Kyselé oceány. „Zlé dvojče“ klimatické změny je tu

Analýzu si také můžete poslechnout v audioverzi.

Dodnes jde o jednu z nejznámějších studií o životním prostředí. V roce 2009 vědci navrhli devět planetárních hranic, jejichž překročení se musíme vyvarovat, abychom udrželi Zemi zdravou. Přirozené meze stanovují limity pro procesy, které ovlivňují stabilitu a odolnost planety. Při jejich překročení hrozí kolaps celého systému.

Koncepci představenou v časopise Nature týmem pod vedením švédského vědce Johana Rockströma od té doby převzalo celé mezinárodní společenství. Propsala se třeba i do závěrů Konference OSN o udržitelném rozvoji, dokumentů mezinárodních organizací i národních vlád.

Lidstvo tehdy od vědců dostalo důležitý úkol a náročný závazek – přizpůsobit svou činnost tak, abychom se udrželi pod vytyčenými planetárními hranicemi.

Neobstáli jsme. Znovu a znovu to potvrdilo už několik studií. Minimálně od září 2023, kdy vyšla nejrozsáhlejší z nich, všechny hovoří o šesti překročených mezích. Nehezké vysvědčení. V rámci možností dobře – nebo spíš přijatelně – jsme si vedli pouze ve třech oblastech: ztrátě stratosférického ozonu, zatížení atmosféry aerosoly a okyselení oceánů.

Toto hodnocení však zřejmě bylo ještě milosrdné. Nová studie totiž uvádí, že překonána byla už i hranice kyselosti oceánů. Práce britské Plymouth Marine Laboratory, washingtonského Národního úřadu pro oceán a atmosféru a Kooperativního institutu pro studium mořských zdrojů při Oregonské státní univerzitě publikovaná minulý týden popsala, že se tak stalo dokonce již před pěti lety.

Vědci vycházeli z nových i historických fyzikálních a chemických měření v kombinaci s pokročilými počítačovými modely a studiemi mořského života, které poskytly celkové hodnocení posledních 150 let. Zjistili, že v roce 2020 se průměrný stav oceánů na celém světě již velmi blížil planetární hranici okyselování oceánů a v řadě regionů – zejména v blízkosti pólů – ji dokonce překračoval.

Okyselování oceánů se někdy říká „zlé dvojče“ klimatické změny. Toto označení může být trochu zavádějící, jelikož implikuje existenci nějakého „hodného dvojčete“, nicméně svůj původ má ve shodné příčině obou negativních jevů.

Tou je zejména „starý známý“ oxid uhličitý produkovaný především člověkem při spalování v rámci průmyslové činnosti. Kyselost způsobuje absorpce tohoto plynu do vody. Oceán totiž pohlcuje přibližně 30 % CO2 z atmosféry. Tím, že jej lidstvo vypouští stále více, je jeho koncentrace čím dál vyšší i v oceánech. Plyn se v oceánu rozpouští a vytváří kyselinu uhličitou a uvolňuje vodíkové ionty. Právě od jejich koncentrace se pak odvíjí výsledná kyselost v daném místě oceánu.

Ta se nicméně neměří na stupnici pH, jak je jinak pro aciditu typické, nýbrž koncentrací aragonitu, jedné z rozpustných forem uhličitanu vápenatého (CaCO3). Vodíkové ionty se totiž v oceánu vážou s uhličitanovými anionty a vytvářejí hydrogenuhličitany.

Tyto uhličitanové anionty se tak již nemohou v takové míře vázat s vápníkem a vytvářet aragonit. Snižuje se tak jeho dostupnost pro mořské živočichy, jako jsou korály, škeble a plankton, kteří jej potřebují pro své kosti, schránky a další přirozené struktury.

Planetární hranice okyselování oceánů je překročena, pokud došlo ke snížení koncentrace aragonitu o jednu pětinu v porovnání s předindustriálním obdobím. Předchozí studie hovořily o 18 až 19 procentech – tedy o acidifikaci přesně pod požadovanou hranicí. Nová studie již hovoří o jejím překročení.

„Nová zjištění nejsou žádným překvapením,“ říká pro Seznam Zprávy Katherine Richardsonová, profesorka Globe Institute na Kodaňské univerzitě v Dánsku, která vedla studii z roku 2023. „V našem posledním hodnocení jsme uvedli, že je tento systém na hraně, a od té doby jsme žádné kroky pozitivním směrem nezaznamenali,“ doplnila.

