DOI: https://doi.org/10.1111/raq.12954
تاريخ النشر: 2024-07-24
المؤلف: Fabrice Pernet وآخرون
الموضوع الرئيسي: آثار حموضة المحيطات والاستجابات
نظرة عامة
تستعرض المراجعة دور تربية المحار في ديناميات الكربون، متحدية الفكرة القائلة بأنها تعمل كخزان لثاني أكسيد الكربون. بينما كانت تُعتبر تقليديًا مصدرًا لثاني أكسيد الكربون بسبب التنفس والتكلس، تشير الدراسات الحديثة إلى أن الكربون المدمج في قشور المحار يأتي في الأساس من أيونات البيكربونات بدلاً من ثاني أكسيد الكربون الجوي. تنبع هذه الفهم الخاطئ من النماذج النظرية التي تمثل كيمياء كربونات مياه البحر بشكل غير دقيق. في الواقع، عملية التكلس تطلق ثاني أكسيد الكربون في مياه البحر، مما قد يعيق امتصاص ثاني أكسيد الكربون الجوي. تعتمد النماذج الحالية لميزانية الكربون القائمة على النظام البيئي على افتراضات غير موثوقة، مما يبرز الحاجة إلى قياسات ميدانية لتقييم تدفقات ثاني أكسيد الكربون بدقة في نظم المحار البيئية.
على الرغم من عدم وجود أدلة تدعم تربية المحار كخزان لثاني أكسيد الكربون، فإن هذه الممارسة تقدم فوائد بيئية كبيرة، بما في ذلك انبعاثات منخفضة من ثاني أكسيد الكربون وخدمات بيئية أساسية مثل تنظيم المغذيات وإنشاء المواطن. تعتبر حماية الشعاب المرجانية الطبيعية مهمة بشكل خاص، حيث توفر خدمات بيئية حيوية وقد تعمل كمخازن للكربون العضوي. يدعو المؤلفون إلى التعاون بين التخصصات والدراسات المعتمدة على القياسات لتوضيح ديناميات الكربون في تربية المحار، مؤكدين أنه على الرغم من أنها لا تلتقط ثاني أكسيد الكربون، إلا أن تأثيرها الإيجابي العام على النظم البيئية البحرية لا ينبغي تجاهله.
نقاش
تستعرض قسم النقاش في الورقة التفاعل المعقد بين تدفقات ثاني أكسيد الكربون من الهواء إلى البحر، وكيمياء الكربونات، ودور النظم البيئية البحرية، مع التركيز بشكل خاص على تربية المحار. يعمل المحيط كخزان صافي لثاني أكسيد الكربون، حيث يمتص حوالي 25% من الانبعاثات البشرية بسبب انخفاض الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون (pCO₂) مقارنة بالغلاف الجوي. تتأثر هذه القدرة بتحويل ثاني أكسيد الكربون المذاب إلى أيونات البيكربونات (HCO₃⁻) وكربونات (CO₃²⁻)، والتي من غير المرجح أن تعود إلى الغلاف الجوي. تعتبر ديناميات الكربون غير العضوي المذاب (DIC) والقلوية الكلية (TA) حاسمة؛ إذا انخفض DIC بشكل أسرع من TA، يمكن للمحيط امتصاص المزيد من ثاني أكسيد الكربون الجوي، بينما يقلل السيناريو المعاكس من هذه القدرة. تؤثر عملية التمثيل الضوئي والتنفس بشكل كبير على هذه العمليات، حيث تعزز عملية التمثيل الضوئي عمومًا امتصاص ثاني أكسيد الكربون بينما تطلقه عملية التنفس.
