Gli effetti del cambiamento climatico sugli oceani includono l’aumento della temperatura delle acque direttamente collegata al riscaldamento globale, l’innalzamento del livello del mare, l’acidificazione degli oceani, il declino del ghiaccio marino, l’aumento della stratificazione degli oceani e la riduzione dei livelli di ossigeno. Un altro effetto importante sono i cambiamenti nelle correnti oceaniche, compreso un indebolimento della circolazione di ribaltamento meridionale dell’Atlantico.Tutti questi cambiamenti hanno effetti a catena che disturbano gli ecosistemi marini. La causa principale di questi cambiamenti è il cambiamento climatico dovuto alle emissioni umane di gas serra, ad esempio anidride carbonica e metano. Ciò porta al riscaldamento degli oceani, perché l’oceano assorbe la maggior parte del calore aggiuntivo nel sistema climatico. L’oceano assorbe parte dell’anidride carbonica in eccesso presente nell’atmosfera. Ciò fa sì che il valore del pH dell'oceano diminuisca. Gli scienziati stimano che l’oceano assorba circa il 25% di tutte le emissioni di CO2 causate dall’uomo.. L'idea che oceano funga da importante serbatoio per la CO2 di origine antropica è stata discussa nella letteratura scientifica almeno dalla fine degli anni '50 del ventesimo secolo.
La stratificazione della temperatura dell'oceano è la differenza di temperatura tra i vari strati dell'oceano, che aumenta man mano che la superficie dell'oceano si riscalda a causa dell'aumento della temperatura dell'aria.Bindoff, N.L., W.W.L. Cheung, J.G. Kairo, J. Arístegui, V.A. Guinder, R. Hallberg, N. Hilmi, N. Jiao, M.S. Karim, L. Levin, S. O'Donoghue, S.R. Purca Cuicapusa, B. Rinkevich, T. Suga, A. Tagliabue, and P. Williamson, 2019: . In: [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N.M. Weyer (eds.)]. In press. Il declino del mescolamento degli strati oceanici stabilizza l'acqua calda vicino alla superficie e riduce ala circolazione dell'acqua fredda e profonda. La ridotta miscelazione verticale rende più difficile per l’oceano assorbire il calore, e di conseguenza una quota maggiore del riscaldamento futuro andrà nell’atmosfera e nel territorio. Un risultato è un aumento della quantità di energia disponibile per i cicloni tropicali e altre tempeste. Un altro risultato è una diminuzione dei nutrienti per i pesci negli strati superiori dell’oceano. Questi cambiamenti riducono anche la capacità dell’oceano di immagazzinare carbonio. Allo stesso tempo aumentano i contrasti di salinità: le aree salate stanno diventando sempre più salate e le aree più fresche sempre meno salate.
Acidificazione degli oceani
L'acidificazione degli oceani è dovuta alla decrescita del valore del pH oceanico causato dall'assunzione di anidride carbonica di origine antropica dall'atmosfera.
Circa un quarto della CO2 presente nell'atmosfera finisce negli oceani dove, a contatto con l'acqua, viene trasformata in acido carbonico (H2CO3). All'aumentare della CO2 nell'atmosfera, corrisponde anche un innalzamento di quella disciolta nell'acqua marina; per cui l'incremento delle emissioni di CO2 determina effetti devastanti sugli ecosistemi marini. In particolare, secondo il Gruppo intergovernativo sul cambiamento climatico (IPCC), dal 1750 al 2014, una percentuale pari al 30% della CO2 emessa come conseguenza di attività umane (emissioni antropogeniche) è stata assorbita dagli oceani.
È stato stimato che tra il 1751 e il 1994, il pH superficiale delle acque oceaniche si sia abbassato da 8,25 a 8,14, con un corrispondente aumento della concentrazione di ioni H+, pari al 26%.
Il processo di continua acidificazione delle acque oceaniche porta indubbiamente ad effetti sulla catena alimentare e, in particolar modo, può influire sul lisoclino e sulla profondità di compensazione dei carbonati; con conseguente scioglimento dei gusci calcarei delle conchiglie, dei molluschi e del plancton calcareo, costituiti da carbonato di calcio (CaCO3).
