Οξυγόνο
Οι άνθρωποι θα έχουν πάντα οξυγόνο για να αναπνέουν, αλλά δεν μπορούμε να πούμε το ίδιο για τη ζωή στους ωκεανούς.
Δεν υπάρχει τίποτα πιο θεμελιώδες για τον άνθρωπο από τη διαθεσιμότητα οξυγόνου. Δίνουμε λίγη σκέψη στο οξυγόνο που χρειαζόμαστε, απλά αναπνέουμε, αλλά από πού προέρχεται γνωρίζουμε;
Για να ρίξουμε φως σε αυτό, δηλώσεις όπως «ο ωκεανός παρέχει το 50% του οξυγόνου που αναπνέουμε» ή το ισοδύναμό του, «κάθε δεύτερη αναπνοή που αναπνέουμε προέρχεται από τον ωκεανό», έχουν γίνει κοινά μάντρα για να τονίσουν την ανθρώπινη εξάρτηση από τον ωκεανό και τον κίνδυνο χαμηλότερης παροχής οξυγόνου λόγω της κλιματικής αλλαγής και της υποβάθμισης του περιβάλλοντος.
Από πού παίρνουμε το οξυγόνο μας;
Η ατμόσφαιρα της Γης δεν ήταν πάντα τόσο πλούσια σε οξυγόνο όσο είναι σήμερα. Η ατμόσφαιρα αποτελείται τώρα από 21% οξυγόνο, αλλά αντιπροσώπευε μόλις το 0,001% των σημερινών επιπέδων κατά τα πρώτα 2 δισεκατομμύρια χρόνια της ιστορίας της Γης.
Είναι η έλευση μικροσκοπικών ωκεάνιων βακτηρίων και φυτών (φυτοπλαγκτόν) και, αργότερα, μεγαλύτερων φυτών στην ξηρά που προκάλεσαν την εκπληκτική αύξηση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρά μας. Αυτό το οξυγόνο προέρχεται από τη φωτοσύνθεση – τη διαδικασία με την οποία τα φυτά μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε οργανική ύλη και οξυγόνο.
Το οξυγόνο είναι σχετικά σταθερό σε υψηλό επίπεδο τα τελευταία 500 εκατομμύρια χρόνια. Σήμερα, περίπου το ήμισυ της φωτοσύνθεσης λαμβάνει χώρα στον ωκεανό και το μισό στην ξηρά.
 |
Ένα μικρό κλάσμα της πρωτογενούς παραγωγής, περίπου 0,1%, διαφεύγει της αποδόμησης και αποθηκεύεται ως οργανικός άνθρακας στα θαλάσσια ιζήματα – μια διαδικασία που αναφέρεται ως βιολογική αντλία άνθρακα. Αυτός ο οργανικός άνθρακας μπορεί τελικά να μετατραπεί σε ορυκτά καύσιμα όπως ο άνθρακας, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο. Η μικρή ποσότητα οξυγόνου που είχε παραχθεί για την παραγωγή αυτής της αποθήκης άνθρακα μπορεί αργότερα να απελευθερωθεί στην ατμόσφαιρα. Μια παρόμοια διαδικασία συμβαίνει και στην ξηρά, με κάποιο άνθρακα αποθηκευμένο στο έδαφος.
Ως εκ τούτου, το οξυγόνο που αναπνέουμε σήμερα προέρχεται από την αργή συσσώρευση O₂ στην ατμόσφαιρα που υποστηρίζεται από την ταφή της οργανικής ύλης σε πολύ μεγάλες χρονικές κλίμακες – εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια – και όχι από τη σύγχρονη παραγωγή είτε από τη χερσαία είτε από την ωκεάνια βιόσφαιρα.
 |
| Το μεγαλύτερο μέρος του οξυγόνου που παράγεται στον ωκεανό καταναλώνεται άμεσα από τα μικρόβια και τα ζώα που ζουν εκεί. Sean Doran, CC BY-NC-ND |
Ορυκτά καύσιμα και ο αέρας που αναπνέουμε
Τι γίνεται με τις μελλοντικές τάσεις του ατμοσφαιρικού οξυγόνου; Ήδη από το 1970, ο εξέχων γεωχημικός Wally S Broecker αναγνώρισε ότι αν επρόκειτο να κάψουμε όλα τα γνωστά αποθέματα ορυκτών καυσίμων, θα χρησιμοποιούσαμε λιγότερο από το 3% της δεξαμενής οξυγόνου μας.
Εάν επρόκειτο να κόψουμε ή να κάψουμε όλα τα δάση και να οξειδώσουμε όλο τον οργανικό άνθρακα που αποθηκεύεται στη βλάστηση και τα ανώτερα εδάφη παγκοσμίως, θα οδηγούσε μόνο σε μια μικρή εξάντληση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου. Εάν η φωτοσύνθεση στον ωκεανό και στην ξηρά σταματούσε να παράγει οξυγόνο, θα μπορούσαμε να συνεχίσουμε να αναπνέουμε για χιλιετίες, αν και σίγουρα θα είχαμε άλλα προβλήματα.
