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13: Auswirkungen des Menschen auf den Ozean - Geowissenschaften

13: Auswirkungen des Menschen auf den Ozean - Geowissenschaften


  • 13.1: Verschmutzung: Quellen & Arten Type
    Da das Bevölkerungswachstum der Welt zunimmt und sich die Technologie weltweit weiter verbreitet, ist die Navigation des Ozeans zu einer Schifffahrtsroute und einer Müllhalde für menschliche Aktivitäten geworden. Die Fortsetzung menschlicher Aktivitäten verringert die Biodiversität und stört das natürliche Ökosystem im Ozean. Laut Science Learning ist die Verschwendung von Chemikalien, Abwasser und Industrieabwasser weltweit ein großes Problem. Außerdem hat ein Land keine starke Regierung, um die Existenzpolitik durchzusetzen, die
  • 13.2: Lärm im Ozean
  • 13.3: Krankheiten und Krankheitserreger
    Im Ozean sind verschiedene Arten von Meereslebewesen anfällig für verschiedene Arten von Krankheiten und Krankheitserregern. Verschiedene Krankheitserreger und Krankheiten können entweder eine Vielzahl von Arten betreffen oder sich auf wenige spezialisieren.
  • 13.4: Überfischung
    Überfischung tritt auf, wenn wir zu viele Meeresressourcen schneller verbrauchen, als sie sich reproduzieren oder erholen können. Infolgedessen gehen die Fischpopulationen stark zurück. In einigen Fällen ist das Endergebnis der Überfischung ein dauerhafter Zusammenbruch der Fischbestände. Es ist wichtig, dass wir zu einer nachhaltigeren Fangmethode übergehen, die sowohl eine stabile Nahrungsquelle für Küstengemeinden erhält als auch die negativen Auswirkungen auf die Meeresökosysteme verringert.
  • 13.5: Invasive Arten
  • 13.6: Klima & Kohlenstoffkreislauf
    Der Kohlenstoffkreislauf kann als der Fluss von Kohlenstoff zwischen den Sedimenten der Erde, dem Leben und der Atmosphäre beschrieben werden. Die in der Erde vorhandene Kohlenstoffmenge ist immer gleich, aber ihre Anwesenheit in den verschiedenen Teilen der Umwelt kann variieren. Der Mensch hat fossile Brennstoffe verbrannt und mehr CO2 in die Atmosphäre gepumpt, was zu ernsthaften Veränderungen des Kohlenstoffkreislaufs führte.
  • 13.7: Eutrophierung
    Eutrophierung tritt auf, wenn überschüssige Nährstoffe in ein Gewässer eingebracht werden. Dieser Prozess erhöht die Zufuhr von organischem Material in einem Ökosystem und stimuliert das Wachstum von Wasserpflanzen. Auf normalem Niveau ernähren diese Nährstoffe das Wachstum von Organismen, die Cyanobakterien oder Algen genannt werden. Aber mit zu vielen Nährstoffen wachsen Cyanobakterien außer Kontrolle. Überschüssige Algen blockieren das Sonnenlicht, das von bodenbewohnenden Pflanzen benötigt wird, und führen zu einer Verringerung des Sauerstoffs im Wasser und damit zu negativen Auswirkungen

Miniaturbild: Plastikverschmutzung am Strand von Accra. (CC BY-SA 4.0 international; Muntaka Chasant).


13: Auswirkungen des Menschen auf den Ozean - Geowissenschaften

Geschrieben von Lindsay Mosher, Koordinatorin, Ocean Health Index

Geschrieben von Lindsay Mosher, Koordinatorin, Ocean Health Index

Auswirkungen auf den Anstieg.

Ozeanversauerung, Klimawandel, Zerstörung von Lebensräumen, Überfischung, Umweltverschmutzung…. Mit einem Wirbelwind von Schlagzeilen und Berichten in den letzten Jahrzehnten ist es kein Geheimnis, dass der menschliche Druck auf die Ozeane weltweit zu einem ernsthaften Rückgang der Meeresgesundheit geführt hat. Da unsere menschliche Bevölkerung in Küstenregionen weiter wächst und sich entwickelt (bis 2020 werden voraussichtlich etwa 6 Milliarden Menschen in Küstengebieten leben – 60 Prozent der Weltbevölkerung –), steigt die Nachfrage nach Meeresressourcen und der daraus resultierende Druck durch menschliche Aktivitäten .

