Mereliikide haavatavus ookeani hapestumise (OA) ja ookeani soojenemise (OW) suhtes: põhjalik ülevaade

Sissejuhatus
Ookeani hapestumine ja ookeani soojenemine on kaks omavahel seotud stressitegurit, mis kujundavad ümber mere ökosüsteeme. OA vähendab karbonaatioonide kättesaadavust, mis on vajalikud lubjastuvate organismide kestade ja skelettide ehitamiseks, samas kui OW muudab ainevahetuse kiirust, levikut, fenoloogiat ja merekoosluste struktuuri. Koos võivad need stressitegurid üksteise mõju võimendada, ohustades bioloogilist mitmekesisust, ökosüsteemi teenuseid ja tervete ookeanidega seotud elatusallikaid. See artikkel annab ülevaate paljudest mere taksonitest, et teha kindlaks, millised liigid ja rühmad on OA ja OW suhtes kõige haavatavamad, haavatavust põhjustavad mehhanismid ja ebakindlus, mis kujundab meie arusaama. Sünteesides praeguseid teaduslikke tulemusi, toob arutelu esile nii väljakujunenud mustreid kui ka valdkondi, kus on vaja rohkem uurida, et anda teavet looduskaitse ja poliitika kohta.

Sisukord

• Kaltsiumikihtide haavatavus
• Kalandusest sõltuvate liikide vastuvõtlikkus
• Koralliriffide koosluste haavatavus
• Planktoonilised organismid ja esmane tootmine
• Liikuvad pelaagilised liigid ja ränne
• Bentos ja setteelustik
• Ökosüsteemiinsenerid ja elupaikade kujundajad
• Molluskid kahekordse stressi all
• Okasnahksed hapestatud vetes
• Koorikloomad ja karpide tarbijad
• Käitumuslikud ja füsioloogilised tundlikkused
• Piirkondlikud levialad ja kliimagradiendid
• Sotsiaalmajanduslikud tagajärjed ja kohanemisreaktsioonid
• Teadmiste lüngad ja uurimisvajadused

Kaltsiumikihtide haavatavus
Lubjastuvate organismide, näiteks korallide, molluskite (austrite, karploomade ja rannakarpide) ning mõned okasnahksete hulgas on OA suhtes kõige haavatavamad, kuna see mõjutab otseselt keemilist sekkumist kaltsiumkarbonaadi moodustumisse. Aragoniidi ja kaltsiidi küllastusaste väheneb, kui CO2 lahustub merevees, muutes koore ja skeleti tootmise energeetiliselt kulukamaks või teatud tingimustes isegi teostamatuks. OA võib suurenenud lahustumise kaudu kahjustada ka olemasolevaid koore, vähendada kasvukiirust ja kahjustada skeleti tugevust. Paljudes piirkondades on noorloomad eriti tundlikud, mis võib muuta värbamismustreid ja populatsiooni pikaajalist elujõulisust. Lisaks otsestele lupjumisprobleemidele võib OA interakteeruda termilise stressiga, mis süvendab suremust, haigustele vastuvõtlikkust ja paljunemisvõime häireid. Ookeani soojenemine süvendab neid riske, muutes vastsete levikut, asustusmärke ja elupaikade sobivust, mis võib kiirendada ebakõlasid eluetappide ja saadaolevate elupaikade vahel.

Kalandusest sõltuvate liikide vastuvõtlikkus
Lai valik kalanduse sihtliike – sealhulgas molluskid, lubjastunud struktuuriga kalad ja koorikloomad – on ülepüügi ja ülevoolu tõttu suurenenud ohus. Karpide ja teode puhul võib vähenenud koore terviklikkus vähendada ellujäämist kiskjate ja keskkonnakõikumiste ajal, mõjutades saagikust. Pelaagiliste ja demersaalsete kalade kasvukiirus, ainevahetus ja kudemisaegade mittevastavus saagi kättesaadavusele. Mõnede liikide puhul soodustab soojenev temperatuur leviala nihkumist jahedamatesse vetesse, mis avaldab majanduslikku ja kultuurilist mõju traditsioonilistest kalapüügipiirkondadest sõltuvatele rannikukogukondadele. Peamine mure on ülepüügi ja ülevoolu võimalik koostoime ülepüügi, elupaikade halvenemise ja reostusega, suurendades vastupanuvõime piire ja varude vähenemise ohtu.

