Halak és klímaváltozás: egy kellemes meglepetés

2009.01.26. 8:24

Egy új tanulmány szerint a halak szerepe sokkal jelentősebb a szén tengeri körforgásában és a szén-dioxid megkötésében, mint eddig feltételezték. Kiderült, hogy a halak óriási mennyiségű széntartalmú ásványt (kalcium-karbonátot) választanak ki. Ez a tengervíz savasodása ellen hat, sőt a klímaváltozást is fékezheti.

A szén-dioxid-szivattyú

A Föld történetének korai időszakában a légkör főleg szén-dioxidból állt, és hasonló volt a Vénusz mai légköréhez, a mainál nagyobb nyomással. Oxigént csak nyomokban tartalmazott. Ma viszont a légkör térfogatának csak töredékét (0,035%) adja a szén-dioxid. Hová tűnt ez a hatalmas mennyiség? Hogyan változott a sűrű, fojtó, nehéz atmoszféra "könnyed", oxigénben gazdag légkörré?

Az eredeti szén-dioxid-szint csökkenésének két oka van. Az egyik, hogy 300 Celsius-foknál alacsonyabb hőmérsékleten a légköri szén-dioxid nagy része feloldódik a vizekben. A vízben oldott szén-dioxid aztán a kalciummal reakcióba lépve vegyi úton, kalcium-karbonátként (mész) kiválhat, és az aljzatra ülepedhet. Még fontosabb, hogy az óceánok, tengerek és tavak sok mészvázas élőlénye a vízből választja ki a vázához szükséges nyersanyagot (kagylók, csigák, fejlábúak, korallok, algák), majd pusztulásuk után e mészvázak az aljzatra ülepedve kőzetalkotó mennyiségben halmozódnak fel. E folyamatok következtében bolygónk szén-dioxid-készletének zöme a légkörből a kőzetburokba került, karbonátos üledékes kőzetekbe záródva (ez az úgynevezett szén-dioxid-szivattyú).

A földi szén-dioxid túlnyomó része így mészkő és dolomit formájában lelhető fel, ellentétben például a Vénuszon kialakult helyzettel, ahol a szén-dioxid főleg az atmoszférában van jelen (a Vénusz felszíni hőmérséklete 450-480 Celsius-fok, a bolygó maga a pokol). Az érdekesség kedvéért: egy öklömnyi nagyságú mészkődarab sósavval történő feloldásakor 40 köbméter szén-dioxid gáz szabadul fel! Ha Földünk hatalmas mészkőtestei nem ejtették volna rabságukba e gázt, nálunk is hasonló forróság lenne. A szén-dioxid légköri mennyiségének növekedése ugyanis a hőmérséklet növekedését idézi elő (üvegházhatás). Újabb példa arra, hogy bolygónk fejlődése mennyire összetett folyamat, s az egyes szférák milyen nagymértékben hatnak egymásra: ha a Földön nem lett volna folyékony víz és élővilág, akkor ma talán a Vénuszhoz hasonlatos izzó égitestként keringene a Nap körül, az élet leghalványabb jele nélkül.

A széntelepek képződése, gyors visszapumpálás

A szén-dioxid-mennyiség csökkenésének másik oka a Föld fejlődése során egyre bonyolultabbá váló bioszféra fotoszintetizáló tevékenysége, amelynek hatására a szén-dioxidszint ugyancsak csökkent, s ennek mintegy tükörképeként az oxigénszint egyre növekedett. A növények ugyanis a Nap energiájának felhasználásával építik fel testüket, az ehhez szükséges szenet pedig a légkörből vonják ki szén-dioxid formájában. Emellett anyagcseréjük során nagy mennyiségű oxigént juttatnak a légkörbe.

Ha a növények nem rohadnak el, hanem betemetődnek és összepréselődnek, akkor a testükbe zárt szén nem kerül vissza rövid időn belül a légkörbe, hanem széntelepek formájában átmenetileg kivonódik a körforgásból. A legnagyobb mértékben ez a földtörténeti karbon időszakban zajlott, hatalmas mocsárerdők szénülésével (a szénről kapta a nevét maga az időszak is). Napjaink problémája éppen az, hogy a sok millió éve kivont szenet sokkal gyorsabban pumpáljuk vissza a légkörbe, mint ahogy az a geológiai folyamatokra jellemző.