Während unsere Gesamtauswirkungen auf die Ozeane klar sind, war bis vor kurzem nicht so offensichtlich, welche Belastungen die größten Veränderungen verursachen und welche Gebiete die größten Auswirkungen haben.

A. Stellt die Differenz zwischen aktuellen (ab 2013) und früheren (ab 2008) kumulativen Wirkungswerten basierend auf anthropogenen Stressoren dar, die im Zeitverlauf verglichen werden können. Rot steht für die höchste Auswirkungsstufe und Blau für die niedrigste Auswirkungsstufe. Rote Gebiete haben den größten Anstieg der kumulativen Auswirkungen erfahren.

B. Stellt Kombinationen von kumulativen Auswirkungen und Trends dar, die Bereiche mit Kombinationen der höchsten und niedrigsten Auswirkungen umfassen, die bereits mit zunehmenden und abnehmenden Auswirkungen aufgetreten sind. Dunkelrote Bereiche haben sowohl hohe kumulative Auswirkungen als auch zunehmende Auswirkungen.

Ein in Nature Communications veröffentlichter Artikel „Spatial and temporal changes in cumulative human impacts on the world's ocean“ von Ben Halpern, dem leitenden Wissenschaftler des Ocean Health Index, und 10 Co-Autoren, darunter sechs vom Ocean Health Index-Team der University of California, Santa Barbara und zwei Mitarbeiter des Teams von Conservation International haben über einen Zeitraum von fünf Jahren Veränderungen in 20 marinen Ökosystemtypen berechnet und kartiert, die durch 19 anthropogene Stressoren verursacht wurden, darunter Klimawandel, Fischerei sowie ozean- und landbasierte Stressoren.

Die Identifizierung des Ausmaßes, in dem verschiedene Regionen und Ökosysteme betroffen sind, wo sich die Auswirkungen mit Hotspots der Biodiversität überschneiden und welche vom Menschen verursachten Belastungen am schädlichsten sind, wird Managern und politischen Entscheidungsträgern helfen, strategischere Entscheidungen für Managementziele und Gesamtschutzbemühungen zu treffen.

Top-Ergebnisse

  • Fast 66 Prozent der Ozeane zeigten eine Zunahme der kumulativen Auswirkungen, hauptsächlich in tropischen, subtropischen und Küstenregionen. Die französischen Territorialbestände im Indischen Ozean, in Tansania und auf den Seychellen verzeichneten die dramatischsten durchschnittlichen Zunahmen.
  • Nationale Gewässer mit derzeit höchsten Auswirkungen sind Singapur, Jordanien, Slowenien und Bosnien. Zu den am stärksten betroffenen Küstenökoregionen gehören die Färöer, die östliche Karibik, die Kapverden und die Azoren.
  • 13 Prozent des Ozeans erlitten geringere Auswirkungen, hauptsächlich im Nordosten und Zentralpazifik sowie im Ostatlantik. Die AWZ mehrerer Südpazifikinseln, der Küste Alaskas und mehrerer europäischer Länder (Slowenien, Albanien, Dänemark und Niederlande) zeigten die größten durchschnittlichen Rückgänge.

    Die Zunahme der Stressfaktoren des Klimawandels (Anomalien der Meeresoberflächentemperatur, ultraviolette Strahlung, Ozeanversauerung) verursachte die höchsten Zunahmen der kumulativen Auswirkungen.

Die Abbildung kumulativer Veränderungen bietet jedoch die Möglichkeit für eine verbesserte Orientierungshilfe, um Managementbemühungen zu priorisieren, aufzuzeigen, wo am meisten Minderung erforderlich ist, und auch aufzuzeigen, welche aktuellen Managementpraktiken positive Veränderungen bewirken.


