3.6 Áhrif hafsins og áhrif á hafið

Hafið leikur stórt hlutverk í að dempa áhrif losunar gróðurhúsalofttegunda á sama tíma og sjórinn verður fyrir miklum áhrifum vegna losunarinnar. Hafið dregur í sig bæði varma og koldíoxíð úr andrúmsloftinu og eru áhrifin mest næst yfirborði. Þetta hefur gert það að verkum að aukin losun gróðurhúsalofttegunda hefur haft minni áhrif á hitastig en ella. Höfin hafa reyndar dregið í sig meira en 90% af þeim varma sem bæst hefur við vegna aukinna gróðurhúsaáhrifa frá árinu 1970. Við þetta hafa höfin hlýnað og ný gögn benda til að hlýnun sjávar sé nú örari en áður. Varmamagnið sem höfin hafa dregið í sig frá 1970 samsvarar hvorki meira né minna en rúmlega 2,5 Hiroshima-kjarnorkusprengjum á hverri einustu sekúndu! Hefði sama magn varma og höfin tóku til sín á tímabilinu 1955-2010, farið í að hita veðrahvolfið (lægstu 10 km lofthjúpsins), hefði hlýnunin þar orðið 36°C.

Mynd 3.16. Hnattræn uppsöfnun varma (í ZJ, þ.e. 1021J) frá 1961 til 2012.

Hlýnunin hefði svo orðið enn meiri ef höfin hefðu ekki dregið í sig um 25-30% af því koldíoxíði sem sett hefur verið út í andrúmsloftið. Þessi þjónusta hafanna er þó dýru verði keypt! Sjórinn er ekki bara að hlýna, hann er líka að súrna. Þegar sjór hlýnar eykst lagskipting sem aftur getur valdið súrefnisskorti. Þessir álagsþættir (hlýnun, súrnun og súrefnisminnkun) hafa samverkandi og víxlverkandi áhrif. Þegar lífverur eða vistkerfi eru útsett fyrir einum álagsþætti (t.d. súrnun) getur þol þeirra gagnvart öðrum álagsþáttum minnkað. Loftslagsbreytingar, hlýnun sjávar og súrnun sjávar hafa m.a. mikil áhrif á kóralrif.

Mynd 3.17. Áhrif losunar gróðurhúsalofttegunda (GHL) og loftslagsbreytinga á höfin.

Mynd 3.17. sýnir áhrif losunar gróðurhúsalofttegunda og loftslagsbreytinga á höfin. Losun koldíoxíðs veldur súrnun sjávar. Súrnun sjávar hefur áhrif á lífríki og vistkerfi. Loftslagsbreytingar valda aukinna tíðni öfgaveðuratburða á borð við storma og stóra fellibylji. Loftslagsbreytingar valda einnig hlýnun, sem annars vegar veldur því að ís bráðnar og hins vegar því að sjórinn hlýnar. Hvort tveggja hefur áhrif á lífríki, en einnig á seltu, strauma og lagskiptingu sjávar.

3.6.1        Súrnun sjávar

Meðalsýrustig sjávar síðustu rúmlega 20 milljón ár hefur verið nokkuð stöðugt í kringum 8,2. Sýrustig sjávar er þó ekki það sama alls staðar, heldur er það breytilegt eftir staðsetningu, hitastigi, seltu og straumum. Eldgos í sjó hafa einnig áhrif sem og árstíðir – sér í lagi vegna áhrifa lífríkis á kolefniskerfi sjávar, en þegar þörungar vaxa á sumrin taka þeir upp koldíoxíð og því hækkar pH-gildið. Þá taka höfin einnig upp meira CO2 eftir því sem hafís hopar.

Mynd 3.18. Náttúrlegur breytileiki sýrustigs hafsins um vetur (vinstra megin) og um sumar (hægra megin).

Losun koldíoxíðs af mannavöldum er farin að breyta því jafnvægi sem ríkt hefur í langan tíma. Fyrir iðnbyltingu var styrkur koldíoxíðs (CO2) í andrúmsloftinu 280 ppm og er nú kominn upp í rúmlega 400 ppm vegna aukinnar losunar gróðurhúsalofttegunda. Höfin hafa tekið upp 25-30% af öllu því koldíoxíði sem við höfum losað í andrúmsloftið frá iðnbyltingu. Þegar koldíoxíð leysist upp í sjónum hliðrast efnajafnvægi í kolefniskerfi sjávar á tvo vegu. Í fyrsta lagi eykst styrkur vetnisjóna (H+) sem veldur því að sýrustig (pH-gildi) sjávar lækkar – sjórinn súrnar. Sýrustig sjávar hefur fallið um 0,1 stig frá iðnbyltingu vegna upptöku á CO2. Þar sem pH-skalinn er lógarytmískur samsvarar þetta um 30% aukningu á H+-jóna. Í öðru lagi dregur úr magni karbónatjóna (CO32-) en þær eru mikilvægt byggingarefni í skeljar kalkmyndandi lífvera.

