i sig något av näringsvärde. Detta kan få sjöfåglar, valar, fiskar och sköldpaddor att dö av svält med plastfyllda magar. Marina arter kan också kvävas eller intrasslas i plastavfall.

Det största hotet om havsplastföroreningar kommer från mikroplast. Dessa är små fragment av plastskräp, av vilka några producerades för att vara så små som mikropärlor. Övrig mikroplast kommer från vittring av större plastavfall. När större bitar av plastavfall kommer in i havet, eller någon annan vattenväg, börjar solljusexponeringen, temperaturen, luftfuktigheten, vågorna och vinden bryta ner plasten i bitar som är mindre än fem millimeter långa. Plast kan också brytas ner av mindre organismer som äter plastskräp, bryter ner det i små bitar och antingen utsöndrar dessa mikroplaster eller spottar ut dem. I laboratorietester fann man att amfipoder av arten Orchestia gammarellus snabbt kunde sluka bitar av plastpåsar och strimla en enda påse i 1,75 miljoner mikroskopiska fragment. Även om plasten bryts ner är det fortfarande ett konstgjort material som inte bryts ned biologiskt. Det uppskattas att cirka 90 % av plasten i den pelagiska marina miljön är mikroplaster. Dessa mikroplaster konsumeras ofta av marina organismer vid basen av näringskedjan, som plankton och fisklarver, vilket leder till en koncentration av intagen plast upp i näringskedjan. Plast tillverkas med giftiga kemikalier som sedan kommer in i den marina näringskedjan, inklusive fisken som vissa människor äter.

• 

  Mikroplaster bland sand- och glaskulor i sediment från Rhen . Den vita stapeln representerar 1 mm.

• 

  Stora plastavfallsfläckar har samlats i mitten av havsgyres .

• 

  Modellresultat för räknedensiteten av små planktoniska plastpartiklar.
  

  Röd: tätare

  Grön: mindre tät
• 

  Interaktioner mellan marina mikroorganismer och mikroplaster

Buller

Se även: Havsföroreningar § Undervattensbuller , samt marina däggdjur och ekolod

Det finns en naturlig ljudbild i havet som organismer har utvecklats runt i tiotusentals år. Men mänsklig aktivitet har stört detta ljudlandskap och till stor del dränkt ljud som organismer är beroende av för parning, avvärjning av rovdjur och resor. Fartygs- och båtpropellrar och motorer, industrifiske, kustbyggande, oljeborrning, seismiska undersökningar, krigföring, havsbottengruvor och ekolodsbaserad navigering har alla introducerat buller i havsmiljöer. Enbart sjöfarten har bidragit med en uppskattningsvis 32-faldig ökning av lågfrekvent buller längs stora sjöfartsleder under de senaste 50 åren, och drivit bort marina djur från viktiga uppfödnings- och utfodringsplatser. Ljud är den sensoriska signalen som färdas längst genom havet, och antropogena bullerföroreningar stör organismers förmåga att använda ljud. Detta skapar stress för organismerna som kan påverka deras allmänna hälsa, störa deras beteende, fysiologi och reproduktion och till och med orsaka dödlighet. Ljudsprängningar från seismiska undersökningar kan skada öronen på marina djur och orsaka allvarliga skador. Bullerföroreningar är särskilt skadliga för marina däggdjur som är beroende av ekolokalisering, såsom valar och delfiner. Dessa djur använder ekolokalisering för att kommunicera, navigera, mata och hitta kompisar, men överskott av ljud stör deras förmåga att använda ekolokalisering och därför utföra dessa viktiga uppgifter.

Brytning

Huvudartiklar: Miljöpåverkan från gruvor och Deep sea mining

Utsikten till djuphavsbrytning har lett till oro från forskare och miljögrupper över effekterna på ömtåliga djuphavsekosystem och bredare effekter på havets biologiska pump .