Změny v kyselosti jsou ovšem měřitelné i na samotné stupnici pH. Oceány jsou přirozeně mírně zásadité, nicméně v posledních letech se přibližují hodnotě sedm, která na stupnici od nuly do čtrnácti značí neutrální stav. A tak zatímco v 18. století – tedy v referenčním předindustriálním období – bylo pH přibližně 8,2, nyní se v měřeních pohybuje kolem hodnoty 8,07. A bude hůř: projekce do roku 2100 hovoří i o hodnotě kolem 7,8.

Stupnice pH není lineární, nýbrž logaritmickou funkcí. Což znamená, že to, co se v uvedených hodnotách nezdá jako příliš významná změna, je ve skutečnosti rapidní pokles. Celosvětová koncentrace iontů vodíku v mořské vodě se již nyní od předindustriální doby zvýšila o přibližně 40 %, přičemž téměř polovina tohoto nárůstu nastala od 80. let 20. století. Běžným měřením kyselosti je tedy změna dokonce o celých 20 procentních bodů markantnější.

Jak to tak s přírodními systémy často bývá, jejich kolaps je sice problém sám o sobě, ovšem podstatnější je, že je zároveň příčinou několika dalších – mnohdy dalekosáhlejších – problémů. S okyselováním oceánů to není jiné, i když to nemusí být na první pohled vidět.

Vědci upozorňují, že proti jiným systémům nemá acidifikace žádný svůj jasný symbol. Občas se uvádějí bělající korály, které za stresových podmínek vypuzují symbiotické řasy, což způsobuje ztrátu barvy. Zvýšená acidita však zřejmě nehraje tak významnou roli jako rostoucí teplota vod.

„Je těžké vidět biologické účinky, protože to bude trvat dlouho, než se projeví,“ řekl pro deník The Guardian profesor Steve Widdicombe, vědecký ředitel Plymouth Marine Laboratory. „Dopady okyselování musíme navíc rozlišovat od dopadů dalších faktorů, jako je teplota, intenzivní rybářství a znečištění,“ dodává s tím, že tato skutečnost do značné míry znemožňuje vytvoření tlaku na politiky, kteří mají šanci něco s problémem udělat.

Jak si tedy dopady okyselování představit? Velmi obrazně to ilustruje video od amerického Národního úřadu pro oceán a atmosféru, vědecké vládní agentury Ministerstva obchodu USA. Zobrazuje jedince z řádu mořských plžů pteropoda – občas nazývaného mořští motýli – plovoucího na jedné straně ve vodě s hladinou pH normální pro mořskou vodu a na druhé straně ve vodě, v níž byl po dobu dvou týdnů vystaven zvýšené hladině oxidu uhličitého. Na prvním videu má mořský tvor čistou schránku a aktivně plave. Na druhém je jeho schránka částečně rozpuštěná a popraskaná a plž má s pohybem ve vodě potíže.

Žije přitom v malých hloubkách, kde je problém nejmenší. Se vzdáleností od hladiny roste i míra okyselení. „Většina života v oceánu nežije jen na povrchu – vody pod ním jsou domovem mnohem více různých druhů rostlin a živočichů,“ uvedla hlavní autorka nové studie Helen Findlayová, biologická oceánografka z Plymouth Marine Laboratory. „Vzhledem k tomu, že se tyto hlubší vody tolik mění, mohou být dopady okyselování oceánů mnohem horší, než jsme si mysleli.“

Všechny planetární hranice, resp. jimi představované systémy, jsou totiž propojené. Jev má dalekosáhlé důsledky pro důležité podmořské ekosystémy a tamní biodiverzitu. První, kdo změnu v kyselosti mořské vody pociťuje, jsou tropické a dokonce i hlubokomořské korálové útesy, které poskytují základní stanoviště a prostor pro rozmnožování mnoha druhům.

S poklesem pH se vápenaté druhy, jako jsou populace korálů, ústřic, slávek a drobných měkkýšů, snaží udržet své ochranné struktury, což vede ke slabším schránkám, pomalejšímu růstu, snížené reprodukci a nižším šancím na přežití. Nicméně nemusíte mít krunýř, abyste cítili dopady.

Poškozené druhy mají velmi důležité postavení v mořském potravním řetězci. Budou-li jejich stavy klesat, pocítí to další druhy a tak dále… a nakonec přestane fungovat celé soukolí.

Jeho součástí jsme koneckonců de facto i my lidé. Změny v aciditě nejsou pro naši pokožku významné a dopady se nás tak netýkají přímo, nicméně sekundárně je v ohrožení klíčová část hospodářství řady přímořských oblastí. Ekonomika řady zemí je na bohatství oceánů závislá. Měkkýši a korýši citliví na okyselování oceánů tvoří zhruba 60 % příjmů z rybolovu v tichomořském regionu.