Mynd 3.19. Vinstra megin: Aukinn styrkur koldíoxíðs í lofthjúpnum frá 1958 til 2012. Hægra megin: Aukinn styrkur koldíoxíðs í sjónum og samsvarandi lækkun pH-gildisins frá 1990 til 2012.

Við skulum nú rifja upp kolefniskerfi sjávar og skoða áhrif aukinnar upptöku á koldíoxíði. Eins og fram hefur komið gerir kolefniskerfið það að verkum að sjórinn hefur „buffer-eiginleika“, sem þýðir að meiri breytingar þarf en ella til að eiginleikar sjávarins breytist. Þessi buffereiginleiki sjávar er mjög mikilvægur fyrir ýmsar lífverur sem eru næmar fyrir jafnvel smávægilegum breytingum á sýrustigi. Aukinn styrkur koldíoxíðs af mannavöldum er þrátt fyrir „buffer-eiginleikana“ farinn að hafa áhrif á það jafnvægi sem verið hefur til staðar í kolefniskerfinu í mjög langan tíma. Allar lofttegundir andrúmsloftsins leysast upp í sjó. Uppleysanleikinn er háður hitastigi og seltu. Lofttegundir leysast best upp í köldum og lítið söltum sjó. Þegar koldíoxíð (CO2) leysist upp í sjónum hvarfast það við vatn og myndar kolsýru (H2CO3):

CO2(g) ↔ CO2(aq) (uppleysing)

CO2(aq) + H2O ↔ H2CO(myndun kolsýru)

Kolsýran brotnar mjög hratt niður í vetnisjónir (H+) og bíkarbónat (HCO3).

H2CO3 ↔ HCO3 + H+

Bíkarbónat getur brotnað frekar niður í karbónat (CO32-) og vetnisjón (H+).

HCO3 ↔ CO32- + H+

Karbónat gengur í samband við kalsíum (Ca2+) og myndar kalk, kalsíumkarbónat (CaCO3).

Ca2+ + CO32- ↔ CaCO3

Efnahvörfin geta gengið í báðar áttir – þess vegna eru örvarnar (↔) í báðar áttir. Þau eru drifin áfram af breytingum í styrk koldíoxíðs í sjónum, en sýrustig, hitastig, selta og basavirkni hafa einnig áhrif.

Kolefniskerfi sjávar er flókið. Hægt er að lesa á svokölluðu Bjerrum-grafi í hvaða átt ofangreind efnahvörf ganga. Eins og sjá má á mynd 3.20 eykst styrkur bíkarbónats þegar sjórinn súrnar (þegar farið er frá brotnu grænu línunni þar sem pH er 8,2 að brotnu bleiku línunni þar sem pH er 7,8) en styrkur karbónats minnkar að sama skapi. Þetta þýðir að þegar sjórinn tekur upp aukið koldíoxíð eykst hlutfallslegur styrkur bíkarbónats (HCO3) og H+-jóna – og þar með lækkar pH – en styrkur karbónats (CO32-) lækkar. Þá verður minna karbónat til staðar en áður til að mynda kalk (CaCO3).

Mynd 3.20. Bjerrum-graf sem sýnir hlutfallslega skiptingu á milli koldíoxíðs, bíkarbónats og karbónats sem fall af sýrustigi. Brotna græna línan sýnir sýrustig sjávar fyrir iðnbyltingu (8,2), gráa línan sýrustig dagsins í dag (8,1) og bleika línan framtíðarspá (7,8). Þegar farið er frá grænu/gráu línunni og að þeirri bleiku (til vinstri á x-ásnum, sýrustigið lækkar) eykst hlutfallslegur styrkur bíkarbónats en styrkur karbónats lækkar.

Mynd 3.21 sýnir á einfaldaðan hátt breytingar í kolefniskerfi sjávar við aukna upptöku koldíoxíðs, þ.e. hvernig styrkur H+ eykst, styrkur HCO3 eykst og styrkur CO32- minnkar.

Mynd 3.21. Breytingar í kolefniskerfi sjávar við aukna upptöku koldíoxíðs. Styrkur vetnis- og bíkarbónatjóna eykst en styrkur karbónats minnkar.