Människoinducerad sjukdom

Snabba förändringar av havsmiljöer gör att sjukdomar kan blomstra. Sjukdomsframkallande mikrober kan förändras och anpassa sig till nya havsförhållanden mycket snabbare än annat marint liv, vilket ger dem en fördel i havets ekosystem. Denna grupp av organismer inkluderar virus, bakterier, svampar och protozoer. Även om dessa patogena organismer snabbt kan anpassa sig, försvagas annat marint liv av snabba förändringar i deras miljö. Dessutom blir mikrober rikligare på grund av vattenbruk, odling av vattenlevande liv och mänskligt avfall som förorenar havet. Dessa metoder introducerar nya patogener och överskott av näringsämnen i havet, vilket ytterligare uppmuntrar mikrobers överlevnad.

Vissa av dessa mikrober har breda värdområden och kallas multivärdpatogener. Detta innebär att patogenen kan infektera, föröka sig och överföras från olika, obesläktade arter. Flervärdspatogener är särskilt farliga eftersom de kan infektera många organismer, men kanske inte är dödliga för dem alla. Detta innebär att mikroberna kan existera i arter som är mer resistenta och använda dessa organismer som kärl för att kontinuerligt infektera en mottaglig art. I det här fallet kan patogenen helt utplåna den mottagliga arten samtidigt som den upprätthåller tillgången på värdorganismer.

Klimatförändring

Ytterligare information: Effekter av klimatförändringar på hav

bidrar mikrobiell primärproduktion avsevärt till CO ₂ -bindningen . Marina mikroorganismer återvinner även näringsämnen för användning i den marina näringsväven och släpper i processen ut CO ₂ till atmosfären. Mikrobiell biomassa och annat organiskt material (rester av växter och djur) omvandlas till fossila bränslen under miljontals år. Däremot frigör förbränning av fossila bränslen växthusgaser på en liten bråkdel av den tiden. Som ett resultat kolkretsloppet ur balans, och atmosfärens CO ₂ -nivåer kommer att fortsätta att stiga så länge fossila bränslen fortsätter att förbrännas.

Mikroorganismer och klimatförändringar i marina och terrestra biomer

Översikt över klimatförändringar och deras effekter på havet

Havets uppvärmning

Global medeltemperaturförändring på land och hav från 1880 till 2011, i förhållande till medelvärdet 1951–1980. Källa: NASA GISS

Se även: Havsvärmeinnehåll

Den mesta värmeenergin från den globala uppvärmningen går ut i havet och inte till atmosfären eller värmer upp landet. Forskare insåg för över 30 år sedan att havet var ett nyckelfingeravtryck av mänsklig påverkan på klimatförändringen och "den bästa möjligheten till stora förbättringar i vår förståelse av klimatkänslighet är förmodligen övervakning av temperaturen i havets inre."

Marina organismer flyttar till kallare delar av havet i takt med att den globala uppvärmningen fortsätter. Till exempel övervakades en grupp på 105 marina fiskar och ryggradslösa arter längs USA:s nordöstra kust och i östra Berings hav. Under perioden 1982 till 2015 skiftade den genomsnittliga biomassan för gruppen norrut cirka 10 miles och flyttade sig också cirka 20 fot djupare.

Det mesta av värmeenergi från den globala uppvärmningen går ut i havet

Globala värmeackumuleringsdata, från Nuccitelli et al. (2012)

Det finns bevis för att ökande havstemperaturer tar en vägtull på marina ekosystem. Till exempel indikerar en studie om förändringar i växtplankton i Indiska oceanen en minskning med upp till 20 % av marint växtplankton under de senaste sex decennierna. Under sommaren är västra Indiska oceanen hem för en av de största koncentrationerna av marina växtplanktonblomningar i världen. Ökad uppvärmning i Indiska oceanen förbättrar skiktningen av havet, vilket förhindrar blandning av näringsämnen i den eufotiska zonen där gott om ljus är tillgängligt för fotosyntes. Därmed begränsas primärproduktionen och regionens hela näringsväv störs. Om den snabba uppvärmningen fortsätter kan Indiska oceanen förvandlas till en ekologisk öken och sluta vara produktiv.

• 

  Havsuppvärmningen förändrar utbredningen av nyckelstensarten antarktisk krill

• 

  I Antarktis är arter med begränsad räckvidd på grunt vatten, som denna smaragdtorsk , hotade.