Új elem a szénkörforgásban: a halak karbonáttermelése

A szén-dioxid ma is folyamatosan bekerül a légkörből a tengervízbe, ahol egy része kivonódik: az óceánokban kialakuló mészkő legfőbb forrását az elpusztult mészhéjú állatok váza képezi ma is. A fokozódó emberi kibocsátás miatt azonban egyre több szén-dioxid kiszivattyúzására lenne szükség. Ennek egyik lehetőségét jelenti a tengerek halállománya.

A biológusok eddig is tudták, hogy a csontos halak úgy szabadulnak meg a tengervízből fölvett fölösleges kalciumtól, hogy a belükben kalcium-karbonáttá (meszes szemcsékké) alakítva kiválasztják. Ezt a folyamatot azonban mostanáig nem építették bele az óceánok kémiai folyamatait leíró modellekbe.

Forrás: AFP

Rod Wilson, az Exeteri Egyetem halfiziológusa brit, egyesült államokbeli és kanadai munkatársaival annak felmérésére vállalkozott, hogy milyen mértékben járulnak hozzá a halak a tengerekben képződő összes karbonátmennyiséghez. A kutatók röntgenvizsgálatokkal tanulmányozták a karbonátképződést a halak belében, és két, modellként használt halfajnál megmérték a kiválasztott mennyiséget. Ezután két, egymástól független számítógépes modell segítségével kiszámították a világóceán teljes haltömegét.

A modellek alapján az óceánok halbiomasszája 0,8-2 milliárd tonna közöttinek adódott. Ebből már könnyen ki lehetett számolni, hogy a csontoshalak évente 40-110 millió tonna kalcium-karbonátot termelnek. Ez pedig becslésük szerint 3-15 százaléka az óceánokban a becslések szerint évente képződő összes kalcium-karbonát-mennyiségnek.

Mint a kutatók a Science folyóiratban megjelent tanulmányukban leírják, a laboratóriumi eredményeket azért lehet kivetíteni (extrapolálni) a teljes halállományra, mert a következtetéseket a halak anyagcseréje, tömege, aktivitási szintje és a hőmérséklet között fennálló, korábban már alaposan vizsgált kapcsolatokra alapozták. A kutatók szerint a becslések erősen visszafogottak, és még az is elképzelhető, hogy a halak adják a teljes kalcium-karbonát-produkciónak közel a felét.

A kalcium-karbonát jótékony hatása

A világóceánban lévő kalcium-karbonát fontos szerepet tölt be a tengervíz pH-értékének ("savasságának vagy lúgosságának") kialakításában, és nélkülözhetetlen a tengeri ökoszisztémák, így például a korallzátonyok egészségének fenntartásához. A légkörből a tengervízben elnyelődő túl sok szén-dioxid savanyítja az óceánok vizét, ami a tengeri ökoszisztémák károsodásához vezet. Ezt ellensúlyozza többek közt a szén-dioxidnak kalcium-karbonát formájában történő megkötése. Nem mindegy tehát, hogy mennyi oldott szén-dioxidot tudnak kalcium-karbonáttá alakítani a tengeri élőlények.

A témáról bővebben Belepusztul a világtenger a felmelegedés lassításába című cikkünkben olvashat.


A halak fékezhetik a klímaváltozást is

A tanulmány arra is magyarázatot kínál, miért lúgosabb a világóceán felszíni rétege, mint ahogy az eddigi modellek alapján várható. A planktonszervezetekből származó kalcium-karbonát átlagosan csak 1000 méternél mélyebbre süllyedve kezd részben feloldódni. Oldódása folyamán lúgos kémhatású kalcium-hidroxid keletkezik. A felszíni vizek tehát savasabbak lennének, és csak mélyebben válna lúgosabbá a víz. A halak által termelt karbonát azonban a kalcium mellett több magnéziumot is tartalmaz, mint a plankton kiválasztotta karbonát. Emiatt a vegyület gyorsabban, már kisebb mélységben is oldódik, és így csökkenti a felszíni vizek savasságát.

A halak kalcium-karbonát-képzése a tanulmány szerint a klímaváltozás hatásait is mérsékelheti. A planktonnal és a korallokkal ellentétben ugyanis, amelyek a légköri szén-dioxid-koncentráció növekedésével egyre kevesebb kalcium-karbonátot képesek előállítani és így egyre kevesebb szén-dioxidot kötnek le, a halak - a feltételezések szerint - növelni tudják karbonáttermelő (és szén-dioxid-kötő) kapacitásukat.

KAPCSOLÓDÓ CIKKEK