Sýrustig sjávar (pH) hefur verið stöðugt í yfir 20 milljón ár og núlifandi sjávarlífverur þróuðust á þessu tímabili stöðugleika. Sjórinn súrnar nú hratt miðað við það sem áður hefur þekkst og því gefst lítill tími til aðlögunar fyrir lífríkið. Óvíst er hvort nægur breytileiki eða sveigjanleiki sé í erfðamengi lífveranna til þess að aðlagast þeim breytingum sem búast má við á næstu árum og áratugum. Þær lífverur sem hafa stuttan líftíma, þ.e. kynslóðir endurnýjast hratt, eru líklegri til að geta aðlagast en lífverur sem lifa lengi.

Ef ekkert verður gert til að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda mun sjórinn súrna um 0,3-0,4 pH-stig (RCP.8.5) til viðbótar fyrir lok þessarar aldar og verða 7,8. Nái þjóðir heims að draga verulega úr losun mun sjórinn að líkindum súrna um 0,1 pH-stig (RCP2.6) til 2100. Sýrustig sjávar hefur breyst mismikið á mismunandi hafssvæðum og hefur súrnunin orðið einna mest á hafsvæðinu við Ísland. Eins og sjá má á mynd 3.22 mun áframhaldandi súrnun verða mest á hafsvæðinu fyrir norðan Ísland.

Mynd 3.22. Vinstra megin: Sýrustig sjávar við yfirborð á heimsvísu frá 1850 til 2005 og spá um sýrustig til 2100 miðað við mismunandi losun gróðurhúsalofttegunda. Hægra megin: Breyting á sýrustigi sjávar til 2080-2100 á mismunandi hafsvæðum miðað við mismunandi þróun í losun gróðurhúsalofttegunda. Í öllum sviðsmyndum verður súrnunin einna mest á hafsvæðinu við Ísland.

3.6.2 Áhrif súrnunar á lífríki

Súrnun sjávar hefur tvenns konar áhrif á lífríki. Annars vegar er um að ræða bein áhrif af hærri styrk H+-jóna og hins vegar áhrif á kalkmyndandi lífverur vegna lækkandi styrks karbónatjóna. Hvort tveggja hefur áhrif upp fæðukeðjuna. Súrnun sjávar getur haft áhrif á ýmis lífeðlisfræðileg ferli í lífverum en dýr og þörungar sem mynda kalk eru í mestri hættu vegna þess hve kalkmettun sjávar er nátengd sýrustiginu. Kalkmyndandi plöntur og dýr eru mikilvægur þáttur í vistkerfum hafsins og skemmdir á þeim eða eyðilegging þeirra mun hafa mikil áhrif á vistkerfið í heild. Lengi vel voru áhrif súrnunar lítið rannsökuð, en rannsóknum hefur fjölgað mikið á síðustu árum og vísbendingar hrannast upp um víðtækar og alvarlegar afleiðingar ef ekki verður dregið verulega úr losun gróðurhúsalofttegunda. Dæmi eru t.d. um að örstutt tímabil í lífshlaupi lífveru, þar sem hún er sérstaklega viðkvæm fyrir súrnun, ráði því hvort lífveran nær að dafna eða ekki. Enn vita menn þó tiltölulega lítið um getu vistkerfisins til að takast á við breytingar og aðlagast þeim. Í forsögunni hafa kalkmyndandi lífverur dáið út þegar hafið hefur súrnað. Minni kalkmettun hefur áhrif á kóralrif sem eru uppeldisstöðvar um fjórðungs alls sjávarlífs.

Bein áhrif hækkandi styrks vetnisjóna (lægra pH)

Hækkandi styrkur vetnisjóna (súrnun) hefur ýmis áhrif á lífríkið í sjónum. Til að mynda hefur aukinn styrkur H+-jóna áhrif á heila fiska. Til dæmis virðist lyktarskyn þeirra ruglast og þeir forða sér þá síður frá rándýrum. Sjávardýr eru viðkvæmust á lirfustigi og nýlegar rannsóknir benda til vefjaskemmda í þorsklirfum í súrari sjó. Slíkar vefjaskemmdir myndu leiða til þess að afföll þorsklirfa á fyrstu dögum eftir klak myndu aukast, nýliðun minnka og líkur á lélegum árgöngum aukast.

Mynd 3.23. Súrnun hefur áhrif á heila fiska.