Antarktisoscillationen (även kallad Southern Annular Mode ) är ett bälte av västliga vindar eller lågtryck som omger Antarktis som rör sig norrut eller söderut beroende på vilken fas det befinner sig i . I sin positiva fas, det västliga vindbältet som driver den antarktiska cirkumpolära strömmen intensifieras och drar ihop sig mot Antarktis , medan dess negativa fas rör sig bältet mot ekvatorn. Vindar associerade med den antarktiska oscillationen orsakar oceanisk uppströmning av varmt cirkumpolärt djupvatten längs den antarktiska kontinentalsockeln. Detta har kopplats till ishyllans basal smälta , vilket representerar en möjlig vinddriven mekanism som kan destabilisera stora delar av den antarktiska inlandsisen. Antarktisoscillationen är för närvarande i den mest extrema positiva fasen som har inträffat i över tusen år. På senare tid har denna positiva fas intensifierats ytterligare, och detta har tillskrivits ökade växthusgasnivåer och senare stratosfärisk ozonutarmning. Dessa storskaliga förändringar i den fysiska miljön "driver förändring genom alla nivåer av antarktiska marina näringsnät". Havsuppvärmningen förändrar också distributionen av antarktisk krill . Antarktisk krill är nyckelstenen i det antarktiska ekosystemet bortom kusthyllan och är en viktig födokälla för marina däggdjur och fåglar .

IPCC (2019) säger att marina organismer påverkas globalt av havsuppvärmningen med direkta effekter på mänskliga samhällen, fiske och livsmedelsproduktion . Det är troligt att det kommer att minska antalet marina djur med 15 % och fiskefångst med 21 % till 24 % i slutet av 2000-talet på grund av klimatförändringarna.

En studie från 2020 rapporterar att den globala uppvärmningen år 2050 kan spridas i djuphavet sju gånger snabbare än nu, även om utsläppen av växthusgaser minskas. Uppvärmning i mesopelagiska och djupare lager kan få stora konsekvenser för djuphavets näringsväv , eftersom havsarter kommer att behöva flytta för att hålla sig vid överlevnadstemperaturer.

Stigande havsnivåer

Mellan 1993 och 2018 har medelhavsnivån stigit över större delen av världshavet (blå färger).

Kustnära ekosystem står inför ytterligare förändringar på grund av stigande havsnivåer . Vissa ekosystem kan röra sig inåt landet med högvattenmärket, men andra hindras från att migrera på grund av naturliga eller konstgjorda barriärer. Denna kustnära avsmalning, kallad kustklämning om mänskligt skapade barriärer är inblandade, kan resultera i förlust av livsmiljöer som lera och kärr . Mangrover och tidvattenkärr anpassar sig till stigande havsnivåer genom att bygga vertikalt med ackumulerat sediment och organiskt material . Om havsnivåhöjningen är för snabb kommer de inte att kunna hänga med utan kommer istället att sjunka under vatten.

• 

  Havsnivåförändring, 1880 till 2015

• 

  När havsnivån stiger flyttar den längre in i landet

Koraller, viktiga för fågel- och fisklivet, behöver också växa vertikalt för att förbli nära havsytan för att få tillräckligt med energi från solljus. Hittills har den kunnat hänga med, men kanske inte kommer att kunna göra det i framtiden. Dessa ekosystem skyddar mot stormfloder, vågor och tsunamier. Att förlora dem gör att effekterna av havsnivåhöjningen blir värre. Mänskliga aktiviteter, som att bygga damm, kan förhindra naturliga anpassningsprocesser genom att begränsa sedimenttillförseln till våtmarker, vilket leder till förlust av tidvattenkärr . När havsvatten rör sig inåt land kustöversvämningarna orsaka problem med befintliga terrestra ekosystem, som att förorena deras jordar. Bramble Cay melomys är det första kända landdäggdjuret som dör ut till följd av havsnivåhöjningen.

Havscirkulation och salthalt

Se även: avstängning av termohalincirkulation

Havets salthalt är ett mått på hur mycket löst salt som finns i havet. Salterna kommer från erosion och transport av lösta salter från marken. Havets ytsalthalt är en nyckelvariabel i klimatsystemet när man studerar det globala vattnets kretslopp , havs-atmosfärutbyten och havscirkulation , alla viktiga komponenter som transporterar värme, fart, kol och näringsämnen runt om i världen. Kallt vatten är tätare än varmt vatten och saltvatten är tätare än sötvatten. Detta innebär att densiteten av havsvatten förändras när dess temperatur och salthalt ändras. Dessa förändringar i densitet är huvudkällan till den kraft som driver havscirkulationen.

