Ders Notları

Bu bölümde okyanus asitlenmesi hakkında çok fazla bulunmayan Türkçe ders içeriklerini sunmaktayız. Hazırlanan videolar, podcastler, slaytlar, soru-cevap bölümleri konunun kapsamlı olarak ele alınarak daha iyi anlaşılmasını hedeflemektedir.

Okyanus Asitlenmesi: Kapsamlı Bir Brifing

Okyanus asitlenmesi, insan faaliyetleri sonucu atmosfere salınan karbondioksitin (CO2) okyanuslar tarafından emilmesiyle Dünya okyanuslarının pH değerinde meydana gelen sürekli düşüşü ifade eder. 1950 ile 2020 yılları arasında okyanus yüzeyinin ortalama pH’ı yaklaşık 8.15’ten 8.05’e düşmüştür; bu durum, hidrojen iyonu konsantrasyonunda %26’lık bir artışa denk gelmektedir. Bu kimyasal değişim, deniz yaşamı için ciddi bir tehdit oluşturmaktadır. En temel etki, mercanlar, yumuşakçalar ve kabuklu deniz canlıları gibi kalsifiye organizmaların kabuklarını ve iskeletlerini oluşturmak için ihtiyaç duydukları karbonat iyonlarının azalmasıdır. Bu durum, bu canlıların büyümesini yavaşlatmakta, yapılarını zayıflatmakta ve hatta mevcut yapıların çözünmesine neden olmaktadır.

Okyanus asitlenmesinin sonuçları, deniz besin ağlarının temelini oluşturan organizmaları tehlikeye atarak tüm ekosistemleri istikrarsızlaştırma potansiyeline sahiptir. Bunun ekonomik ve sosyal yansımaları da büyüktür; balıkçılık ve turizm gibi sektörler doğrudan tehdit altındadır ve dünya çapında yüz milyonlarca insanın geçim kaynağı risk altındadır. Mevcut asitlenme hızı, Dünya’nın jeolojik geçmişindeki kitlesel yok oluş olayları sırasında gözlemlenenlerden dahi daha yüksektir ve bu durum, organizmaların adaptasyon kapasitesini aşmaktadır. Okyanus asitlenmesinin temel nedenini ortadan kaldıracak tek uygulanabilir çözüm, küresel CO2 emisyonlarını azaltmaktır. Okyanus alkalinitesini artırma gibi yerel müdahale yöntemleri araştırılsa da bunlar henüz düşük teknoloji hazırlık seviyesindedir ve önemli riskler barındırmaktadır.

1. Okyanus Asitlenmesinin Nedeni ve Kimyası

Ana Neden: Antropojenik CO₂ Emisyonları

Okyanus asitlenmesinin birincil nedeni, fosil yakıtların yakılması ve ormansızlaşma gibi insan faaliyetlerinden kaynaklanan karbondioksit (CO₂) emisyonlarıdır. Sanayi öncesi dönemde yaklaşık 280 ppm (milyonda bir parça) olan atmosferik CO₂ seviyeleri, 2024 itibarıyla 422 ppm’i aşmıştır. Okyanuslar, 1850’den bu yana insan kaynaklı toplam CO₂ emisyonlarının yaklaşık %26’sını emerek önemli bir karbon yutağı görevi görmüştür. Bu emilim, iklim değişikliğinin etkilerini hafifletse de okyanus kimyasında köklü bir değişime yol açmaktadır.

Kimyasal Süreç

Atmosferden emilen CO2, deniz suyuyla reaksiyona girerek karbonik asit (H₂CO₃) oluşturur. Bu asit hızla bir bikarbonat iyonuna (HCO₃⁻) ve bir hidrojen iyonuna (H⁺) ayrışır.

CO₂(aq) + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ HCO₃⁻ + H⁺ ⇌ CO₃²⁻ + 2H⁺

Deniz suyundaki serbest hidrojen iyonlarının (H⁺) artması, pH değerini düşürür ve asitliği artırır. Okyanus suyunun hala alkali (pH > 7) olmasına rağmen, “asitlenme” terimi pH’ın düşüş yönünü ifade etmektedir. pH ölçeği logaritmik olduğu için küçük bir değişiklik bile önemlidir; örneğin, pH değerindeki 0.1 birimlik bir düşüş, hidrojen iyonu konsantrasyonunda %26’lık bir artış anlamına gelir.

2. Ana Etkiler

Kalsifikasyonun Azalması ve Doygunluk Durumunun Düşmesi

Okyanus asitlenmesinin en önemli sonuçlarından biri, kalsiyum karbonat (CaCO₃) kabuk ve iskelet üreten deniz organizmaları üzerindeki etkisidir. Bu süreç, yani kalsifikasyon, deniz suyundaki karbonat iyonlarının (CO₃²⁻) varlığına bağlıdır. Asitlenme, hidrojen iyonlarını artırarak mevcut karbonat iyonlarının bir kısmının bikarbonat iyonlarına dönüşmesine neden olur ve böylece kalsifikasyon için gerekli olan “yapı taşlarını” azaltır.