Kalkmyndandi lífverur þurfa meiri orku til að byggja skeljar sínar í súrara umhverfi. Þær hafa þá minni orku til annarra athafna eins og að vaxa, fjölga sér og bregðast við álagi. Þannig skekkist samkeppnisstaða lífveranna. Þær geta hugsanlega lifað áfram þrátt fyrir súrnun en verða e.t.v. undir í samkeppni við tegundir sem þola súrnun betur, t.d. marglyttur.

Súrnun sjávar getur haft mikil áhrif á virkni sjávarbaktería, þar sem þær þurfa að draga verulega úr annarri virkni til að geta tekist á við lægra sýrustig. Bakteríur gegna mikilvægu hlutverki í hringrás næringarefna í sjónum þar sem þær brjóta m.a. niður lífræn efni í sjónum (bæði vegna náttúrulegrar hringrásar lífsins og vegna losunar af mannavöldum).

Áhrif lækkaðs styrks karbónats

Kalkmyndandi lífverur eru lífverur sem mynda stoðvef eða skeljar úr kalki (kalsíumkarbónati, CaCO3). Kalkmyndandi lífverur eru mikilvægar í flestum fæðukeðjum, auk þess sem þær byggja upp búsvæði fyrir fjölda annarra lífvera (t.d. kóralrif). Lífverur mynda þrjár mismunandi tegundir af kalki: kalsít (t.d. krabbadýr og kalksvifþörungar), magnesíumkalsít (t.d. rauðþörungar og skrápdýr) eða aragónít (t.d. kórallar og lindýr).

Mynd 3.24. Vængjasnigillinn myndar aragónít-skel (til vinstri). Kalksvifþörungurinn sem myndar kalsít-skel (í miðið) þolir súrnun skár en bæði vængjasnigillinn og krossfiskurinn sem myndar magnesíumkalsít-skel (til hægri). Á myndunum fjórum lengst til vinstri má sjá áhrif súrnunar á vængjasnigil en skelin afmyndast meira eftir því sem súrnun eykst.

Kalsít og aragónít hafa sömu efnaformúluna (CaCO3) en mismunandi kristallabyggingu og því mismunandi leysni. Aragónít er harðara en kalsít en á sama tíma uppleysanlegra í vatni. Magnesíumkalsít er blanda af magnesíumkarbónati og kalsíumkarbónati. Leysni magnesíumkalsíts er svipuð og leysni aragóníts, þ.e. meiri en leysni kalsíts. Þegar sýrustig sjávar lækkar verður sjórinn undirmettaður m.t.t. aragóníts og magnesíumkalsíts nokkru áður en hann verður undirmettaður m.t.t. kalsíts. Þess vegna eru þær lífverur sem mynda aragónít og magnesíumkalsít viðkvæmari fyrir súrnun sjávar heldur en lífverur sem mynda kalsít.

Leysni kalsíumkarbónats er háð styrk kalsíumjóna (Ca2+) og styrk karbónatjóna (CO32-) í sjónum. Nægt framboð er af kalsíum í sjónum en þegar sjórinn súrnar minnkar styrkur karbónats. Kalkmettunarstig (Ω) er notað til að lýsa ástandi sjávar með tilliti til hvort kalkmyndun eða uppleysing kalks á sér stað.

Ksp er stuðull fyrir leysnimargfeldi og er breytilegur fyrir mismunandi kalktegundir, sjávarhita og þrýsting. Sjá má af ofangreindri formúlu að þegar styrkur karbónats minnkar – eins og gerist þegar sjórinn súrnar – þá lækkar kalkmettunarstigið.

Kalkmyndandi lífverur eiga auðvelt með að mynda og viðhalda kalkskeljum þegar kalk er yfirmettað í umhverfi þeirra (ΩCaCO3 > 1). Yfirmettun er ríkjandi ástand á stærstum hluta yfirborðs heimshafanna. Ef kalkmettun sjávarins er of lítil verður kalkmyndunarferlið erfiðara en breytilegt er á milli tegunda við hvaða mettunarstig kalkframleiðslan fer að minnka. Í sjó sem er undirmettaður af kalki (ΩCaCO3 < 1) byrjar kalk alla jafna að leysast upp.

Kalkleysni vex við lágan hita, aukið dýpi og háan styrk koldíoxíðs. Kalkmettun er því breytileg eftir staðsetningu í heimshöfunum. Með hækkandi styrks koldíoxíðs í andrúmslofti og meðfylgjandi lækkun á sýrustigi mun kalkmettun breytast, eins og sjá má í myndbandi 3.6.


Myndband 3.6. Spá til 2100 um breytingu á kalkmettunarstigi aragóníts miðað við óhefta losun gróðurhúsalofttegunda (RCP8.5).