Salthaltsmätningar av ytvatten som tagits sedan 1950-talet indikerar en intensifiering av det globala vattnets kretslopp med områden med hög salthalt som blir mer salthalt och områden med låg salthalt blir mindre salthaltiga.

Thermohaline cirkulation , havets transportband

Förändringar i ytsalthalt uppmätt med satellitinstrumentet NASA Aquarius från december 2011 till december 2012. Blå: låg salthalt, röd: hög salthalt.

Havsförsurning

Potentiella effekter av havsförsurning. En översikt över de potentiella kommande ekologiska och biogeokemiska konsekvenserna, kopplar samman olika miljöfaktorer, processer och kretslopp relaterade till försurning i det framtida havet.

Se även: Havsförsurning § Möjliga effekter

Havsförsurning är den ökande försurningen av haven, främst orsakad av upptaget av koldioxid från atmosfären . Ökningen av koldioxid i atmosfären på grund av förbränning av fossila bränslen leder till att mer koldioxid löses upp i havet. När koldioxid löses i vatten bildas väte och karbonatjoner. Detta ökar i sin tur havets surhet och gör överlevnaden allt svårare för mikroorganismer, skaldjur och andra marina organismer som är beroende av kalciumkarbonat för att bilda sina skal.

Ökad surhet har också potential för andra skador på marina organismer, såsom att sänka ämnesomsättningen och immunsvar i vissa organismer, och orsaka korallblekning . Havsförsurningen har ökat med 26 % sedan början av den industriella eran. Det har jämförts med antropogena klimatförändringar och kallats "den onda tvillingen av global uppvärmning " och "det andra CO ₂ -problemet".

Uppskattad förändring i havsvattnets pH orsakad av CO
₂ som skapats av människor från början av den industriella revolutionen till slutet av 1900-talet

Ocean deoxygenation

Se även: syrebrist i havet och syrebrist

Oxygenering i havet är en ytterligare stressfaktor för det marina livet. Ocean deoxygenation är utvidgningen av syreminimumszoner i haven som en konsekvens av förbränning av fossila bränslen . Förändringen har gått ganska snabbt och utgör ett hot mot fiskar och andra typer av marint liv, samt för människor som är beroende av det marina livet för näring eller försörjning. Oxygenering i havet har konsekvenser för havets produktivitet , näringsämneskretslopp, kolcykling och marina livsmiljöer .

Havets uppvärmning förvärrar syreminskningen i havet och ytterligare stressar marina organismer, vilket begränsar tillgången på näringsämnen genom att öka skiktningen av havet genom densitet och löslighetseffekter samtidigt som det ökar metabolisk efterfrågan. Enligt IPCC 2019 Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate störs arternas livskraft i hela havets näringsväv på grund av förändringar i havskemin . När havet värms upp minskar blandningen mellan vattenlagren , vilket resulterar i att mindre syre och näringsämnen är tillgängliga för marint liv .

Polarisar

Klimatförändringar gör att havsisen smälter, vilket förvandlar Arktis från en isig öken till ett öppet hav. Isbjörnar och sälar kan förlora sina livsmiljöer, av växtplankton kan öka och ge energi till den arktiska näringsväven, vilket kan leda till högre kolbegravningshastigheter och möjligen minska mängden CO ₂ i atmosfären.

Se även: klimatförändringar i Arktis och global uppvärmning i Antarktis

Tills nyligen sågs inlandsisar som inerta komponenter i kolets kretslopp och ignorerades till stor del i globala modeller. Forskning under det senaste decenniet har förändrat detta synsätt och visat förekomsten av unikt anpassade mikrobiella samhällen, höga frekvenser av biogeokemisk/fysisk vittring i inlandsisar och lagring och kretslopp av organiskt kol på över 100 miljarder ton, såväl som näringsämnen.

