Ekte data

Oppgaver med tall fra naturen

Havforsuring 2: Konsekvenser

CaCO2 er en viktig del av koraller sine skjelett, noe som gjøre at korallrev er særlig utsatt for havforsuring (Jim Maragos/U.S. Fish and Wildlife Service 2011).

Se oppgaven Havforsuring 1: Alaska og Hawaii for en grunnleggende forståelse av pH, utregning av pH og sammenhengen mellom pH i havet og \( CO_2 \) i atmosfæren.

Som den forrige oppgaven gjør klart er det en helt tydelig korrelasjon (samvariasjon eller sammenheng, se evt snl sin definisjon på korrelasjon) mellom hvor mye \( CO_2 \) vi tilfører atmosfæren gjennom utslipp og hvordan pHen i havet endrer seg. Det denne oppgaven ikke fokuserte på var hvilke faktorer som gjør at ulike områder blir påvirket i ulikt tempo, og hva denne forsuringen kan bety for marine økosystem og dermed også mennesker som lever av fiskeri og havbruk. Dette får du se nærmere på i denne oppgaven. 

Det er spesielt tre reaksjonsligninger som er viktige i denne sammenhengen. Den første er de tre vi brukte i forrige oppgave slått sammen i en, mens de to andre er sentrale for opptak av karbonat, \( CO^{2-}_{3} \), som brukes av skalldyr til å bygge skjellene sine.

1: \( CO_2 + H_{2}O \leftrightarrow H_{2}CO_{3} \leftrightarrow HCO^{-}_{3} + H^{+} \leftrightarrow CO^{2-}_{3} + 2H^{+} \)

2: \( CO_2 + H_{2}O + CO^{2-}_3 \rightarrow 2HCO^{-}_{3} \)

3: \( CaCO_3 + H^+ \leftrightarrow Ca^{2+} + CO^{2-}_3 + H^+ \leftrightarrow Ca^{2+} + HCO^{-}_3 \)

Når det er snakk om havforsuring er det først og fremst ligning nr. 1 som er viktig siden det er her man får frie \( H^+ \) ioner. Ser man på denne ligningen skulle man også kanskje tro at økt \( CO_{2} \) -konsentrasjon fører til økt konsentrasjon av \( CO^{2-}_{3} \). Her kommer ligning nr. 2 inn i bildet. Denne er nemlig mer vanlig enn ligning nr. 1,  og her reagerer \( CO_{2} \) med \( CO^{2-}_{3} \) og gir bikarbonationer, \( 2HCO^{-}_{3} \). Hastigheten \( CO_{2} \) reagerer med \( CO^{2-}_{3} \) er altså raskere enn reaksjonsrekken der \( CO_{2} \) reagerer med \( H_{2}O \) og gir \( CO^{2-}_{3} \) og \( 2H^{+} \). Ligning nr. 3 viser hvordan kalsiumkarbonat, \( CaCO_{3} \), som er det veldig mange skalldyr sine skjell er lagd av, brytes ned i reaksjon med \( H{+} \).

Dersom du har tid, se gjerne filmen over (Ocean Acidification – Revolution world issue, 2014) før du starter på oppgavene. Det er ikke nødvendig for å få til oppgavene, men gir et godt innblikk i de omfattende konsekvensene av havforsuring og en kjapp innføring i prosessene som ligger til grunn.

  1. Ut ifra informasjonen som er gitt over, gi din egen korte forklaring på hva som skjer når \( CO_{2} \) løses opp i havet, og forklar sammenhengene du ser i de tre figurene under. 
    Figur 2: Bjerrum plot (‘Bjerrulm plot’ 2017)
    Figur 3: Løselighet av CO2 i vann ved ulike temperaturer (‘Solubility CO2 water, 2012’)

    Figur 4: Argonitt (CaCO3), pH og DIC (oppløst CO2) (Feeley et. al., 2008)
  2. Økt \( CO_{2} \) i overflatelagene i havet kan gi økt fotosyntese i disse lagene. Når dette materialet dør, synker det ned i dyphavet og brytes ned. I denne prosessen brukes oksygen, og \( CO_{2} \) slippes ut igjen, som vist i figur 5. Denne prosessen har to viktige konsekvenser som lager et viktig skille mellom dyphavet og grunnere lag i havet. Nevn disse to.
    Figur 5: Fotosyntese i hav (fotosyntese, n.d.)


  3. Grensen mellom disse to lagene i havet kalles saturation horizon, eller metningshorisonten på norsk. Les avsnittet som starter med ‘The deeper waters of the ocean…’  på Encyclopædia Britannica (Rafferty J. P., 2016) sin artikkel om havforsuring (les veldig gjerne resten av artikkelen for en enda bedre forståelse).
    Vi har nå kommet frem til tre faktorer som er viktige for å forstå konsekvensene av økte \( CO_{2} \)-konsentrasjoner:  
    – \( CO_{2} \) løser seg lettest i kaldt vann.
    – Det er mest \( CO_{2} \) i dyphavet.
    – \( CO_{2} \) reagerer med \( CO^{2-}_{3} \), som er byggesteinen til skjelettene hos de fleste skalldyr.

