An Introduction to Ocean Acidification and its Effects
Une introduction à l’acidification des océans et ses impacts
“The average surface water pH is 8.2 but is likely to drop to 7.7 by 2100. Even if nations drastically curtail emissions to meet their goals under the 2015 Paris climate agreement, the pH of the oceans will still be about 7.9 at the end of the century. ”
The deterioration of coral reefs due to many factors including ocean acidification. (Provided by Unsplash)
English
Have you ever heard of ocean acidification? I had never heard of it until a couple of years ago when my university course introduced me to the concept and now I wonder how I went so long without knowing much about it. This is not surprising though, when you consider that most of the research on it has been done in the last 20 years and there are still lots of gaps in the knowledge. Even the Intergovernmental Panel on Climate Change did not mention it in 2007. I ended up doing research on it for my undergraduate project, which gave me a better insight into understanding it.
This is a lesser known phenomenon that is happening alongside global warming and is often called its ‘evil twin’. It is a process that is rapidly getting worse throughout the oceans around the globe. Ocean acidification is causing the seawater chemistry to change which in turn, increases the absorption of carbon dioxide (CO2) from the atmosphere and decreases in the pH. The reason the absorption of CO2 by seawater reduces the pH is because of the increase in hydrogen ions and an overall decline of carbonate ions. The average surface water pH is 8.2 but is likely to drop to 7.7 by 2100. Even if nations drastically curtail emissions to meet their goals under the 2015 Paris climate agreement, the pH of the oceans will still be about 7.9 at the end of the century. Once the CO2 is present and absorbed by the seawater it will stay there for a very long time.
As a result, this is causing widespread disruption and even destruction to certain species and ecosystems across the globe. The most famous example is that of coral reefs. The drop in pH is causing their calcium carbonate structure to slowly disintegrate. Whereas coral reefs can somewhat recover from bleaching due to higher temperatures when the temperatures gets back to normal, the acidification of the oceans would not permit this. The same process is also happening to all species that live in or with a calcium carbonate structure, many species of phytoplankton being some of the main ones. These are very important to the oceans as they are not only at the bottom of the food chain, but they also absorb two thirds of the carbon dioxide in the atmosphere. A decline in these would be detrimental to the oceans health, and therefore ours. It is not only disintegrating their shells, it is also inhibiting their formation. Many species with shells form their shells a lot more slowly due to the acidic water, such as coccolithophores and pteropods.
There has also been research conducted on the disruption lower pH has on the olfactory (the sense of smell or taste) sensory of animals. Chemoreception is important to marine organisms, as they rely on chemical signals for foraging, mating and many more aspects. Lower pH and higher concentrations of CO2 caused by ocean acidification are impacting organisms’ feeding and foraging behaviours, as well as their reproduction and courtship behaviours. This will impact the overall fitness of the animal, as without food, they will struggle to thrive, reproduce and provide future generations which is very concerning.
There is still much research to be done on this, to fully understand it and be able to predict the trends that will be occurring in the future and to test whether future generations of marine organisms have a chance of evolving and adapting to the change in the seawater chemistry. Experiments with fast-reproducing organisms such as phytoplankton are beginning to provide insight into these questions. There is a glimmer of hope for the oceans and its animals.
French
Avez-vous déjà entendu parler de l'acidification des océans? Personnellement, je n'en avais jamais entendu parlé avant la fac, lorsque mon cursus universitaire m'a fait découvrir et enseigner ce concept. Cela n'est pas trop surprenant, si l'on considère que la plupart des recherches à ce sujet ont été effectuées au cours de ces 20 dernières années et qu'il y a encore beaucoup de trous dans nos connaissances. Même le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat ne l'a pas mentionné en 2007. J'ai fini par faire des recherches à ce sujet pour mon projet de in d’année a la fac, ce qui m'a permis de mieux comprendre ce phénomène.