Kollager och flöden i dagens inlandsisar (2019) och den förutspådda påverkan på koldioxid (där data finns). Uppskattade kolflöden mäts i Tg/a (megaton kol per år) och uppskattade storlekar på kollager mäts i Pg C (tusentals megaton kol). DOC = löst organiskt kol , POC = partikelformigt organiskt kol .

Biogeokemisk

Antropogena effekter på den marina kvävecykeln

Se även: Marina biogeokemiska kretslopp

Diagrammet till höger visar några mänskliga effekter på det marina kvävekretsloppet . Biotillgängligt kväve (Nb) införs i marina ekosystem genom avrinning eller atmosfäriskt nedfall, vilket orsakar övergödning , bildandet av döda zoner och utvidgningen av syreminimumszonerna (OMZ). Frigörandet av kväveoxider (N ₂ O, NO) från antropogena aktiviteter och syreutarmade zoner orsakar stratosfärisk ozonnedbrytning , vilket leder till högre UVB -exponering, vilket orsakar skador på marint liv, surt regn och havsuppvärmning . Havets uppvärmning orsakar vattenskiktning, deoxygenering och bildandet av döda zoner. Döda zoner och OMZ är hotspots för anammox och denitrifikation , vilket orsakar kväveförlust (N ₂ och N ₂ O). Förhöjd koldioxid i atmosfären försurar havsvatten, minskar pH-beroende N-cirkulationsprocesser såsom nitrifikation och förbättrar N ₂ -fixering .

Kalciumkarbonater

Coccolithophore

Sjöborre

Ökad surhetsgrad gör det svårt för mikroorganismer som kokkolitoforer och skaldjur som sjöborrar att bygga sina karbonatskal

Aragonit är en form av kalciumkarbonat som många marina djur använder för att bygga karbonatskelett och skal. Ju lägre aragonitmättnadsnivån är , desto svårare är det för organismerna att bygga och underhålla sina skelett och skal. Kartan nedan visar förändringar i aragonitmättnadsnivån i havets ytvatten mellan 1880 och 2012.

För att välja ett exempel, pteropoder är en grupp vitt spridda simmande havssniglar . För att pteropoder ska skapa skal behöver de aragonit som produceras genom karbonatjoner och löst kalcium. Pteropoder är allvarligt drabbade eftersom ökande försurningsnivåer stadigt har minskat mängden vatten övermättat med karbonat som behövs för att skapa aragonit.

När skalet på en pteropod nedsänktes i vatten med en pH-nivå förväntas havet nå år 2100, skalet löstes nästan helt upp inom sex veckor. Likaså koraller , korallalger , coccolithophores, foraminifera , såväl som skaldjur i allmänhet, upplever alla minskad förkalkning eller ökad upplösning som en effekt av havets försurning.

• 

  Minskad aragonitmättnad gör det svårare för marina organismer som pteropoder att bygga kalciumskal

• 

  Skal av pteropoder löses upp under allt surare förhållanden orsakade av ökade mängder atmosfärisk CO ₂

Video som sammanfattar effekterna av havsförsurning – Källa: NOAA

Ohälsosam pteropod som visar effekter av havsförsurning

Havsförsurning gör att spröda stjärnor tappar muskelmassa

Pteropoder och spröda stjärnor utgör basen för arktiska näringsnät

Pteropoder och spröda stjärnor utgör tillsammans basen i de arktiska näringsnäten och båda är allvarligt skadade av försurning. Pteropods skal löses upp med ökande försurning och spröda stjärnor förlorar muskelmassa när de återväxer bihang. Dessutom dör den spröda stjärnans ägg inom några dagar när de utsätts för förväntade förhållanden till följd av den arktiska försurningen. Försurning hotar att förstöra arktiska näringsnät från basen och uppåt. De arktiska vattnen förändras snabbt och går framåt i processen att bli undermättade med aragonit. Arktiska näringsvävar anses vara enkla, vilket innebär att det finns få steg i näringskedjan från små organismer till större rovdjur. Till exempel är pteropoder "ett nyckelbyte för ett antal högre rovdjur - större plankton, fiskar, sjöfåglar, valar".

Silikater

Ökningen av jordbruket under de senaste 400 åren har ökat exponeringen av stenar och jordar, vilket har resulterat i ökad hastighet av silikatvittring. I sin tur har läckaget av amorfa kiseldioxidbestånd från jordar också ökat, vilket ger högre koncentrationer av löst kiseldioxid i floder. Omvänt har ökad uppdämning lett till en minskning av kiseldioxidtillförseln till havet på grund av upptag av sötvattenkiselalger bakom dammar. Dominansen av icke-kiselhaltigt växtplankton på grund av antropogen kväve- och fosforbelastning och förbättrad kiseldioxidupplösning i varmare vatten har potential att begränsa exporten av kiselhavssediment i framtiden.

2019 föreslog en grupp forskare att försurning minskar produktionen av kiseldioxid i södra oceanen .

Kiselalg

Radiolarisk

Förändringar i havets kiselsyra kan göra det svårt för de marina mikroorganismerna som konstruerar kiseldioxidskal

• 

  Koncentration av kiselsyra i den övre pelagiska zonen som visar höga halter i södra oceanen

• 

  Generaliserad marin kiseldioxidcykel , anpassad från Treguer et al., 1995

Kol

Antropogena förändringar i den globala kolcykeln 2009–2018. Schematisk representation av den totala störningen av den globala kolcykeln orsakad av antropogena aktiviteter, globalt i genomsnitt för årtiondet 2009–2018. Se förklaringar för motsvarande pilar och enheter. Osäkerheten i den atmosfäriska CO2-tillväxthastigheten är mycket liten (±0,02 GtC yr−1) och försummas för figuren. Den antropogena störningen sker ovanpå en aktiv kolcykel, med flöden och bestånd representerade i bakgrunden för alla siffror, med havets bruttoflöden uppdaterade till 90 GtC yr−1 för att förklara ökningen av atmosfärisk CO2 sedan publiceringen. Kolförråden i kuster är från en litteraturöversikt av kustnära marina sediment.

Ytterligare information: marin kolcykel och biologisk pump

Kväve–kol–klimatinteraktioner. De huvudsakliga interagerande drivkrafterna visas under antropocen. Tecken indikerar en ökning (+) eller en minskning (−) av den visade faktorn; (?) indikerar en okänd påverkan. Färgerna på pilen indikerar direkta antropogena effekter (röda) eller naturliga interaktioner (blå, av vilka många också modifieras av mänsklig påverkan). Styrkan hos interaktionen uttrycks av pilens tjocklek.

Föreslagna alternativ för avlägsnande av marint koldioxid

När de tekniska och politiska utmaningarna med landbaserade metoder för att avlägsna koldioxid blir mer uppenbara, kan haven vara den nya "blåa" gränsen för strategier för koldioxiduttag i klimatstyrning. Marina miljöer är den blå gränsen för en strategi för nya kolsänkor i klimatstyrning efter Paris, från naturbaserad ekosystemförvaltning till industriella tekniska ingrepp i jordsystemet. Tillvägagångssätten för avlägsnande av koldioxid i havet är olika - även om flera liknar viktiga förslag för avlägsnande av koldioxid på land. Alkalisering av havet (tillsats av silikatmineral som olivin till kustvatten, för att öka CO ₂ -upptaget genom kemiska reaktioner) är förbättrad vittring, blått kol (förbättrar naturlig biologisk CO ₂ -avdragning från kustvegetation) är marin återplantering av skog och odling av marin biomassa (dvs. , tång) för koppling med efterföljande avskiljning och lagring av kol är den marina varianten av bioenergi och avskiljning och lagring av kol. Våtmarker , kuster och det öppna havet uttänks och utvecklas som hanterade platser för avlägsnande och lagring av kol, med metoder som utökas från användningen av jordar och skogar.

Effekt av flera stressorer

Ekosystempåverkan förstärks av havsuppvärmning och syreminskning. Drivkrafter för hypoxi och intensifiering av havsförsurning i uppströmmande hyllsystem. Vindar mot ekvatorn driver uppströmningen av vatten med lågt löst syre (DO), högt näringsämne och högt löst oorganiskt kol (DIC) ovanför syreminimumszonen . Gradienter över hyllorna i produktivitet och bottenvattenuppehållstider driver styrkan hos DO (DIC) minskning (ökning) när vatten passerar över en produktiv kontinentalsockel .