    Dersom vi nå ser et par tiår frem i tid: Hvordan må fisk og skalldyr flytte på seg som følge av de to faktorene nevnt ovenfor dersom de skal kunne leve under samme forhold i havet som de gjør idag? Bruk de to figurene under i forklaringen.

    Figur 6: Metningshorisonten for CaCO3. Hvit stiplet linje: Verdier fra 1965, hvit heltrukken linje: Verdier fra 1994, svart stiplet linje: IS92a scenario, svart heltrukken linje: S650 scenario. IS92a og S650 er scenarioer for utslipp fra tidligere IPCC-rapport (Orr et. al., 2005).
    Figur 7: Beregnet endring i utbredelse av skalldyr med tid langs kysten til USA (NOAA Ocean Acidification Programme, 2017).


  4. Vi så i forrige oppgave at arter vil måtte flytte på seg. Dette kan ha flere store konsekvenser. Diskuter med sidemannen hva disse kan være.
    Tips: Tenk på både økosystemer som forlates og migreres til, på konsentrasjonen av arter, og på implikasjoner for mennesker.
  5. Les artikkelen Effects of ocean and costal acidification on ecosystems (US EPA n.d.) fra EPA sine nettsider. Vurder hva du synes om å bruke dette som en troverdig kilde. Etter å ha lest hva artikkelen trekker frem som viktige konsekvenser av havforsuring, se på svaret ditt fra 4) på nytt. Trekker artikkelen frem noen punkter du synes er viktige og som du ikke inkluderte i 4)?
  6. Hva vil du si er den viktigste og mest kritiske konsekvensen av havforsuring. Argumenter for svaret ditt.
Kompetansemål som passer innunder denne oppgaven

Biologi 1

  • forklare kva omgrepet biologisk mangfald omfattar, og drøfte spørsmål kring ansvaret for å ta vare på biologisk mangfald lokalt og globalt
  • forklare korleis biologisk mangfald heng saman med variasjon i habitat og nisjar i økosystema
  • drøfte miljøutfordringar lokalt og globalt med utgangspunkt i biologisk kunnskap
  • forklare korleis økosystem kan endre seg over tid, og knyte det til klimaendring og andre miljøproblem

Grunnleggende forståelse av interaksjon mellom hav og atmosfære, og konsekvensene økte \( CO_{2} \)-konsentrasjonene for havet, arter i havet, økosystem og mennesker.

Referanser:

Jim Maragos/U.S. Fish and Wildlife Service 2011, Coral Reef at Palmyra Atoll National Wildlife Refuge, bilde. Tilgjengelig via: Coral Reef at Palmyra Atoll National Wildlife Refuge [19. juli 2017].

Fotosyntese n.d. Bilde. Tilgjengelig via: http://www.atmosedu.com/Geol390/Life/shortcc/2-35.JPG. [13. juli 2017]

Feely, R. A. et al., 2008. Evidence for Upwelling of Corrosive «Acidified» Water onto the Continental Shelf. Science, 320(5882), pp. 1490-1492.

Revolution movie 2014, Ocean Acidification: Revolution world movie, YouTube video, 3 mars. Tilgjengelig via: https://www.youtube.com/watch?v=wX78iKhlnsc. [13. juli 2017].

Bjerrum plot 2017, image. Tilgjengelig via: https://en.wikipedia.org/wiki/Bjerrum_plot#/media/File:Carbonate_system_of_seawater.svg. [13. juli 2017].

Solubility CO2 water 2012, image. Tilgjengelig via: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solubility-co2-water.png. [13. juli 2017].

Rafferty, J. P., 2016. Ocean acidification. [Online] Tilgjengelig via: https://www.britannica.com/science/ocean-acidification#ref1116886 [13. juli 2017].

US EPA n.d., Effect of ocean and costal acidification on ecosystems. Tilgjengelig via: https://www.epa.gov/ocean-acidification/effects-ocean-and-coastal-acidification-ecosystems [13. juli 2017].

NOAA Ocean Acidification Programme, 2017. Socio-Economic Impacts. [Online] Tilgjengelig via: http://oceanacidification.noaa.gov/AboutUs/AreasofFocus/Socio-EconomicImpacts.aspx# [13. juli 2017].

Orr, J. C. et al., 2005. Anthropogenic ocean acidification over the twenty-first century and its impact on calcifying organisms. Nature, Volum 437, s. 681-686.

 

 


Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *