- मानवजनित CO₂ के अवशोषण के कारण पूर्व-औद्योगिक काल से महासागर की सतह का pH 0.1 इकाई घट गया है—अम्लता में 26% की वृद्धि।
- आर्गोनाइट संतृप्ति (Ωarag) मूंगा भित्ति स्वास्थ्य के लिए प्रमुख माप है; यह उष्णकटिबंधीय सतह के पानी में ~3.5 से ~2.8 तक घट गया है और उच्च-उत्सर्जन परिदृश्यों के तहत 2.0 से नीचे गिरने का अनुमान है।
- IPCC AR6 2100 तक 0.2-0.4 pH इकाई की और गिरावट का अनुमान लगाता है, जो अधिकांश उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में रीफ वृद्धि के लिए प्रतिकूल परिस्थितियाँ बना देगा।
हर साल, दुनिया के महासागर मानव कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन का लगभग 25-30% अवशोषित करते हैं—जो प्रति वर्ष लगभग 10 अरब टन CO₂ है। यह सेवा वायुमंडलीय गर्मी को कम करती है, लेकिन इसकी एक रासायनिक कीमत होती है। जैसे ही CO₂ समुद्र के पानी में घुलता है, यह कार्बनिक एसिड (H₂CO₃) बनाता है, जो हाइड्रोजन आयनों को छोड़ने के लिए विघटित होता है जो समुद्री जल के pH को कम करते हैं [1]। पूर्व-औद्योगिक काल से, सतह महासागर का औसत pH लगभग 8.2 से घटकर 8.1 हो गया है—यह एक ऐसा बदलाव है जो छोटा लगता है जब तक कि आप यह याद न करें कि pH लॉगरिदमिक है: यह हाइड्रोजन आयन सांद्रता में 26% वृद्धि को दर्शाता है [2]। महासागर पूर्ण अर्थों में अम्लीय नहीं हो रहे हैं, लेकिन वे मापने योग्य रूप से कम क्षारीय हो रहे हैं, जिसके परिणाम हर उस जीव के लिए हैं जो कैल्शियम कार्बोनेट से एक खोल, कंकाल या प्लेट बनाता है। स्कूबा गोताखोरों के लिए, इसके निहितार्थ उन भित्तियों में खुदे हुए हैं जहाँ वे गोता लगाते हैं। आर्गोनाइट, रीफ-बिल्डिंग कोरल द्वारा उपयोग किए जाने वाले कैल्शियम कार्बोनेट का रूप, कई उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में प्रतिस्थापित होने की तुलना में तेजी से घुल रहा है [1]। होएग-गुल्डबर्ग एट अल। [3] ने 2007 की शुरुआत में चेतावनी दी थी कि 450-500 पीपीएम से ऊपर वायुमंडलीय CO₂ सांद्रता पर—जो सांद्रता अब दशकों के भीतर पार होने का अनुमान है—दुनिया के अधिकांश उष्णकटिबंधीय रीफ सिस्टम पर रीफ कटाव वृद्धि से आगे निकल जाएगा। IPCC की छठी मूल्यांकन रिपोर्ट ने इन प्रक्षेपवक्रों की पुष्टि की [5], थर्मल ब्लीचिंग के साथ महासागरों के अम्लीकरण को आगामी रीफ संकट के सह-चालक के रूप में उजागर किया। यह लेख रसायन विज्ञान, खतरे में पड़े कैल्सीफायर और गोताखोर क्या देख सकते हैं और क्या कर सकते हैं, इसकी जांच करता है।
सतह के नीचे का रसायन विज्ञान
CO₂, कार्बनिक एसिड, और pH में गिरावट