Il ciclo del carbonio
Il ciclo del carbonio descrive il flusso dell'anidride carbonica tra gli oceani, la biosfera terrestre, la litosfera e l'atmosfera. Le attività antropiche come l'impiego di combustibili fossili, le emissioni in atmosfera e il cambiamento nell'utilizzo della terra, hanno modificato il flusso della CO2 nell'atmosfera. Circa il 45% di questo gas è rimasto nell'atmosfera, mentre la parte rimanente è stata assorbita dagli oceani e dalle piante terrestri.
Il ciclo del carbonio coinvolge sia composti organici sia composti inorganici del carbonio, come la stessa CO2 e i carbonati. I composti inorganici in particolare hanno una influenza significativa per quanto riguarda l'acidificazione delle acque oceaniche causata dalla CO2.
Gli oceani in particolare riescono ad assorbire la CO2 dall'atmosfera e così facendo si acidificano. Quando la CO2 viene disciolta per produrre CO2 acquosa si viene a formare anche acido carbonico che si dissocerà rapidamente producendo così ioni bicarbonato che a sua volta possono dissociarsi in ione carbonato. queste reazioni sono in grado di produrre protoni abbassando così il valore di pH della soluzione.
Nell'acqua di mare, però, la situazione cambia. Questo perché la CO2 nell'acqua di mare non si dissocia completamente in ioni carbonato e quindi il numero di ioni prodotti sarà inferiore. Ciò è dovuto alla capacità di tamponare le variazioni di pH dell'acqua di mare: tale capacità tuttavia diminuisce man mano che viene aggiunta più CO2, raggiungendo velocemente livelli di saturazione molto alti.
Effetti ecologici e ripercussioni sugli organismi e sugli ecosistemi marini
A causa dell’acidificazione degli oceani, la fauna marina viene messa in serio pericolo. L’abbassamento del pH marino crea il fenomeno di sbiancamento dei coralli; il carbonato di calcio che costituisce le conchiglie, i molluschi, i crostacei e perfino il corallo, diminuisce in relazione all’aumento dell’acidità, perdendo così le alghe che vivono sopra la superficie dell’organismo, portandolo alla morte.
Nonostante molti organismi risentano di questa acidificazione sempre maggiore, alcuni organismi fotosintetici ne traggono beneficio. Un caso è rappresentato dalle diatomee; ossia alghe microscopiche appartenenti al fitoplancton. Per questi organismi, l’aumento di CO2 in acqua, aumenta la loro capacità di svolgere i propri processi di fotosintesi. Questi processi possono essere svolti se in presenza di determinate condizioni ambientali.
Prospettive future
Secondo i dati attuali, l’IPCC prevede un ulteriore abbassamento del pH dello 0,3-0,4 entro la fine di questo secolo con conseguente aumento fino al 150% dell’acidità e abbassamento della quantità di ione carbonato. I risultati a lungo termine dovuti all’impatto dell’acidificazione degli oceani necessitano di ulteriori studi, ma certamente continueranno ad aumentare gli effetti negativi sugli organismi viventi. Il problema è il fatto che il processo di acidificazione oceanica sta avvenendo troppo velocemente non permettendo l’adattamento delle specie presenti. Numerose sono le proposte per ridurre l’acidificazione degli oceani ancora in via di sperimentazione che inoltre saranno molto costose. Sicuramente i processi naturali riusciranno a ricreare le condizioni di equilibrio ma questo avverrà in tempi lunghissimi dell’ordine delle centinaia di migliaia di anni.
Sbiancamento dei coralli
Una delle più studiate conseguenze dei cambiamenti climatici sugli ecosistemi marini è il cosiddetto fenomeno dello sbiancamento dei coralli (coral bleaching), che rappresenta minacce più importanti per le barriere coralline tropicali e che negli ultimi anni è sempre più frequente.