Bu durum, suyun kalsiyum karbonat minerallerine (aragonit ve kalsit) olan doygunluk durumu (Ω) ile ölçülür. Doygunluk durumu düştükçe, organizmaların kabuk oluşturması termodinamik olarak zorlaşır ve mevcut kabukların çözünme riski artar. Aragonit, kalsitten daha çözünür olduğu için aragonit kabuklu organizmalar (pteropodlar ve mercanlar gibi) özellikle savunmasızdır.

Doğal Değişkenlik ve Etki Alanları

Asitlenmenin etkileri coğrafi olarak farklılık gösterir. Soğuk ve yüksek enlemlerdeki sular daha fazla CO2 emebilir, bu da bu bölgeleri asitlenmeye karşı daha hassas hale getirir. Ayrıca, Kuzey Amerika’nın Pasifik kıyı şeridi gibi okyanus akıntılarının derin, CO2 zengini suları yüzeye çıkardığı yukarı akıntı (upwelling) bölgelerinde asitlenme daha yoğundur. Asitlenme, kalsiyum karbonatın çözünmeye başladığı derinlik olan karbonat telafi derinliğini (CCD) yüzeye doğru yaklaştırmaktadır.

3. Mevcut Durum ve Gelecek Projeksiyonları

Ölçülen Değerler ve Tarihsel Bağlam

Mevcut veriler, okyanus asitlenmesinin endişe verici bir hızla ilerlediğini göstermektedir.

• Tarihsel Değişim: 1950 ile 2020 arasında ortalama yüzey pH’ı 8.15’ten 8.05’e düşmüştür.

• Jeolojik Karşılaştırma: IPCC Altıncı Değerlendirme Raporu’na göre, günümüzdeki yüzey pH değerleri en az 26.000 yıldır, mevcut değişim hızı ise en azından o zamandan beri emsalsizdir.

• Mevcut Hız: Mevcut karbon salınım hızı, yaklaşık 56 milyon yıl önce gerçekleşen ve ciddi bir okyanus asitlenmesi olayına neden olan Paleosen-Eosen Termal Maksimum’daki (PETM) orandan yaklaşık on kat daha fazladır.

Aşağıdaki tablo, dünyanın farklı bölgelerindeki asitlenme oranlarını göstermektedir:

Konum	pH Değişimi (on yıl başına)	Dönem
İzlanda Denizi	-0.024	1985–2008
Kanarya (ESTOC)	-0.017	1995–2004
Hawaii (HOT)	-0.019	1989–2007
Bermuda (BATS)	-0.017	1984–2012
Ekvator Pasifik	-0.026	2004–2011
Hint Okyanusu	-0.027	1991–2011

Gelecek Tahminleri

Gelecekteki okyanus pH seviyeleri, büyük ölçüde küresel sera gazı emisyon senaryolarına bağlı olacaktır.

Dönem	Okyanus Yüzey pH Değeri (Yaklaşık)	Senaryo
Sanayi Öncesi (1850)	8.17	–
Mevcut (2021)	8.08	–
Gelecek (2100)	8.0	Düşük emisyon (SSP1-2.6)
Gelecek (2100)	7.7	Çok yüksek emisyon (SSP5-8.5)

Çok yüksek emisyon senaryosu altında, okyanus yüzeyi pH’ı 7.7’ye kadar düşebilir. Bu, son 300 milyon yılda görülmemiş bir seviyedir ve mevcut artışın ötesinde hidrojen iyonu konsantrasyonunda iki ila dört kat daha fazla bir artış anlamına gelir.

4. Ekosistemler ve Organizmalar Üzerindeki Etkileri

Kalsifiye Olan Organizmalar

• Mercanlar: Mercan resifleri, asitlenmeden en çok etkilenen ekosistemler arasındadır. Son 30-50 yılda zaten %50’lik bir kayıp yaşamışlardır. Asitlenme, mercanların yoğun dış iskeletler inşa etme kapasitesini azaltır. Büyük Set Resifi’nde yapılan bir deneyde, suyun pH’ının sanayi öncesi seviyelere yükseltilmesi net kalsifikasyonu %7 artırırken, 2050 sonrası öngörülen seviyelere düşürülmesi %34 azaltmıştır.

• Pteropodlar ve Yılanyıldızları: Arktik besin ağlarının temelini oluşturan bu canlılar ciddi şekilde zarar görmektedir. Pteropodların aragonit kabukları asidik sularda çözünürken, yılanyıldızları uzuvlarını yeniden büyütürken kas kütlesi kaybetmektedir.

• Kabuklu Deniz Canlıları: İstiridye, midye ve tarak gibi ticari öneme sahip türler, kabuk oluşturmada zorluklar yaşamakta ve metabolik strese girmektedir.