Með lækkandi sýrustigi sjávar mun uppleysing kalks eiga sér stað á minna dýpi en áður og þar með minnkar dýptarbilið þar sem kalkmettunarstig er hæfilegt til að vera hentugt búsvæði fyrir kalkmyndandi lífverur.

3.6.3 Staðan við Ísland

Í Íslandshafi norðan við landið, fellur sýrustig hraðar en víðast annars staðar í heimshöfunum, eða um 0,0024 pH-stig á ári, sem er 50% hraðari lækkun en sunnar í Atlantshafi. Orsakir þessa tengjast meðal annars straumakerfi Norður-Atlantshafsins. Almennt eru hafsvæði á norðurslóðum talin viðkvæm fyrir súrnun, enda getur kaldur sjór tekið í sig meira CO2 en hlýr sjór. Sjórinn fyrir norðan Íslands er kaldur og tekur upp mun meira CO2 en sjórinn fyrir vestan og sunnan land.  Súrnunin er mest í yfirborðslögum en nær líka niður á meira dýpi. Sýrustig við yfirborð lækkar um það bil fjórfalt hraðar en fyrir neðan 1500 m dýpi. Á landgrunninu eru breytingar mjög hraðar og því vakna spurningar um það hvenær þær muni hafa áhrif á afkomu botnlægra kalkmyndandi lífvera.

Kalkmettunarstigið í sjó hér við land er lágt af náttúrulegum ástæðum, einkum vegna lágs sjávarhita hér norðarlega í Atlantshafi. Því geta afleiðingar súrnunar orðið alvarlegar. Kalkmettunarstigið er nú um 1,45 í yfirborðssjó á veturna en það lækkar með dýpi og á um 1700 m dýpi er sjórinn við mettunarmörk (Ωar=1). Vegna vaxandi styrks koldíoxíðs mjakast kalkmettunarmörkin jafnt og þétt upp á við og þannig breiðist undirmettaður sjór yfir sífellt stærri hluta hafsbotnsins í Íslandshafi. Mettunarflötur aragóníts (þar sem Ω er 1) hækkar um 4 m á ári í Íslandshafi og þar með verða 800 km2 af sjávarbotni undirmettaðir m.t.t. aragóníts á ári hverju. Það er því ljóst að það þrengir að hentugum búsvæðum fyrir kalkmyndandi lífverur.

Mynd 3.25. Breytingar á sýrustigi og mettunarstigi aragóníts í Íslandshafi frá 1994 til 2008.

3.6.4 Hlýnun sjávar

Eins og fram kom hér að ofan hafa höfin dregið í sig meira en 90% af þeim varma sem bæst hefur við vegna aukinna gróðurhúsaáhrifa frá 1970. Við það hlýna höfin og er hlýnun sjávar nú örari en áður. Hlýnunin hefur margvísleg áhrif og leiðir m.a. til varmaþenslu sjávar, meiri bráðnunar íss, aukinnar lagskiptingar og lægri súrefnisstyrks, svo og til fjölgunar sjúkdómsvaldandi baktería og veira, breytinga í seltu og breytinga á sjávarstraumum. Allt hefur þetta áhrif á lífríkið. Kóralrifin, sem eru búsvæði fyrir um fjórðung allra sjávartegunda, verða fyrir bleikingu þegar hitastig sjávar hækkar, þar sem þörungarnir sem eru í samlífi með kóralrifinu losna frá kóröllunum. Kóralrifið missir þá sína einkennandi litadýrð, hvítnar og deyr á endanum. Þegar hefur orðið vart við útbreiddan dauða í Kóralrifinu mikla úti fyrir ströndum Ástralíu sem og á fleiri stöðum í heiminum.

Mynd 3.26. Loftslagsbreytingar á norðurslóðum hafa mikil áhrif á ísbirnur.

Lagskipting

Bráðnun jökla og íss veldur auknu ferskvatnsstreymi í höfin og auknum mun í eðlisþyngd sjávarlaga. Það sama á sér stað þegar yfirborð sjávar hlýnar. Þá verður til hlýrra og léttara yfirborðslag. Þetta eykur lóðrétta lagskiptingu því að yfirborðssjórinn hættir að sökkva eins og hann gerði á meðan hann var saltari og kaldari. Þessi aukna lagskipting hefur það í för með sér að minni lóðrétt blöndun á sér stað á milli yfirborðslaganna þar sem plöntusvifið býr og dýpri sjávarlaga sem geyma næringarefni sem plöntusvifið þarfnast til vaxtar (sjá kafla 1.1 og 1.6). Hlýnun gagnast plöntusvifi á norðlægum slóðum þar sem vaxtartímabilið lengist með hærra hitastigi en hins vegar er slæmt fyrir plöntusvifið nær miðbaug að næringarefnaframboðið minnkar. Annað sem fylgir aukinni lagskiptingu er að súrefni berst síður úr yfirborðslaginu í dýpri sjávarlög. Súrefnisstyrkur verður þá minni eftir því sem neðar dregur og svokölluð dauðasvæði (e. dead zone) breiðast út.