تقوم الورقة أيضًا بفحص دور المحار في دورة الكربون بشكل نقدي، مشيرة إلى أنه بينما غالبًا ما يُعتبرون خزانات لثاني أكسيد الكربون بسبب تكوين القشور، فإن هذه النظرة مضللة. يأتي الكربون في القشور في الأساس من البيكربونات بدلاً من ثاني أكسيد الكربون الجوي، وعملية التكلس تطلق ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى في الماء. علاوة على ذلك، يمكن أن يؤدي حصاد المحار إلى زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، حيث إن الكربون المخزن في أنسجتها لا يتم احتجازه على مدى فترات زمنية ذات صلة. يجادل المؤلفون من أجل فهم أكثر دقة لدور تربية المحار في ميزانيات الكربون، مؤكدين على الحاجة إلى تقييمات شاملة قائمة على النظام البيئي تأخذ في الاعتبار التفاعلات بين المحار، ودورة المغذيات، والإنتاجية الأولية. في النهاية، على الرغم من أن تربية المحار ليست خزانًا لثاني أكسيد الكربون، إلا أنها تقدم فوائد بيئية كبيرة، بما في ذلك تنظيم المغذيات وإنشاء المواطن، والتي ينبغي الاعتراف بها في المناقشات حول تربية الأحياء المائية المستدامة وتخفيف آثار تغير المناخ.
DOI: https://doi.org/10.1111/raq.12954
Publication Date: 2024-07-24
Author(s): Fabrice Pernet et al.
Primary Topic: Ocean Acidification Effects and Responses
Overview
The review examines the role of bivalve farming in carbon dynamics, challenging the notion that it acts as a CO₂ sink. While traditionally viewed as a source of CO₂ due to respiration and calcification, recent studies indicate that the carbon incorporated into bivalve shells primarily derives from bicarbonate ions rather than atmospheric CO₂. This misunderstanding stems from theoretical models that misrepresent seawater carbonate chemistry. The calcification process actually releases CO₂ into the seawater, which may inhibit the uptake of atmospheric CO₂. Current ecosystem-based carbon budget models are based on unverified assumptions, highlighting the need for field measurements to accurately assess CO₂ fluxes in shellfish ecosystems.
Despite the lack of evidence supporting bivalve farming as a CO₂ sink, the practice offers significant environmental benefits, including low CO₂ emissions and essential ecosystem services such as nutrient regulation and habitat creation. The conservation of natural oyster reefs is particularly important, as they provide critical ecosystem services and may serve as reservoirs of organic carbon. The authors advocate for interdisciplinary collaboration and measurement-based studies to clarify the carbon dynamics of bivalve farming, emphasizing that while it does not capture CO₂, its overall positive impact on marine ecosystems should not be overlooked.
Discussion
The discussion section of the paper outlines the complex interplay between air-sea CO₂ fluxes, carbonate chemistry, and the role of marine ecosystems, particularly focusing on bivalve aquaculture. The ocean acts as a net CO₂ sink, capturing approximately 25% of anthropogenic emissions due to lower partial pressure of CO₂ (pCO₂) compared to the atmosphere. This capacity is influenced by the transformation of dissolved CO₂ into bicarbonate (HCO₃⁻) and carbonate (CO₃²⁻) ions, which are less likely to re-enter the atmosphere. The dynamics of dissolved inorganic carbon (DIC) and total alkalinity (TA) are crucial; if DIC decreases faster than TA, the ocean can absorb more atmospheric CO₂, while the opposite scenario reduces this capacity. Photosynthesis and respiration significantly impact these processes, with photosynthesis generally enhancing CO₂ uptake and respiration releasing it.
The paper also critically examines the role of bivalves in the carbon cycle, noting that while they are often considered CO₂ sinks due to shell formation, this perspective is misleading. The carbon in shells primarily originates from bicarbonate rather than atmospheric CO₂, and the calcification process releases CO₂ back into the water. Furthermore, harvesting bivalves can lead to increased CO₂ emissions, as the carbon stored in their tissues is not sequestered over relevant timescales. The authors argue for a more nuanced understanding of bivalve aquaculture’s role in carbon budgets, emphasizing the need for comprehensive ecosystem-based assessments that account for the interactions between bivalves, nutrient cycling, and primary productivity. Ultimately, while bivalve farming is not a CO₂ sink, it offers significant ecological benefits, including nutrient regulation and habitat creation, which should be recognized in discussions of sustainable aquaculture and climate change mitigation.