Diğer Biyolojik Etkiler

• Balık Larvaları: Asitlenme, palyaço balığı gibi türlerin larvalarında koku alma sistemlerini bozarak uygun yaşam alanlarını bulma ve akraba olmayan bireyleri ayırt etme yeteneklerini zayıflatmaktadır. Ancak, 2022’de yapılan bir meta-analiz, balık davranışı üzerindeki bu etkilerin son yıllarda azaldığını ve ihmal edilebilir düzeylere indiğini belirtmiştir.

• Bileşik Etkiler: Asitlenme, okyanus ısınması ve oksijen seviyelerinin düşmesi (deoksijenasyon) ile birleşerek “ölümcül üçlü” olarak bilinen bir tehdit oluşturur. Bu stres faktörlerinin birleşik etkisi, tek başlarına yarattıkları zarardan çok daha büyüktür.

• Diğer Etkiler: Okyanusların akustik özelliklerinin değişmesiyle sesin daha uzağa yayılması ve okyanus gürültüsünün artması, zararlı alg patlamalarının artması ve vücut sıvılarının asitlenmesi (hiperkapni) gibi başka etkiler de gözlemlenmektedir.

5. Ekonomik ve Sosyal Etkiler

Okyanus asitlenmesi, deniz ekosistemlerine bağımlı olan insan toplumları için ciddi ekonomik riskler taşımaktadır.

• Genel Etki: Gelecekteki okyanus asitlenmesinin, emisyon senaryosuna bağlı olarak 400 ila 800 milyon insanın geçim kaynağını baltalaması muhtemeldir. Yaklaşık 1 milyar insan, mercan resiflerinin sağladığı balıkçılık, turizm ve kıyı yönetimi hizmetlerine tamamen veya kısmen bağımlıdır.

• Birleşik Krallık: Kabuklu deniz ürünleri endüstrisinin 2100 yılına kadar %14 ila %28 arasında bir üretim kaybı yaşaması ve bunun 23 ila 88 milyon sterlinlik bir ekonomik kayba yol açması beklenmektedir.

• ABD: 2007 yılında ABD ticari balıkçılığının değerinin %73’ü, kalsifiye organizmalardan ve onların doğrudan avcılarından elde edilmiştir. Amerikan ıstakozu, okyanus midyesi ve kırmızı kral yengeci gibi türler ciddi tehdit altındadır.

6. Muhtemel Yanıtlar ve Çözüm Yolları

İklim Değişikliğiyle Mücadele (Azaltım)

Okyanus asitlenmesinin temel nedenini ele alan tek kalıcı çözüm, CO2 emisyonlarını azaltmaktır. Bu, iklim değişikliğiyle mücadele önlemlerini ve atmosferden karbondioksit giderme (CDR) teknolojilerini içerir.

Alkalinite Ekleyen Karbon Giderme Teknolojileri

Bu yöntemler, okyanusa alkalinite ekleyerek pH’ı yerel olarak tamponlamayı ve aynı zamanda atmosferden CO2 çekmeyi amaçlar.

• Okyanus Alkalinitesini Artırma (OAE): Okyanus yüzeyine ezilmiş silikat veya kireçtaşı gibi alkali minerallerin bırakılmasıyla gerçekleştirilir. Bu, doğal kayaç ayrışmasını taklit eder.

• Elektrokimyasal Yöntemler: Deniz suyundan elektroliz yoluyla doğrudan CO2 çıkarılmasını veya metal hidroksit çökeltilerek alkalinitenin artırılmasını içerir.

Bu teknolojiler potansiyel olarak büyük ölçekli ve verimli olsalar da, şu anda yüksek maliyetli, düşük teknoloji hazırlık seviyesinde ve birçok risk ve yan etkiye sahiptirler.

7. Politikalar ve Hedefler

Okyanus asitlenmesine yönelik farkındalık arttıkça, ulusal ve uluslararası politikalar geliştirilmektedir.

• Küresel Politikalar:

    ◦ Sürdürülebilir Kalkınma Hedefi 14 (SDG 14): Hedef 14.3, “Okyanus asitlenmesinin etkilerini en aza indirmek ve ele almak” amacını taşır.

    ◦ BM Okyanus On Yılı (UN Ocean Decade): “Sürdürülebilirlik için Okyanus Asitlenmesi Araştırması” adlı bir program içermektedir.

    ◦ Küresel İklim Göstergeleri: Okyanus asitlenmesi, Dünya Meteoroloji Örgütü (WMO) tarafından onaylanan yedi Küresel İklim Göstergesinden biridir.

• Ülke Düzeyinde Politikalar: ABD’de 2009 tarihli “Federal Okyanus Asitlenmesi Araştırma ve İzleme Yasası” gibi yasalar, devlet kurumları arasında koordinasyonu desteklemektedir.