Koralliriffide koosluste haavatavus
Korallrahude ökosüsteemid on eriti haavatavad osteopaatiliste (OA) ja polüetüleenglükooli (OW) suhtes, kuna nad sõltuvad kaltsiumkarbonaadi skeletist ja on tundlik temperatuurianomaaliate suhtes. Ookeani soojenemine soodustab korallide pleekimist, tekitades stressi, mis omakorda põhjustab sümbiootiliste vetikate (zooxanthellae) väljatõrjumist, vähendades energiaeelarvet ja suurendades suremust kuumalainete ajal. OA nõrgestab korallide skelette ja kasvu, vähendades struktuurilist keerukust, mis toetab mitmekesiseid kala- ja selgrootute kooslusi. Need kombineeritud stressorid ohustavad riffide vohamist, taastumist pärast häiringuid ning oluliste teenuste, näiteks rannikukaitse, kalanduse ja turismi, osutamist. Kaskaadefektid levivad troofiliste vastastikmõjude kaudu, muutes kiskja ja saaklooma dünaamikat, konkurentsi ja elupaikade kättesaadavust sõltuvatele liikidele.

Planktoonilised organismid ja esmane tootmine
Fütoplankton ja zooplankton on mere toiduvõrkude ja biogeokeemiliste tsüklite aluseks. Õhukese mulla (OA) mõju võib muuta fotosünteesi ja kaltsifikatsiooni mõnedes fütoplanktoni rühmades, millega võivad kaasneda liigilise koostise ja produktiivsuse muutused. Kaltsineeruval planktonil, nagu kokolitofooridel, lubjarikka struktuuriga ripsloomadel ja teatud foraminiferadel, võib väheneda kaltsifikatsioon ja muutuda koosluse struktuur. Need muutused võivad kanduda kõrgematele troofilistele tasemetele, mõjutades taimtoidulisi ja kiskjaid, kes toetuvad planktoni toetatud radadele. Seevastu osa mittekaltsifitseerivast fütoplanktonist võib OA ja ookeanilise mulla all edeneda, muutes potentsiaalselt süsinikuringlust ja ökosüsteemi produktiivsust. Mõjud sõltuvad kontekstist, varieerudes sõltuvalt toitainete režiimidest, valgusest ja temperatuurist, mistõttu on ennustused keerulised.

Liikuvad pelaagilised liigid ja ränne
Suure liikuvusega liigid, sealhulgas tuunid, nokkhaid ja pelaagilised haid, võivad avatud maadele reageerida, nihutades levikut vastavalt eelistatud termilistele niššidele. Kuigi liikuvus pakub puhvrit kohalike liikumatute mõjude vastu, võib avatud maa siiski mõjutada saagi levikut, rände ajastust ja liikumise energeetilisi kulusid. Mõned pelaagilised liigid võivad kogeda saagi kättesaadavusega mittevastavusi, kui esmane tootmine nihkub eri piirkondades või aastaaegadel. Lisaks võib avatud maa mõjutada vastsete ja noorloomade arengut ja jõudlust keeruka elutsükliga liikidel, mõjutades värbamise edukust ja populatsiooni trajektoore.

Bentos ja setteelustik
Põhjas elavad organismid, nagu hulkharjasussid, karbid, brittlestad ja teatud koorikloomad, kogevad OA-d otse sette ja vee piiril. Setete keemiline koostis ja hapnikutingimused moduleerivad OA mõju; mõned liigid võivad taluda madalamat pH-d paremini kui teised, samas kui teistel on aeglane kasv, muutunud paljunemine või suurenenud suremus. Temperatuuri tõus võib intensiivistada ainevahetusvajadust ja stressireaktsioone. Setes elavad kooslused mõjutavad ka biogeokeemilisi protsesse, sealhulgas toitainete ringlust ja süsiniku sidumist, mis tähendab, et nende vähenemine võib muuta ökosüsteemi toimimist ja elupaikade struktuuri teiste organismide jaoks.

Ökosüsteemiinsenerid ja elupaikade kujundajad
Elupaiku loovad või muudavad organismid – näiteks korallid, pruunvetikas, mererohud ja mõned karbid – on bioloogilise mitmekesisuse ja ökosüsteemi teenuste säilitamiseks üliolulised. Okasroheline lagundamine ja visuaalne sadestumine ohustavad nende elupaikade terviklikkust ja püsivust, nõrgestades struktuurilisi komponente, muutes kasvukiirust ja nihutades liikide vastastikmõju kooslustes, mis sõltuvad inseneritöödest. Elupaikade moodustajate kadumine või halvenemine vähendab paljude liikide varjupaiku, noorloomade kasvualasid ja toitumisalasid, suurendades haavatavust kogu ökosüsteemis.