जब वायुमंडलीय CO₂ समुद्री जल में घुलता है, तो यह पानी के अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करके कार्बनिक एसिड (H₂CO₃) बनाता है। कार्बनिक एसिड तेजी से बाइकार्बोनेट (HCO₃⁻) और हाइड्रोजन आयनों (H⁺) में विघटित होता है, फिर आगे कार्बोनेट (CO₃²⁻) और अतिरिक्त H⁺ में। बढ़े हुए वायुमंडलीय CO₂ का शुद्ध प्रभाव दोहरा है: हाइड्रोजन आयन सांद्रता बढ़ जाती है (pH कम होता है) और कार्बोनेट आयन सांद्रता घट जाती है। फीली एट अल। [1] ने विश्व महासागर परिसंचरण प्रयोग से महासागर सर्वेक्षण डेटा का उपयोग करके इस प्रक्रिया को विश्व स्तर पर मैप किया और पाया कि आर्गोनाइट संतृप्ति क्षितिज—वह गहराई जिसके नीचे समुद्री जल आर्गोनाइट के लिए संक्षारक है—पूर्व-औद्योगिक काल से अटलांटिक और प्रशांत दोनों में मापने योग्य रूप से उथला हो गया है।
आर्गोनाइट संतृप्ति: रीफ गोताखोरों के लिए प्रमुख माप
आर्गोनाइट संतृप्ति अवस्था (Ωarag) को समुद्री जल में आयन उत्पाद [Ca²⁺][CO₃²⁻] के आर्गोनाइट के घुलनशीलता उत्पाद के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। जब Ωarag > 1 होता है, तो समुद्री जल अतिसंतृप्त होता है और मूंगे कंकाल बना सकते हैं। जब Ωarag < 1 होता है, तो आर्गोनाइट स्वाभाविक रूप से घुल जाता है। पूर्व-औद्योगिक उष्णकटिबंधीय सतह के पानी में Ωarag मान लगभग 3.5 थे; वर्तमान मान उष्णकटिबंधीय रीफ क्षेत्रों में औसतन लगभग 2.8 हैं और वर्तमान उत्सर्जन प्रक्षेपवक्र के तहत प्रति दशक लगभग 0.1-0.2 इकाइयों की दर से घट रहे हैं [2]। रिकी एट अल। [4] ने पृथ्वी प्रणाली मॉडल अनुमानों का उपयोग करके भविष्य की आर्गोनाइट संतृप्ति अवस्थाओं का मॉडल तैयार किया और पाया कि RCP8.5 के तहत, अधिकांश मूंगा रीफ स्थानों में सदी के मध्य से पहले Ωarag < 2 का अनुभव होगा—एक सीमा जिस पर कई मूंगा प्रजातियों में कैल्सीफिकेशन दर तेजी से घट जाती है।
मुसीबत में पड़ने वाले कैल्सीफायर
रीफ-बिल्डिंग मूंगे
हर्मेटाइपिक (ज़ोक्सेंथेलेट) मूंगे उष्णकटिबंधीय भित्तियों के वास्तुकार हैं, और वे सभी समुद्री कैल्सीफायर में सबसे अधिक pH-संवेदनशील हैं। प्रयोगशाला और मेसोकोस्म अध्ययनों ने लगातार दिखाया है कि मूंगा कैल्सीफिकेशन दर प्रजातियों और थर्मल इतिहास के आधार पर प्रति 0.1-इकाई pH गिरावट पर 10-40% कम हो जाती है। होएग-गुल्डबर्ग एट अल। [3] ने विभिन्न प्रकार के साक्ष्य को संश्लेषित करके यह निष्कर्ष निकाला कि 500 पीपीएम से ऊपर वायुमंडलीय CO₂ सांद्रता पर, अधिकांश उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में रीफ कटाव दर वृद्धि से अधिक हो जाएगी, जिससे भित्तियां मौलिक रूप से शुद्ध कैल्शियम कार्बोनेट उत्पादकों से शुद्ध हारने वालों में बदल जाएंगी। गोताखोरों के लिए, यह कम स्थलाकृतिक जटिलता, कम ओवरहैंग संरचनाओं और कम मूंगा आवरण वाली भित्तियों के रूप में प्रकट होता है—वास्तुकला विशेषताओं का एक क्षरण जो रीफ डाइविंग को नेत्रहीन रूप से असाधारण बनाता है।
