二酸化炭素は、大気中に存在する一般的な気体である。通常、地球の炭素循環は、「地球の呼吸」によって、大気、陸上、海洋の炭素の自然なバランスを保っています。しかし、化石燃料の排出などの人間活動により、温室効果の増大や海洋酸性化など、炭素循環のバランスが崩れ、気候変動が起こっています。
つまり、海洋酸性化の影響を理解するためには、まず炭素循環を再確認する必要があるのです。それについては、ここに書きました1.
温室効果とは、大気中の熱を閉じ込めて地球を温めることで、地球上の生命を維持することができる効果です。その仕組みはこちらでご紹介しています。1.しかし、その重要性とは裏腹に、二酸化炭素の増加により、これが問題になっています。
しかし、過剰な二酸化炭素のすべてが大気中に留まるわけではありません。科学者たちは、人間の活動によって発生した二酸化炭素の3分の1を海洋が吸収したと推定しています。海洋が大気中の二酸化炭素を除去することで、気候変動の進行を遅らせることができるのです。しかし、この恩恵には代償があります。
二酸化炭素と海洋の化学的性質
海水に溶け込んだCO2は、水（H2O）と反応して炭酸：H2CO3を生成します：CO2 + H2O ↔ H2CO3.炭酸は急速に溶解し、H+イオン（酸）と炭酸水素塩（HCO3-）（塩基）を形成します。海水はもともと別の塩基である炭酸イオン（CO3-2）で飽和しており、制酸剤のように作用してH+を中和し、さらに炭酸水素塩を形成する。正味の反応は次のようになります：CO2 + H2O + CO3-2→2HCO3-となる。
二酸化炭素の吸収は、海水を酸性にする反応を引き起こし、海の化学的性質を根本的に変えています。この現象は、海洋酸性化と呼ばれています。実際、海水は産業革命の初期に比べ、30％近く酸性度が高くなっています。 これは、化石記録に脊椎動物や植物が登場する以前の、少なくとも80万年前までさかのぼる化石記録に見られる変化よりも大きく、速いものです。
海洋酸性化は、魚やサンゴ、貝類などの海洋生物にどのような影響を与えるのでしょうか？
水素イオンの濃度が高くなると、水は酸性になる。それに加えて、炭酸イオンの量が少なくなる。
余分な水素イオンの一部は炭酸イオンと反応し、より多くの重炭酸塩を形成する。炭酸塩が少なくなると、サンゴやアサリなどの生物は殻や骨格を作り、維持することが難しくなります。酸性度が高くなると、炭酸塩の殻や骨格が溶けてしまうこともあります。水素イオンが固体の炭酸カルシウムと反応し、可溶性の重炭酸イオンとカルシウムイオンに変化する。
プランクトンという小さな動植物が混在している中に、翼足という小さな海のカタツムリが住んでいます。小さいながらも、魚やアザラシ、クジラなど、多くの生物にとって重要な食料源となっています。しかし、翼足類は繊細な炭酸カルシウムの殻を持っており、海の酸性化に弱いという欠点があります。2100年頃の南氷洋のpH（酸性度）を想定した海水に翼足類の殻を入れ、一連の実験を行いました。すると、48時間以内に翼足類の殻は溶け始めた。
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