Súrefnissnauðar aðstæður

Leysni súrefnis í sjónum er háð hitastigi. Því heitari sem sjórinn er því minni er leysni súrefnis. Á bilinu 0° til 15°C lækkar súrefnisstyrkur um 6% við hverja einnar gráðu hlýnun. Styrkur súrefnis í sjónum hefur farið lækkandi síðan um 1950 vegna hækkandi sjávarhita. Áframhaldandi hlýnun mun þar af leiðandi valda því að svæðum, þar sem styrkur súrefnis er lágur, mun fjölga og þau stækka. Áhrifin munu verða bæði vistfræðileg og efnahagsleg, því stækkun svæða með lágum súrefnisstyrk mun hafa áhrif á gjöful fiskimið. Þekkt er að fiskitorfur bregðast við breytingum í súrefnismagni. Hugsanlegt er að átusveimar takmarkist af súrefni. Ef torfur og átusveimar breyta hegðun sinni hefur það líka áhrif á hegðun rándýra sem nærast á þeim.

Hreyfanlegar lífverur geta forðað sér úr lágum súrefnistyrk en þær tegundir sem ekki eru hreyfanlegar geta lítið annað gert en að reyna að þrauka, en deyja ella. Þær lífverur sem þola súrefnislitlar aðstæður geta hagnast á slíkum aðstæðum t.d. ef náttúrulegum óvinum þeirra fækkar. Stækkun súrefnissnauðra hafsvæða mun væntanlega auka hættuna á fjöldadauða botndýralífs. Súrefnisskorturinn getur haft alls kyns óæskileg áhrif á einstakar lífverur allt frá örverum og plöntusvifi upp í stærri dýr, sem og á vistkerfið í heild. Litlar breytingar á neðstu stigum fæðukeðjunnar geta magnast upp eftir því sem ofar dregur í keðjunni. Áhrif á örverur eru ekki nægjanlega þekkt, en líkur eru á að sjúkdómsvaldandi örverum geti fjölgað. Af þessum tveimur ástæðum er mikilvægt að öðlast betri skilning á áhrifum hlýnunar á örverur. Víxlverkun við ofveiði og ofauðgun (sjá kafla 5.2) eykur enn á áhrif súrefnisskortsins.

Mynd 3.27. Lagskipting og súrefnissnauðar aðstæður.

Áhrif á íslenska fiskistofna

Hlýnun sjávar hefur áhrif á fiskistofna.  Þróun fiskistofna virðist almennt vera á þá leið að hlýsjávartegundir færi sig yfir á svæði kaldsjávartegunda sem þá færa sig norðar eða niður á meira dýpi. Hæfni tegundanna til að færa sig um set þangað sem þær eru nálægt kjörhitastigi sínu stýrir því hvort stofnarnir stækka eða minnka.

Hafstraumar

Ójöfn hnattræn hlýnun hefur mikil áhrif á hafstrauma sem gegna lykilhlutverki varðandi hreyfiafl sjávar, staðbundið veðurfar og líffræði sjávar. Pólsvæðin eru krítísk svæði, þar sem hlýnun þar er mun meiri en hnattrænt meðaltal segir til um. Hugsanlegt er að Golfstraumurinn sé að veikjast vegna minni djúpsjávarmyndunar.

3.6.5 Samverkandi áhrif hlýnunar og súrnunar

Samverkandi áhrif hlýnunar og súrnunar sjávar munu líklega fela í sér lækkandi súrefnisstyrk, veikingu á hringrás hafsins (e. ocean circulation) og breytingar á sjávarvistkerfum og frumframleiðslu í hafinu. Aukið aðstreymi ferskvatns (vegna bráðnunar íss og jökla) mun draga úr lóðréttri hringrás hafanna sem aftur mun draga úr framboði næringarefna og þar með úr framleiðslugetu lífríkisins. Útbreiðsla súefnissnauðra svæða mun hafa verulegar afleiðingar fyrir lífefnafræðilega ferla og hlutverk örvera. Áhrifin á lífríkið munu verða umtalsverð en fara þó mjög eftir þróun í losun gróðurhúsalofttegunda.