„Okyselování oceánů není jen ekologickou krizí – je to tikající časovaná bomba pro mořské ekosystémy a pobřežní ekonomiky,“ řekl Widdicombe.

Zpracování měkkýšů a korýšů hraje v pobřežních ekonomikách obrovskou roli, neboť poskytuje zaměstnání značné části populace a každoročně generuje příjmy ve výši miliard dolarů. Metaanalýza provedená Agenturou pro ochranu životního prostředí spadající pod federální vládu USA tvrdí, že pokud se okyselování oceánů nebude řídit, může na to světové hospodářství do roku 2100 značně doplatit. Autoři píší o roční ztrátě ve výši mezi 47 a 58 dolary (as 1000 - 1250 korun) na jednoho obyvatele planety.

Nejvíc to ovšem odskáčou jen některé oblasti – tichomořské ostrovy, jihovýchodní Asie nebo severozápad USA. Tam již nyní mají se zvýšenou kyselostí Tichého oceánu nepříjemnou zkušenost. Přibližně v roce 2010 se téměř zhroutilo tamní odvětví chovu ústřic v líhních

Na západním pobřeží Spojených států obecně cyklicky dochází k přílivu hlubinných vod, které přirozeně obsahují více CO2. K tomu se přidal vliv okyselování z atmosféry, který proces hlubinného vývěru zesílil. Po určitém zkoumání se ukázalo, že přívodní potrubí vedoucí k líhním přivádělo více a více kyselou vodu. Acidita dosáhla takového stupně, že ústřice byly uvězněny ve svém larválním stavu a nemohly si vypěstovat schránky, které potřebovaly k vývoji.

Provozovatelé líhní se však přizpůsobili poměrně rychle. Instalovali senzory na měření pH vody a v případě potřeby přidávali do nádrží líhní chemické látky, které vodu neutralizovaly.

Podtrhuje to obecný trend, který v tuto chvíli platí. K řešení acidity jdeme v podstatě komerční cestou.

V mezinárodních dohodách jsou zakotveny povinnosti zemí řešit okyselování oceánů, včetně nejnovějšího globálního rámce pro biologickou rozmanitost, jehož cílem je zastavit a zvrátit úbytek biologické rozmanitosti. Zatímco však rozhodovací orgány nemají dostatek prostředků nebo ochoty na řešení problému, komerční subjekty nabízejí alternativní východiska.

V říjnu 2024 oznámila americká společnost Ebb Carbon dosud největší dohodu o odstraňování uhlíku z moří na světě a podepsala se společností Microsoft smlouvu v hodnotě několika milionů dolarů, která má pomoci okyselování oceánů vyřešit.

Společnost Ebb Carbon – ale i jiné jako třeba kanadská společnost Planetary Technologies – plánuje použít metodu zvanou elektrochemické zvyšování alkality oceánů, která napodobuje přirozený proces. Jinými slovy: chce přidávat obrovské množství alkalických materiálů do oceánských vod.

Ačkoli málokdo pochybuje, že okyselování oceánů je skutečný a rostoucí problém, obavy vzbuzuje fakt, že vědecké poznatky o geoinženýrských řešeních, která manipulují s přirozenými procesy na Zemi, jsou teprve v plenkách. Přesto se na jejich zavádění vynakládají stovky milionů dolarů – zejména proto, že velké společnosti nakupují kredity v projektech odstraňování CO2 jako způsob kompenzace vlastních emisí, což jim umožňuje splnit cíle udržitelnosti nebo vyhovět předpisům.

Alkalizace oceánů může být zcela jistě účinná na kontrolované, velmi lokální úrovni, například ve výše zmíněných nádržích v ústřicových líhních. Mnozí vědci se však obávají, že průmysl geoinženýrství oceánů roste příliš rychle. „Bez důkazů vylučujících negativní dopady bychom v této cestě neměli pokračovat,“ říká Widdicombe.

Nabízí se proto spíše tradiční metody – snížit znečištění a hlavně produkci oxidu uhličitého. Ostatně to zdůrazňují i autoři nejnovější studie. „Jediným způsobem, jak se vypořádat s acidifikací v celosvětovém měřítku, je snížení emisí CO2,“ píší. Jen tak můžeme systém udržet přesně na planetární hranici a v horizontu desítek let jej dokonce začít uzdravovat.

Je tedy nutná snaha celého světového společenství. Vysvědčení v tuto chvíli hlásí sedm překročených z devíti celkových planetárních hranic, z toho čtyři ve vysoce rizikové zóně. Čím dříve lidstvo začne s reparátem, tím snazší jeho splnění bude.