Om mer än en stressfaktor är närvarande kan effekterna förstärkas. Till exempel kan kombinationen av havsförsurning och en höjning av havstemperaturen ha en sammansatt effekt på det marina livet som vida överstiger de individuella skadliga effekterna av båda.

Även om de fullständiga konsekvenserna av förhöjda koldioxidutsläpp _på marina ekosystem fortfarande dokumenteras, finns det en omfattande forskning som visar att en kombination av havsförsurning och förhöjd havstemperatur, främst driven av utsläpp av koldioxid _och andra växthusgaser , har en sammansatt effekt. om det marina livet och havsmiljön. Denna effekt överstiger vida den individuella skadliga effekten av någondera. Dessutom förvärrar havsuppvärmningen syreminskningen i havet , vilket är en ytterligare stressfaktor för marina organismer, genom att öka skiktningen av havet, genom densitets- och löslighetseffekter, vilket begränsar näringsämnen, samtidigt som det ökar metabolisk efterfrågan.

Flera stressfaktorer som verkar på korallrev

Riktningen och omfattningen av effekterna av havets försurning, uppvärmning och deoxygenering på havet har kvantifierats genom metaanalyser och har testats ytterligare genom mesokosmstudier . Mesokosmstudierna simulerade interaktionen mellan dessa stressorer och fann en katastrofal effekt på den marina näringsväven, nämligen att ökningen av konsumtionen från termisk stress mer än förnekar någon primär producent till växtätare ökning från mer tillgänglig koldioxid.

Drivkrafter för förändring

Drivkrafter för förändring i marina ekosystem

Förändringar i marina ekosystems dynamik påverkas av socioekonomiska aktiviteter (till exempel fiske, föroreningar) och mänskligt inducerade biofysiska förändringar (till exempel temperatur, havsförsurning) och kan interagera och allvarligt påverka marina ekosystems dynamik och de ekosystemtjänster som de genererar till samhället . Att förstå dessa direkta – eller närliggande – interaktioner är ett viktigt steg mot hållbar användning av marina ekosystem. Emellertid är närliggande interaktioner inbäddade i en mycket bredare socioekonomisk kontext där till exempel ekonomi genom handel och finans, mänsklig migration och tekniska framsteg, verkar och interagerar på en global skala, vilket påverkar närliggande relationer.

Byter baslinjer

"Tillämpning av de fysiska och biologiska vetenskaperna har gjort idag utan tvekan den bästa tiden: vi lever längre och hälsosammare liv, livsmedelsproduktionen har fördubblats under de senaste 35 åren och energisubventioner har ersatt mänskligt arbete, vilket tvättar bort hierarkier av slaveri. Men oavsiktliga konsekvenser av dessa välmenande åtgärder – klimatförändringar, förlust av biologisk mångfald, otillräcklig vattenförsörjning och mycket annat – kan mycket väl göra morgondagen till den värsta av tider."

– Robert maj 2006

Förskjutande baslinjer uppstår i forskning om marina ekosystem eftersom förändringar måste mätas mot någon tidigare referenspunkt (baslinje), som i sin tur kan representera betydande förändringar från ett ännu tidigare tillstånd i ekosystemet. Till exempel har radikalt utarmat fiske utvärderats av forskare som använde fisketillståndet i början av sin karriär som baslinje, snarare än fisket i dess outnyttjade eller orörda tillstånd. Områden som svärmade med en viss art för hundratals år sedan kan ha upplevt en långvarig nedgång, men det är nivån några decennier tidigare som används som referenspunkt för nuvarande populationer. På så sätt maskerades och är stora nedgångar i ekosystem eller arter under långa tidsperioder maskerade. Det finns en förlust av uppfattning om förändring som uppstår när varje generation omdefinierar vad som är naturligt eller orört.

Se även

• Antropocen
• Effekter av klimatförändringar på ekosystem
• Djuphavsutforskning
• Effekter av klimatförändringar på landlevande djur
• Skräpplats
• Marint skräp
• Oceanisk kolcykel
• Offshore konstruktion
• Havsutforskning
• Särskild rapport om havet och kryosfären i ett förändrat klimat
• Mål för hållbar utveckling 14
• Hotade strålar
• Hotade hajar
• Världshavens dag