Mynd 3.28 sýnir áhrif hækkandi hitastigs og lækkandi sýrustigs sjávar á sjávarlífverur og sjávarvistkerfi til ársins 2100, annars vegar miðað við að dregið verði verulega úr losun gróðurhúsalofttegunda (RCP2.6) og hins vegar miðað við að ekkert verði gert til að draga úr losun (RCP8.5). Eins og sjá má á myndinni verða flestar tegundir lífvera og vistkerfa fyrir nokkrum áhrifum jafnvel þótt dregið verði svo til tafarlaust úr losun gróðurhúsalofttegunda. Áhrif á fenjavið og kræklingaeldi á miðlægum breiddargráðum yrðu þó vart merkjanleg. Hins vegar yrðu áhrif á hlýsjávarkóralla og samlokur mikil. Verði losun gróðurhúsalofttegunda hins vegar svipuð og hún hefur verið síðustu ár, má gera ráð fyrir að það hafi mikil eða mjög mikil áhrif á allar tegundir lífvera (þ.á m. á marhálm og fiska) og vistkerfa. Fenjaviður þolir breytingar nokkuð vel en áhrif á hann yrðu samt nokkur. Á myndinni má einnig sjá að möguleikar til að bregðast við áhrifum á sjávarlífverur og vistkerfi sjávar (aðlögun, verndun og viðgerð) yrðu mun lakari ef losun verður óheft. Við höfum hins vegar góða möguleika á að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda.

Mynd 3.28. Áhrif hækkandi hitastigs og lækkandi sýrustigs á lífríki sjávar. Breytingar á hitastigi (ΔT) og sýrustigi (ΔpH) fyrir áratuginn 2090-2099 eru hlutfallslegar miðað við stöðuna í upphafi iðnbyltingar (1870-1899) og hækkun sjávarborðs (SLR) 2100 miðar við árið 1901. Bókstafirnir l, m og h eiga við um lágar (l), miðlægar (m) og háar (h) breiddargráður.

 

3.6.6 Áhrif á kóralrif

Kóralrif eru algengust á grunnsævi í suðrænum höfum en finnast einnig á kaldari hafsvæðum, t.d. hér við Ísland og við strendur Noregs. Íslenskir kórallar eru á norðurmörkum þess svæði þar sem kaldsjávarkórallar þrífast, enda finnast engin kaldsjávarkóralrif norður af Íslandi þar sem sjórinn er talsvert kaldari en sunnan við landið.

Mynd 3.29. Útbreiðsla hlýsjávar- og kaldsjávarkóralrifja.

Kóralrif eru fjölbreytt, mikilfengleg og gríðarlega falleg sjávarvistkerfi, þar sem fjölmörg sjávardýr lifa, s.s. fiskar, krabbadýr, skrápdýr, lindýr, svampar og ormar. Kóralrifin eru m.a. uppeldisstöðvar fyrir alls kyns nytjafiska. Gríðarleg hætta steðjar nú að kóralrifjum heimsins. Talið er að 99% af kóralrifjunum muni deyja á næstu áratugum jafnvel þótt takist að halda hlýnun innan við 2°C. Staðan yrði betri, en þó langt frá því góð, ef hitastigsaukningin yrði 1,5°C – þá er talið að 75% af kóralrifjunum muni deyja.

Mynd 3.30. Myndir af fegurð hlýsjávarkóralrifja.

Kóralrif eru byggð upp af þúsundum kóraldýra, smáum holdýrum (lík marglyttum) sem lifa í sambýli. Þegar dýrin deyja, myndar hörð kalkkennd stoðgrind þeirra kóralla. Með tímanum hlaðast kórallarnir upp og mynda kóralrif. Kóralrif vaxa aðeins um nokkra sentimetra á ári og því hafa stærstu kóralrifin byggst upp á mjög löngum tíma. Kóralrifin líta út eins og marglitir steinar og jafnvel plöntur en eru í raun gerð af kóraldýrum. Litadýrðina má að miklu leyti rekja til þörunga sem ásamt svömpum finna sér einnig samverustað á rifinu. Samlífið á kóralrifjum er mikilvægt. Skjaldbökur éta til að mynda þörunga á kóralrifjum og geta því fundið þar auðfengna fæðu. Á sama tíma er mikilvægt að þörungunum sé haldið í skefjum þannig að þeir vaxi ekki yfir allt rifið og þetta sjá skjaldbökurnar um. Margar skjaldbökutegundir eru nú í útrýmingarhættu vegna mengunar og fiskveiða (þær festast í veiðarfærum og drukkna). Annað dæmi um samlífi eru sæfíflar (ein tegund holdýra, líka skyldir marglyttum) og trúðfiskar. Sæfíflar líta út eins og plöntur en eru í raun rándýr sem hafa hreyfanlega arma. Þeir stinga og lama bráð sína og ýta henni svo með örmunum í átt að munnopinu. Trúðfiskar verja sig gegn stungum sæfífilsins með slími og finna því skjól fyrir öðrum rándýrum innan um arma sæfíflanna. Í staðinn sjá trúðfiskarnir um að hreinsa sníkjudýr og matarleifar af sæfíflunum og hrekja burt fiðrildafiska sem annars myndu éta þá.