इचिनोडर्म, मोलस्क और टेरोपॉड
महासागरों का अम्लीकरण मूंगों से कहीं अधिक प्रभावित करता है। समुद्री अर्चिन (महत्वपूर्ण रीफ चरवाहा जो शैवाल के अतिवृद्धि को नियंत्रित करते हैं) कंकाल विकृति और कम सही प्रतिक्रिया दिखाते हैं, pH मान दशकों के भीतर अनुमानित हैं। टेरोपॉड—मुक्त-तैराकी वाले समुद्री घोंघे जिन्हें अक्सर समुद्री तितलियाँ कहा जाता है, जो सामन, हेरिंग, व्हेल और समुद्री पक्षियों द्वारा खाए जाने वाले घने झुंड बनाते हैं—दक्षिणी महासागर के कुछ हिस्सों और अमेरिका के प्रशांत तट के अपवेलिंग ज़ोन में मौसमी रूप से देखे गए pH मानों पर खोल का विघटन दिखाते हैं [2]। ऑर एट अल। [2] ने अनुमान लगाया कि दक्षिणी महासागर की सतह का पानी व्यापार-जैसा-सामान्य उत्सर्जन के तहत 2050 तक आर्गोनाइट के लिए असंतृप्त हो सकता है, जिससे टेरोपॉड आबादी को सीधे खतरा हो सकता है जो ध्रुवीय और उप-ध्रुवीय खाद्य जालों को रेखांकित करते हैं। समशीतोष्ण और ठंडे पानी के गंतव्यों में गोताखोरों के लिए, यह पुनर्गठित खाद्य जालों की भविष्यवाणी करता है: कम मध्यवर्ती स्तर की प्रजातियां जो पेलजिक मेगाफाउना को आकर्षित करती हैं।
ठंडे पानी और गहरे समुद्र के मूंगे
ठंडे पानी के मूंगे 200 से 2,000 मीटर की गहराई पर शानदार त्रि-आयामी भित्ति संरचनाएं बनाते हैं, जो गहरे समुद्र की प्रजातियों की अनुपातहीन विविधता के लिए आवश्यक निवास स्थान प्रदान करते हैं। क्योंकि ठंडा पानी अधिक CO₂ धारण करता है, ठंडे पानी के मूंगे के निवास स्थान अपने उष्णकटिबंधीय समकक्षों की तुलना में तेजी से अम्लीकृत हो रहे हैं। ऑर एट अल। [2] ने दिखाया कि आर्गोनाइट के लिए संक्षारक पानी उत्तरी अटलांटिक में कई लोफेलिया परट्यूसा भित्तियों की गहराई श्रेणियों में पहले से ही मौजूद है, और सदी के मध्य तक ये असंतृप्त पानी उन गहराई क्षेत्रों में उथले हो जाएंगे जहाँ ठंडे पानी के मूंगे के ढांचे वर्तमान में पनपते हैं। स्वीटमैन एट अल। [6] ने गणना की कि उच्च उत्सर्जन परिदृश्यों के तहत 2100 तक विश्व स्तर पर गहरे ठंडे पानी के मूंगे के निवास स्थानों का 70% तक संक्षारक परिस्थितियों के संपर्क में आ सकता है।
यदि वायुमंडलीय CO₂ को 500 पीपीएम पर स्थिर किया जाता है, तो मूंगा भित्तियां हाशिए पर होंगी; 600 पीपीएम पर, अधिकांश रीफ-बिल्डिंग मूंगों के लिए स्थितियाँ घातक होंगी।— होएग-गुल्डबर्ग एट अल।, साइंस, 2007 [3]
IPCC AR6: गोताखोर जिन अनुमानों को अनदेखा नहीं कर सकते