Lo sbiancamento dei coralli è un fenomeno che si verifica quando i coralli espellono le loro alghe endosimbionti (le zooxantelle) che vivono nei loro tessuti, facendoli apparire bianchi o molto chiari. Questo processo è spesso innescato da stress ambientali, come l'aumento della temperatura dell'acqua, l'acidifcazione dell'acqua o l'inquinamento. Questo fenomeno è quindi molto dannoso per l'ecosistema della barriera corallina, dal momento che le zooxantelle forniscono ai coralli fino al 90% del loro fabbisogno energetico attraverso la fotosintesi, e partecipano attivamente alla biocostruzione della struttura carbonatica.
Temperature elevate, anche di pochi gradi, possono stressare i coralli e indurli a espellere le zooxantelle. In genere il fenomeno dello sbiancamento si verifica quando la temperatura dell'acqua si mantiene a lungo oltre i 30 °C. Questo è molto preoccupante soprattutto in un'ottica di cambiamenti climatici e di riscaldamento globale: i fenomeni di sbiancamento dei coralli potrebbero aumentare sempre di più a causa del progressivo aumento delle temperature, con effetti devastanti per la biodiversità e per l'ecosistema.
L'aumento della CO2 nell'atmosfera porta a un'acidificazione degli oceani, che può influenzare negativamente la salute dei coralli. Anche l'inquinamento da sostanze chimiche, come quelle presenti in alcune creme solari, può danneggiare i coralli e le loro alghe simbionti. La luce artificiale, soprattutto quella notturna, può alterare il comportamento dei coralli e delle loro alghe. L'attività umana nelle zone costiere, come la costruzione di infrastrutture o lo scarico di acque reflue, può avere un impatto negativo sulle barriere coralline.
Le conseguenze dello sbiancamento sono diverse. Innanzitutto si ha perdita di colore: i coralli perdono il loro colore vivace e appaiono bianchi o pallidi. Se lo stress persiste, i coralli possono morire di fame, poiché le zooxantelle forniscono loro gran parte dell'energia. Lo sbiancamento dei coralli può portare alla perdita di specie marine che dipendono dalle barriere coralline per il cibo e il riparo, comportando quindi un drastico calo di biodiversità. Molte comunità dipendono dalle barriere coralline per il turismo, la pesca e la protezione dalle tempeste, quindi lo sbiancamento può avere gravi conseguenze economiche e sociali.
L’Istituto Oceanografico del Principato di Monaco ha individuato 6 soluzioni da mettere in atto immediatamente.
Contrastare il surriscaldamento dell’atmosfera: invertire la rotta delle emissioni per evitare non solo che l’atmosfera si riscaldi sempre di più – e con essa gli oceani – ma soprattutto diminuire la quota di CO2 aerodispersa che, inevitabilmente, entrando a contatto con le acque oceaniche vi si discioglie, acidificandoli. L’acidificazione delle acque oceaniche comporta un abbassamento del pH che, insieme allo stress da calore, causa lo sbiancamento dei coralli. Contrastare l’inquinamento marino: tutte le forme di inquinamento chimico e fisico con ripercussioni sul mare devono essere eliminate! L’urbanizzazione spinta delle coste, la moltiplicazione dei lidi e l’incuria umana, insieme alle grandi imbarcazioni, sono le fonti principali di inquinamento chimico e fisico del mare. Rimane fermo il discorso di non inquinare volontariamente le spiagge con mozziconi di sigaretta e rifiuti di vario genere, ma altrettanto importante risulta conoscere anche le altre forme di inquinamento “non volontario” e cominciare a pretendere dai governi locali una seria responsabilizzazione sul tema. Promuovere un’economia “blu”: insieme alle soluzioni per ridurre l’inquinamento, serve un’economia che valorizzi (anziché colpire) il mare. Attività sportive e ricreative gestite da enti rispettosi della vita marina e dei suoi ritmi, istituzione ed espansione di aree protette, pratiche agricole e di gestione boschiva responsabili – gli ecosistemi terrestri e marini sono tra loro collegati – sono prioritari.