C’est un phénomène moins connu qui se déroule en même temps au réchauffement climatique et qui est souvent appelé son «jumeau maléfique». C'est un processus qui impact tous les océans du globe. L'acidification des océans entraîne une modification de la chimie de l'eau de mer, provoquée par l’augmentation de l'absorption du CO2 de l'atmosphère et d'une diminution du pH. Ceci provoque une réduction du pH, a cause de l'augmentation des ions hydrogène et une baisse globale des ions carbonate. Le pH des eaux de surface est de 8,2, mais devrait chuter à 7,7 d'ici 2100. Même si les nations réduisent considérablement leurs émissions pour atteindre leurs objectifs dans le cadre de l'accord de Paris sur le climat de 2015, le pH des océans sera toujours d'environ 7,9 à la fin du siècle. Une fois que le CO2 est présent et absorbé par l'eau de mer, malheureusement il y restera très longtemps.
En conséquence, cela provoque des perturbations généralisées et même la destruction de certaines espèces et écosystèmes à travers le monde. L'exemple le plus connu est celui des récifs coralliens. La baisse du pH provoque la désintégration lente de leur structure de carbonate de calcium. Alors que les récifs coralliens peuvent se remettre lentement du blanchiment en raison de températures plus élevées lorsque les températures reviennent à la normale, l'acidification des océans ne le permettrait pas. Le même processus se produit également pour toutes les espèces qui vivent dans ou avec une structure de carbonate de calcium, dont de nombreuses espèces de phytoplancton. Celles-ci sont très importantes pour les océans car elles sont en bas de la chaîne alimentaire et elles absorbent également deux tiers du dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Une baisse de ces espèces serait préjudiciable à la santé des océans, et donc à la nôtre. Cela ne désintègre pas seulement leurs coquilles, mais empêche également leur formation. De nombreuses espèces à coquille forment leur coquille beaucoup plus lentement en raison de l'eau plus acide, comme les coccolithophores et les ptéropodes.
Des recherches ont également été menées sur la perturbation d’un pH plus bas sur le sens olfactif des animaux. La chémoréception est importante pour les organismes marins, car ils dépendent de signaux chimiques pour se nourrir, s'accoupler et beaucoup plus. Un pH plus bas et des concentrations plus élevées de CO2 causées par l’acidification des océans ont un impact sur les comportements d’alimentation et de recherche de nourriture des organismes, ainsi que sur leurs comportements de reproduction et de parade nuptiale. Cela aura un impact sur la forme physique générale des organismes, car sans nourriture, ils auraient du mal à vivre correctement et à se reproduire, ce qui est très préoccupant.
Il y a encore beaucoup de recherche à faire à ce sujet, pour mieux comprendre ce phénomène et pourvoir prédire les tendances qui se produiront dans l’avenir et de tester si les générations futures d'organismes marins ont une chance d'évoluer et de s'adapter au changement de l'eau de mer. Des expériences avec des organismes à reproduction rapide tels que le phytoplancton commencent à donner un aperçu de ces questions. Il y a une lueur d'espoir pour les océans et ses animaux.
References
Albright, R., Caldeira, L., Hosfelt, J., Kwiatkowski, L., Maclaren, J.K., Mason, B.M., Nebuchina, Y., Ninokawa, A., Pongratz, J., Ricke, K.L. and Rivlin, T., 2016. Reversal of ocean acidification enhances net coral reef calcification. Nature, 531(7594), pp.362-365.
Briffa, M., de la Haye, K. and Munday, P.L., 2012. High CO2 and marine animal behaviour: potential mechanisms and ecological consequences. Marine Pollution Bulletin, 64(8), pp.1519-1528.
Clements J, Hunt H (2015) Marine animal behaviour in a high CO2 ocean. Mar Ecol Prog Ser 536:259–279
Deweerdt, S., 2017. Sea change. Nature, 550(7675), pp.S54-S58
Roggatz, C. C., Kenningham, N., BartelsHardege, H., 2019. Taking current climate change research to the classroom – The “Will hermit crabs go hungry in future oceans?” project. In: Leal Filho, W., Hemstock, S. eds. Climate change and the role of education. Springer International Publishing