IPCC की छठी मूल्यांकन रिपोर्ट कार्यकारी समूह I (2021) ने 18 CMIP6 पृथ्वी प्रणाली मॉडल से अनुमानों को संश्लेषित किया [5]। मध्यवर्ती SSP2-4.5 परिदृश्य के तहत, सतह महासागर का pH 2100 तक लगभग 0.2 इकाइयों तक घटने का अनुमान है, जो प्लियोसीन युग, लगभग 3 मिलियन साल पहले देखे गए मानों तक पहुंच जाएगा। उच्च-उत्सर्जन SSP5-8.5 मार्ग के तहत, pH में 0.3-0.4 इकाइयों की गिरावट का अनुमान है—आधुनिक रीफ-बिल्डिंग मूंगा विकास के इतिहास में कोई समान नहीं वाली महासागर की स्थितियाँ। क्वियाटकोव्स्की एट अल। [7] ने CMIP6 मॉडल का उपयोग करके प्रदर्शित किया कि SSP5-8.5 के तहत उष्णकटिबंधीय सतह का pH 7.95 से नीचे गिर जाएगा, एक ऐसा स्तर जिस पर अधिकांश उष्णकटिबंधीय रीफ सिस्टम शुद्ध कैल्सीफिकेशन बंद कर देते हैं। गंभीर रूप से, ये अनुमान महासागरों के गर्म होने के साथ सहक्रियात्मक बातचीत को ध्यान में नहीं रखते हैं: थर्मल ब्लीचिंग और अम्लीकरण एक साथ एक ही जीवों पर कार्य करते हैं, और उनका संयुक्त प्रभाव अकेले किसी भी तनाव से अधिक हानिकारक होता है [3]।
अम्लीकरण के तहत जैविक विजेता और हारने वाले
- हारने वाले – आर्गोनाइट निर्माता: एक्रोपोरा, पोराइट्स, ऑर्बिकेला मूंगे; टेरोपॉड; समुद्री अर्चिन; बाइवेल्व लार्वा; ओटोलिथ (कान का पत्थर) व्यवधान वाले किशोर मछली।
- हारने वाले – कैल्साइट निर्माता (मामूली रूप से प्रभावित): कोरालाइन शैवाल, एन्क्रस्टिंग ब्रायोजोअन—अभी भी प्रभावित हैं लेकिन आर्गोनाइट निर्माताओं की तुलना में अधिक प्रतिरोधी हैं।
- स्पष्ट विजेता – गैर-कैल्सीफायर: कुछ मांसल मैक्रोएल्गे और साइनोबैक्टीरिया मूंगा आवरण में गिरावट के साथ विस्तार कर सकते हैं, जिससे शैवाल-प्रभुत्व वाली भित्तियों में चरण बदलाव में तेजी आती है।
- संदर्भ-निर्भर: कुछ मछली प्रजातियां बढ़े हुए CO₂ सांद्रता पर व्यवहारिक व्यवधान (कम शिकारी से बचना, घ्राण परिवर्तन) दिखाती हैं जो सदी के अंत तक अनुमानित हैं।
गोताखोर क्या देखते हैं: धीमी गति से रीफ का ढहना
महासागरों में अम्लीकरण बड़े पैमाने पर ब्लीचिंग का नाटकीय रातोंरात तमाशा नहीं पैदा करता है। इसका हस्ताक्षर अधिक सूक्ष्म और संचयी है: कम संरचनात्मक जटिलता क्योंकि कार्बोनेट ढाँचा उतनी तेजी से घुलता है जितनी तेजी से उसकी भरपाई होती है; मलबे के खेत जहाँ कभी विशाल मूंगा बॉमी खड़े थे; भर्ती में अंतराल जहाँ मूंगा लार्वा बसने में विफल रहते हैं या ढाँचे में योगदान करने के लिए पर्याप्त बड़े होने से पहले निपटान के बाद विघटन का शिकार होते हैं। दशकों के अनुभव वाले गोताखोर अक्सर इन परिवर्तनों को आंतरिक रूप से रिपोर्ट करते हैं—रीफ शिखा का क्रमिक रूप से नीचे जाना, ओवरहैंगिंग संरचनाओं का नुकसान जो कभी शार्क और ग्रूपर्स को आश्रय देते थे, नंगे सब्सट्रेट के क्षेत्रों में टर्फ शैवाल का अतिक्रमण। ह्यूजेस एट अल। [8] ने पिछले 50 वर्षों में मूंगा आवरण में लगभग 50% की पैन-उष्णकटिबंधीय गिरावट का दस्तावेजीकरण किया, जिसमें अम्लीकरण और थर्मल ब्लीचिंग सह-षड्यंत्रकारियों के रूप में कार्य कर रहे थे।