Η προβλεπόμενη μείωση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου, ακόμη και στα χειρότερα σενάρια με μαζική καύση ορυκτών καυσίμων και αποψίλωση των δασών, θα είναι πολύ μικρή σε σχέση με την πολύ μεγάλη ατμοσφαιρική δεξαμενή. Τα μοντέλα δείχνουν ότι η περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας σε οξυγόνο θα υποστεί μια μικρή αλλαγή τα επόμενα 100.000 χρόνια ως απάντηση στη χρήση ορυκτών καυσίμων. Έτσι, ενώ υπάρχουν πολλά πράγματα που πρέπει να ανησυχούμε για το κλιματικό μας μέλλον, η διαθεσιμότητα οξυγόνου για τους οργανισμούς που αναπνέουν αέρα (συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων) δεν είναι ένα από αυτά.
Μείωση οξυγόνου στον ωκεανό
Ωστόσο, υπάρχουν σημαντικοί λόγοι ανησυχίας σχετικά με την περιεκτικότητα του ωκεανού σε οξυγόνο. Η δεξαμενή O₂ του ωκεανού είναι ευάλωτη επειδή συγκρατεί λιγότερο από το 1% του οξυγόνου που αποθηκεύεται στην ατμόσφαιρα. Συγκεκριμένα, οι ωκεάνιες περιοχές με πολύ χαμηλό ή καθόλου οξυγόνο, που αναφέρονται ως ζώνες ελάχιστου οξυγόνου, επεκτείνονται καθώς ο πλανήτης θερμαίνεται, καθιστώντας νέες περιοχές κατοικήσιμες για αναπνευστικούς οργανισμούς όπως τα ψάρια.
Ο ανοικτός ωκεανός έχασε 0,5 έως 3,3% του αποθέματος οξυγόνου στα υψηλα 1000 μέτρα από το 1970 έως το 2010 και ο όγκος των ζωνών ελάχιστου οξυγόνου αυξήθηκε κατά 3-8%.
Αυτή η απώλεια οξυγόνου οφείλεται κυρίως στην αυξανόμενη διαστρωμάτωση των ωκεανών. Σε αυτή τη διαδικασία, η ανάμειξη του επιφανειακού ωκεανού, ο οποίος γίνεται θερμότερος και ελαφρύτερος, με τα βαθύτερα και πυκνότερα ωκεάνια στρώματα είναι λιγότερο αποτελεσματική, περιορίζοντας τη διείσδυση του οξυγόνου. Η δραστηριότητα των ενζύμων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που εμπλέκονται στην αναπνοή, αυξάνεται επίσης γενικά με τη θερμοκρασία. Έτσι, η κατανάλωση οξυγόνου από τα πλάσματα του ωκεανού αυξάνεται καθώς θερμαίνεται ο ωκεανός.
Μια πρόσφατη μελέτη διαπίστωσε ότι οι ζώνες ελάχιστου οξυγόνου στον ανοιχτό ωκεανό έχουν επεκταθεί κατά αρκετά εκατομμύρια τετραγωνικά χιλιόμετρα και εκατοντάδες παράκτιες περιοχές έχουν τώρα συγκεντρώσεις οξυγόνου αρκετά χαμηλές ώστε να περιορίζουν τους πληθυσμούς των ζώων και να μεταβάλλουν τον κύκλο σημαντικών θρεπτικών ουσιών. Ο όγκος των περιοχών χαμηλού οξυγόνου προβλέπεται να αυξηθεί κατά περίπου 7% έως το 2100 σύμφωνα με ένα σενάριο υψηλών εκπομπών CO₂.
Η αποξυγόνωση αυτού του είδους επηρεάζει τη βιοποικιλότητα και τα τροφικά πλέγματα. και επηρεάζει αρνητικά την επισιτιστική ασφάλεια και τα μέσα διαβίωσης των ανθρώπων που εξαρτώνται από αυτήν.
Τα πραγματικά περιστατικά
Ενώ είναι λάθος να πούμε ότι ο ωκεανός παρέχει το 50% του οξυγόνου που αναπνέουμε, είναι σωστό να πούμε ότι, σε γεωλογικές χρονικές κλίμακες, ο ωκεανός έχει παράσχει ένα μεγάλο κλάσμα του οξυγόνου που λαμβάνουμε σήμερα. Είναι επίσης απολύτως σωστό να πούμε ότι ο ωκεανός είναι υπεύθυνος για το 50% της πρωτογενούς παραγωγής στη Γη, διατηρώντας το σύστημα τροφίμων μας.
Και ενώ δεν πρέπει να ανησυχούμε για τη μελλοντική παροχή οξυγόνου για να αναπνέουν οι άνθρωποι στο μέλλον, θα πρέπει να ανησυχούμε για τα ψάρια που εκτοπίζονται όλο και περισσότερο από τις επεκτεινόμενες ωκεάνιες περιοχές που έχουν εξαντληθεί σε οξυγόνο.
