Okyanus antiasit denemeleri, 8.000 litrelik deniz suyu muhafazalarında plankton tepkisini test ediyor

Dünyadaki tüm ormanlar, atmosferdeki karbondioksiti emme konusunda okyanuslarla karşılaştırıldığında sönük kalıyor. Okyanus dünyanın en büyük doğal karbon havuzudur ve tüm CO2’nin yaklaşık dörtte birini emer.₂ her yıl emisyonlar (ve Dünya atmosferinde sera gazlarından kaynaklanan aşırı ısının çoğu).

Ama iki sorun var.

Birincisi, okyanusun ne kadar karbon emebileceğinin ve ne kadar hızlı emebileceğinin doğal sınırları var. İkincisi, CO olarak₂ okyanusta çözünür, deniz suyuyla reaksiyona girer. Bu reaksiyonlar, suyu daha asidik hale getiren hidrojen iyonlarını serbest bırakır.

Sanayi Devrimi’nden bu yana yüzey okyanusu ortalama %30 daha asidik hale geldi; öyle ki, mercanlar, kokolitoforlar ve genç istiridyeler de dahil olmak üzere tebeşir benzeri kabuklar ve iskeletler oluşturan organizmalar için hayatı zorlaştırıyor.

Okyanus alkaliliğini artırma (OAE) adı verilen bir süreçte deniz suyunun kimyasını değiştiren minerallerin eklenmesi, bu iki zorluğun üstesinden gelmek için önerilen bir çözümdür. Bir “deniz karbondioksitini giderme” stratejisi olarak OAE, CO’yu absorbe etme yeteneğini artırmak için okyanustaki doğal süreçleri güçlendirecektir.₂. Ek bir fayda asitleşmeye karşı koymak olacaktır.

Yine bir uyarı var. Nispeten yeni ve geniş çapta test edilmemiş bir fikir olarak, bu kimyasal değişikliklerin deniz yaşamını nasıl etkileyeceği konusunda hala önemli sorular var. Buna, deniz besin ağının temelini oluşturan ve okyanusun en önemli biyojeokimyasal süreçlerinin çoğunu yönlendiren bitki benzeri fitoplankton da dahildir.

Bigelow Okyanus Bilimleri Laboratuvarı’nda kıdemli araştırma bilimcisi olan Steve Archer, bu bilgi boşluklarını doldurmaya yardımcı olmak için dünyanın dört bir yanından araştırmacılardan oluşan bir ekiple birlikte çalışıyor. Geçtiğimiz beş yıl boyunca, okyanusu doğrudan etkilemeden doğal koşulları kopyalayan, mezokozm adı verilen izole bir sistemi kullanarak birçok büyük ölçekli deney gerçekleştirdiler. Bu deneyler bilim adamlarının OAE’nin plankton üzerindeki etkisi de dahil olmak üzere potansiyel biyolojik etkilerini ve nüanslarını anlamalarına yardımcı oluyor.

Archer, “Bunu yapmayı teklif eden şirketler zaten var, ancak ne olacağına dair yeterli bilgi olmadan bu işe giriyorlar” dedi. “Konu OAE ve denizlerdeki karbondioksitin giderilmesi olduğunda bilgili, bilime dayalı karar alma mekanizmasına sahip olduğumuzdan emin olmak için yanıtlamaya çalıştığımız bazı önemli sorular var.”

Doğa Anayı Taklit Etmek

OAE oldukça basit bir prensiple çalışır. Amaç, deniz suyuna ezilmiş mineraller ekleyerek doğal kayaların aşınmasını hızlandırmaktır. Archer bunu “okyanus için bir antiasit” olarak tanımlıyor.

Archer, “Bu sadece okyanusun pH’ının jeolojik zaman boyunca korunmasını sağlayan doğal bir süreci taklit ediyor” diye açıkladı. “Şu anda olan şey, atmosferik CO2’nin₂ Emisyonlar hava koşullarını geride bırakıyor, ancak örneğin içine bir miktar kırılmış kaya atarsanız, alkaliniteyi geri kazandıracaktır. Teorik olarak oldukça çözülebilir bir sorun.”

Örneğin, grubun Almanya’nın Kiel kentindeki deneylerinden birinde, sönmemiş kireç ve brusit arasındaki farkları (minerallerin çözünme hızı ve sahip oldukları etki açısından) test ettiler. Her iki ürün de çimentoya yönelik bileşenlerdir ve mevcut endüstriler tarafından yaygın olarak üretilmektedir.

Ancak bir zorluk, uzmanların kayda değer, kalıcı bir etki yaratmasını beklediği mineral miktarıdır (Archer’a göre “bu çok fazla kaya”).

Okyanus bilimcileri için en büyük endişe, kimyasal bir değişimin biyolojiyi nasıl etkileyebileceğine ilişkin bilgi eksikliğidir; zira şimdiye kadar OAE üzerinde yalnızca bir avuç küçük, okyanus temelli test yapılmıştır. Archer’ın Avrupa’daki meslektaşlarıyla birlikte gerçekleştirdiği mezokozm deneyleri bu nedenle çok değerli.

Okyanusu içeren

Archer, Almanya’daki GEOMAR Helmholtz Okyanus Araştırmaları Merkezi Kiel, Universidad de Las Palmas de Gran Canaria ve İspanya’daki Malaga Üniversitesi’ndeki meslektaşlarıyla birlikte çalışıyor. 2021’den bu yana beş deney gerçekleştirdiler: ikisi Gran Canaria’da, biri Bergen, Norveç’te ve ikisi Almanya’da (Baltık Denizi’ndeki Kiel’de ve Kuzey Denizi’ndeki Heligoland’da).