अम्लीकरण की निगरानी: डाइव समुदाय के लिए उपकरण
ग्लोबल ओशन एसिडिफिकेशन ऑब्जर्विंग नेटवर्क (GOA-ON) pH और pCO₂ सेंसर का एक वैश्विक सरणी बनाए रखता है। NOAA का ओशन एसिडिफिकेशन प्रोग्राम जनता के लिए सुलभ वार्षिक डेटा प्रकाशित करता है। कई नागरिक विज्ञान कार्यक्रम—जिनमें CoralWatch और Reef Life Survey शामिल हैं—गोताखोरों को ब्लीचिंग और मूंगा आवरण डेटा में योगदान करने की अनुमति देते हैं जो दूरस्थ निगरानी को पूरक करते हैं। जबकि गोताखोर सीधे गोता पर pH नहीं माप सकते हैं, कोरल ट्रायंगल इनिशिएटिव के निगरानी प्रोटोकॉल और NOAA के राष्ट्रीय मूंगा रीफ निगरानी कार्यक्रम में प्रमुख डाइव गंतव्यों पर प्रहरी स्टेशनों पर कार्बोनेट रसायन माप शामिल हैं।
संदर्भ
- [1] Feely, R.A., Sabine, C.L., Lee, K. et al. (2004). महासागरों में CaCO₃ प्रणाली पर मानवजनित CO₂ का प्रभाव। Science. doi:10.1126/science.1097329
- [2] Orr, J.C., Fabry, V.J., Aumont, O. et al. (2005). इक्कीसवीं सदी में मानवजनित महासागर अम्लीकरण और कैल्सिफाइंग जीवों पर इसका प्रभाव। Nature. doi:10.1038/nature04095
- [3] Hoegh-Guldberg, O., Mumby, P.J., Hooten, A.J. et al. (2007). तीव्र जलवायु परिवर्तन और महासागर अम्लीकरण के तहत प्रवाल भित्तियाँ। Science. doi:10.1126/science.1152509
- [4] Ricke, K.L., Orr, J.C., Schneider, K., Caldeira, K. (2013). हाल की पृथ्वी प्रणाली मॉडल अनुमानों में महासागर कार्बोनेट रसायन परिवर्तनों से प्रवाल भित्तियों को जोखिम। Environmental Research Letters. doi:10.1088/1748-9326/8/3/034003
- [5] IPCC (2021). जलवायु परिवर्तन 2021: भौतिक विज्ञान आधार। IPCC की छठी मूल्यांकन रिपोर्ट में कार्य समूह I का योगदान। Cambridge University Press.
- [6] Sweetman, A.K., Thurber, A.R., Smith, C.R. et al. (2017). गहरे समुद्र के बेंटिक पारिस्थितिक तंत्र पर जलवायु परिवर्तन के प्रमुख प्रभाव। Elementa: Science of the Anthropocene. doi:10.1525/elementa.203
- [7] Kwiatkowski, L., Torres, O., Bopp, L. et al. (2020). CMIP6 मॉडल अनुमानों से इक्कीसवीं सदी में महासागर का गर्म होना, अम्लीकरण, ऑक्सीजन की कमी, और ऊपरी-महासागर पोषक तत्व व प्राथमिक उत्पादन में गिरावट। Biogeosciences. doi:10.5194/bg-17-3439-2020
- [8] Hughes, T.P., Kerry, J.T., Álvarez-Noriega, M. et al. (2017). प्रवाल के वैश्विक गर्म होने और बार-बार सामूहिक विरंजन। Nature. doi:10.1038/nature21707