Molluskid kahekordse stressi all
Molluskid, nagu austrid, karbid, kammkarbid ja rannakarbid, seisavad silmitsi otseste osteopaatiliste ainete (OA) põhjustatud kooriku moodustumise probleemidega, mis võivad vähendada ellujäämist, kasvu ja filtreerimisvõimet. Koos OW-ga suurenevad ainevahetuskulud, vastsete areng võib olla pidurdunud ja haiguste dünaamika võib nihkuda. See kombinatsioon on eriti murettekitav vesiviljelustegevuse ja looduslike populatsioonide jaoks, mis sõltuvad kooriku terviklikkusest kaitse ja struktuurilise stabiilsuse tagamiseks riffidel ja põhjas.

Okasnahksed hapestatud vetes
Okasnahksed – sealhulgas merisiilikud, meritähed ja rabedad tähed – sõltuvad lubjarikastest endoskeleti komponentidest, mida OA võib kahjustada. OA võib nõrgestada skeleti struktuure ja mõjutada vastsete arengut, kohanemist ja noorloomade ellujäämist. Mõned okasnahksed on teatud olukordades vastupidavad, kuid üldiselt tekitab muret võtmeliikide vähenemine, mis mõjutavad koosluse struktuuri ja kiskja-saaklooma dünaamikat, eriti piirkondades, kus on tugev hapestumine.

Koorikloomad ja karpide tarbijad
Koorikloomad, näiteks krabid, homaarid ja krevetid, kogevad osteoartriidiga seotud väljakutseid eksoskeleti lupjumise ja sulgimisprotsesside osas. Kuigi mõned koorikloomad võivad teatud eluetappidel osteoartriidi suhtes tolerantsust ilmutada, on teistel õhemate või nõrgemate koore tõttu aeglustunud kasv, hilinenud sulgimine ja suurem haavatavus kiskjate suhtes. OS võib muuta elupaiga kasutamist ja saagi kättesaadavust, mõjutades energiabilansi ja paljunemisvõimet. OA koostoime tavaliste stressoritega, nagu hüpoksia ja reostus, kujundab veelgi haavatavuse mustreid.

Käitumuslikud ja füsioloogilised tundlikkused
Lisaks struktuurilistele probleemidele mõjutavad OA ja OW erinevate liikide käitumist, sensoorset taju ja füsioloogiat. Kemosensoorsete signaalide muutused võivad mõjutada toiduotsingut, orientatsiooni ja kiskjate vältimist. Ainevahetuskiiruse muutused, happe-aluse regulatsiooni probleemid ja stressireaktsioonid võivad mõjutada kasvu, paljunemist ja ellujäämist. Need subletaalsed mõjud võivad avaldada tagajärgi populatsiooni tasandil, eriti kui need muudavad kriitilisi elulookirjeldusi või häirivad elupaiga valiku ja paljunemise jaoks kasutatavaid keskkonnasignaale.

Piirkondlikud levialad ja kliimagradiendid
Haavatavus ei ole globaalselt ühtlane. Piirkonnad, kus on loomulikult madalam karbonaatide küllastus, suur magevee sissevool või intensiivne CO2 voog – näiteks polaaralad ja ülesvoolutsoonid – kipuvad avaldama tugevamat osteopaatsetaadi mõju. Madalas ja hästi valgustatud vees asuvatel korallriffidel võib OA põhjustatud kaltsifikatsiooni kiire vähenemine toimuda, samas kui polaarsed ja subpolaarsed ökosüsteemid seisavad silmitsi samaaegsete temperatuuri ja merejää muutustega. Ülevoolupiirkonnad võivad pakkuda kõrget CO2 ja madala pH-ga vett, mis süvendab stressi kohalikele kogukondadele. Koostoime kohalike stressiteguritega (reostus, ülepüük, elupaikade hävitamine) määrab liikide ja ökosüsteemide netohaavatavuse ja kohanemisvõime.

Sotsiaalmajanduslikud tagajärjed ja kohanemisreaktsioonid
Mereliikide haavatavus orase ja jõesummikute suhtes avaldab otseseid ja kaudseid tagajärgi inimühiskondadele. Kalapüügi saagikus, vesiviljeluse tootlikkus, turism ja rannikualade kaitse sõltuvad vastupidavatest ökosüsteemidest. Kohanduvate meetmete hulka kuuluvad vesiviljelusliikide abistatav aretus ja valikulised aretusprogrammid, degradeerunud elupaikade taastamine, kohalike stressitekitajate vähendamine ja kliimasõbraliku kalavarude majandamise arendamine. Integreeritud lähenemisviisid, mis ühendavad CO2-heitmete vähendamise kohanemis- ja looduskaitse planeerimisega, pakuvad parimat võimalust negatiivsete tagajärgede vähendamiseks. Avalikkuse teadlikkus, poliitilised raamistikud ja rahvusvaheline koostöö on olulised teaduslike teadmiste ja praktilise juhtimise ühtlustamiseks.