Her deney, OAE’nin nasıl yapılabileceğini anlamak için farklı miktarlarda ve formlarda minerallerin eklenmesini test etti. Her ne kadar alanlar nispeten yakın olsa da (bir bütün olarak okyanusla karşılaştırıldığında), her biri açık subtropiklerden Kuzey Atlantik’in soğuk sularına ve kuzey Avrupa’nın içeri akan nehirler tarafından yoğun şekilde seyreltilen yarı kapalı denizlerine kadar değişen farklı bir deniz sistemini yansıtıyor.

2024 yılında Kiel’de yapılan çalışma için araştırmacılar ayrıca daha küçük, mevsimsel deneyler yapma olanağına da sahip oldu. Veriler birlikte, OAE’nin okyanusun belirli kısımlarında mı yoksa yılın belirli zamanlarında mı daha etkili olabileceğine dair fikir verecek.

Deneyler, OAE’nin özellikle doğal koşullar altında plankton toplulukları üzerindeki etkilerini değerlendirmeye yönelik ilk büyük girişimi temsil ediyor.

Ekip, değişen alkaliliğin plankton fizyolojisini nasıl değiştirdiğinden, fitoplankton topluluğundaki değişikliklerin besin ağının daha yüksek seviyelerine doğru ilerleyip ilerlemediğine kadar her şeyi inceledi. Archer ayrıca fotosentezin mekaniğini de inceledi. Planktonun farklı koşullar altında güneş ışığının fotonlarını ne kadar hızlı ve etkili bir şekilde yakaladığını ve bunun CO miktarıyla nasıl ilişkili olduğunu ölçmesine olanak tanıyan, floresanı ölçen bir aracı var.₂ fotosentez yoluyla emilirler.

Archer, “Bu minerallerden bazılarının ne kadar etkili olabileceğini ve daha da önemlisi değişimin ekosistem üzerinde ne gibi etkileri olduğunu test ediyoruz” dedi. “Çalışmanın büyük bir kısmı aynı zamanda CO2’nin gerçek düşüşünün izini sürmekle ilgili₂ fazla CO olup olmadığını görmek için₂ Alkaliniteyi arttırdıkça emilen şey aslında uzun vadede tecrit edilir.”

Bu soruları yanıtlamak için ekip, esasen büyük bir çantayı (potansiyel olarak çok büyük bir çanta; Bergen deneyi için kullandıkları çantanın uzunluğu 60 fitten veya 18 metreden daha uzundu) tanımlamanın süslü bir yolu olan mezokozmozdan yararlanıyor.

Her mezokozm, orada yaşayan tüm küçük organizmalar da dahil olmak üzere 8.000 litreden fazla suyu izole eder. Çanta okyanusa konulur ve bir aya kadar orada bırakılır. Suyun hiçbiri (ve daha da önemlisi eklenen mineraller) dışarı çıkamaz, ancak içerideki koşulların çevredeki suyla eşleşmesini sağlar.

Dirençli bir okyanus

“Bu fitoplanktonların ne kadar sağlam olduğundan sürekli olarak etkilendim.” Archer’ın şu ana kadar yapılan deneylerde elde edilen ön sonuçlardan çıkardığı ana sonuç bu.

Beklendiği gibi deneyler, planktonun eklenen minerallerin türüne ve miktarına bağlı olarak farklı tepkiler verdiğini gösteriyor. Bazı durumlarda deneyler plankton topluluğunun olumsuz etkilendiğini gösteriyor, ancak Archer bunu gerçek dünyada kopyalamanın zor olacağını açıkladığı en yüksek alkalinite seviyelerinde.

Ekip şu tarihte iki makale yayınladı: Biyojeoloji şu ana kadar Gran Canaria deneylerinden elde edilen verilere dayanmaktadır. İlki, deneyin birincil üretim veya plankton topluluğunun yapısı üzerinde herhangi bir etkisi olmadığını gösterdi (aslında yazarlar, organizmaların beslenebileceği daha fazla karbon mevcut olduğundan, yazarlar olumlu bir tepkiye dair bazı kanıtlar gözlemlediler). Benzer şekilde, ikinci makale, OAE’nin, en azından deneylerin nispeten kısa zaman ölçekleri boyunca, hücresel düzeyde herhangi bir gözle görülür strese veya üzerinde çalıştıkları planktonun kondisyonunda bir düşüşe neden olmadığını gösterdi.

Archer, “PH’yi değiştirdiğinizde başlangıçta hızlı bir olumsuz yanıt oluşması şaşırtıcı değil, ancak bu beklediğiniz kadar büyük değil” dedi. “Sıklıkla gördüğümüz gibi, bir eşik var. Etkinin zararlı hale geldiği bir noktaya (alkalinite düzeyi) ulaşıyorsunuz, ancak o noktaya kadar organizmalar uyum sağlıyor gibi görünüyor.”

Elbette her çalışmada olduğu gibi bunda da uyarılar var. Ayrıca diğer deneylerden analiz edilecek çok daha fazla veri var. Ekip bu sonbaharda, Archer’ın planktonların boyutlarına göre farklılaştığında verdikleri tepkilerde farklılıklar olup olmadığını görmeyi umduğu yeni bir çalışma turu için Gran Canaria’ya geri dönecek. Archer, bu deneylerin her birinin bazı soruları yanıtladığını ve genellikle yeni soruların önünü açtığını söylüyor.

“Bir bilim insanı olarak, alınması gereken bazı büyük kararlar için faydalı bilgiler sağladığınızı bilmek ilginç ve heyecan verici” dedi. “Benim fikrim OAE’nin gezegenimize yardımcı olabilecek bir şey olabileceği yönünde; ancak bunu yalnızca doğru ölçekte, doğru yerde, doğru şekilde yaparsak.”