Kóralrif gegna gríðarlega mikilvægu hlutverki fyrir lífríki sjávar. Það virðist því þversagnarkennt að kóralrif geta þrifist í sjávarumhverfi þar sem lítið er um næringarefni. En þannig er það samt. Kóraldýrin fá nefnilega mestan hluta þeirrar orku og næringarefna sem þau þurfa í gegnum samlífi við ljóstillífandi þörunga.

Mynd 3.31. Vinstra megin: Sæfíflar og trúðfiskar. Hægra megin: Skjaldbaka nartar í þörunga.

Kórallar sem finnast á köldum hafsvæðum lifa ekki í sambýli við ljóstillífandi þörunga og geta því þrifist á mun meira dýpi en hlýsjávarkórallar. Þeir eru líka ýmist nefndir kaldsjávarkórallar eða djúpsjávarkórallar. Mörg slíkra kóralsvæða hafa skaðast mikið vegna togveiða sem stundaðar hafa verið í áratugi. Veiðarfærin brjóta kóralrifin og slétta þau út. Kóralrifin eru vistfræðilega mikilvæg sem uppeldissvæði fyrir nytjafiska og þau hýsa fjölbreytt lífríki. Losun gróðurhúsalofttegunda, loftslagsbreytingar og súrnun sjávar munu hafa og hafa þegar haft mikil áhrif á þessi mikilvægu vistkerfi.

Mynd 3.32. Kaldsjávarkóralrif við Ísland.

Kóralrif eru sem fyrr segir meðal fegurstu svæða á jörðinni og afskaplega mikilvæg fyrir verndun líffræðilegrar fjölbreytni í hafinu. Þeim stafar mikil hætta af loftslagsbreytingum og súrnun sjávar. Mynd 3.33 sýnir hvernig losun gróðurhúsalofttegunda, loftslagsbreytingar og súrnun sjávar geta haft áhrif á kóralrifin.

Mynd 3.33. Áhrif losunar gróðurhúsalofttegunda og loftslagsbreytinga á kóralrifin.

Hækkandi sjávarstaða, stormar, hitastig sjávar og sýrustig hafa áhrif á kóralrifin. Hækkandi sjávarstaða veldur því að dýpra verður niður á kóralrifin og þar með ná sólargeislarnir ekki eins vel til þeirra og áður. Þörungar sem lifa á hlýsjávarkóralrifjum eru háðir sólarljósinu til ljóstillífunar og því getur það jafnvægi sem er til staðar raskast með hækkandi sjávarstöðu. Stormar geta valdið því að kórallar brotna. Hækkandi sjávarhiti hefur þó mest áhrif á kóralrifin. Þegar sjávarhiti nær tilteknum mörkum hverfa þörungarnir sem lifa samlífi með kóraldýrunum. Við það missa kóralrifin lit sinn og verða hvít. Jafnframt hætta kóraldýrin að nærast almennilega því að þörungarnir sáu þeim að mestu fyrir orku og næringu. Ef sjávarhiti helst of hár í of langan tíma, svelta kóraldýrin á stórum svæðum og eftir stendur hvítt, eyðilegt og dautt kóralrif. Dauði kóralrifjanna hefur skelfileg áhrif á allt lífríki sem þeim fylgir.

Súrnun sjávar hefur mikil áhrif á kaldsjávarkóralrif. Kaldsjávarkórallar finnast í köldum sjó og á miklu dýpi, en eins og áður sagði minnkar kalkmettun með lækkandi hitastigi og auknu dýpi. Á ákveðnu dýpi byrjar aragónít að leysast upp, þ.e. þegar kalkmettun þess fer undir 1. Talið er líklegt að áframhaldandi súrnun sjávar muni valda útdauða kóralla úr dýpstu lögunum fyrst en þegar fram líða stundir er talið að djúpsjávarkórallar geti horfið alfarið af ákveðnum hafssvæðum.