Einführung

Die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf den Ozean sind nachweislich erheblich, allgegenwärtig 1 und verändern sich 2 . Die daraus resultierenden kumulativen Auswirkungen dieser Aktivitäten führen oft zu einer Verschlechterung oder sogar zum Zusammenbruch des Ökosystems 3,4,5,6,7 , und Studien einzelner Meeresökosysteme (z. B. Korallenriffe, Seetangwälder, Seegräser) haben eine weltweite Abnahme des Zustands aufgrund von zunehmende anthropogene Stressoren 8,9,10,11,12,13 . Die laufende und sich entwickelnde Politik zum Umgang mit kumulativen Auswirkungen auf die Ozeane macht es dringend erforderlich zu verstehen, wie und wie schnell sich kumulative Auswirkungen ändern. Die Ausweitung bestehender Nutzungen des Ozeans und das Entstehen neuer Nutzungen – einschließlich Offshore-Energie, Meeresfarmen und Meeresbergbau – erfordert ein Verständnis dafür, was diese Standorte sonst noch beeinflusst, wie diese neuen Nutzungen zu den bestehenden Auswirkungen beitragen und ob die kumulativen Auswirkungen dieser Meeresnutzungen ändert sich und wie schnell. Sowohl die Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie der Europäischen Union als auch die Vereinten Nationens Ziel 14 für nachhaltige Entwicklung konzentriert sich auf die Bewertung und Verringerung der kumulativen Belastung der Ozeane, und die bevorstehende Neuverhandlung der Aichi-Biodiversitätsziele im Jahr 2020 wird von einem tieferen Verständnis des Tempos und Musters der Veränderung der kumulativen Auswirkungen profitieren. Darüber hinaus beschleunigt sich die Schaffung von Meeresschutzgebieten (MPAs), um die Ziele des Übereinkommens über die biologische Vielfalt (CBD) von 10 % des Ozeans innerhalb von Schutzgebieten bis 2020 zu erreichen (Ref. 14), und der weltweite Vorstoß zur Schaffung sehr großer MPAs 15 , könnte in ähnlicher Weise von detaillierten Karten darüber profitieren, wo und wie schnell sich die kumulativen Auswirkungen ändern, da diese Informationen für die Standortbestimmung und das Management effektiver Schutzgebiete von entscheidender Bedeutung sind.

Um das Tempo der Veränderung der kumulativen menschlichen Auswirkungen (CHI) zu bewerten, haben wir die kumulativen Auswirkungen von 14 Stressoren im Zusammenhang mit menschlichen Aktivitäten (einschließlich Klimawandel, Fischerei, Belastungen an Land und anderen kommerziellen Aktivitäten) auf 21 verschiedene Meeresökosysteme weltweit berechnet und kartiert map für jedes der elf Jahre 2003–2013 (Abb. S8), aufbauend auf früheren Methoden zur Berechnung und Abbildung des CHI 12,13 . Die Intensität jedes Stressors wird mit einer Auflösung von 1 km kartiert und auf Werte zwischen 0 und 1 neu skaliert, wobei entweder bekannte oder geschätzte Ökosystemschwellenwerte oder obere Quantilwerte aus der Verteilung der globalen Stressorintensitätswerte über Jahre hinweg verwendet werden. Die Intensität jedes Stressors wird dann in eine Schätzung der Auswirkungen auf jedes Ökosystem umgewandelt, indem die Intensität des Stressors mit der entsprechenden Verwundbarkeit des Ökosystems multipliziert wird, in dem das Ökosystem auftritt 16 . Die durchschnittliche Auswirkung jedes Stressors über alle Ökosysteme wird geschätzt, indem die Kombinationen der Stressoren für die einzelnen Ökosysteme summiert und durch die Anzahl der Ökosysteme innerhalb jeder Zelle dividiert werden. Wir summierten dann die individuellen Stressor-Impact-Scores für jede Zelle, um den kumulativen Impact-Score (CHI, eine einheitenlose Metrik) zu erhalten. Wir verwendeten die lineare Regression pro Zelle über die 11 Jahre der Scores, um Größe, Richtung und Signifikanz der Veränderung des CHI zu bestimmen und diese Veränderungen global mit einer Auflösung von 1 km zu kartieren. Wir fassten die globalen Ergebnisse weiter nach Ökosystemen und Ländern zusammen und konzentrierten uns auf den Küstenbereich von 3 Seemeilen (nm), mit dem der Mensch am direktesten interagiert und ihn beeinflusst. Alle Analysen wurden in R 17 kodiert. Vollständige methodische Details finden Sie in den Ergänzenden Informationen.

Die kumulativen Auswirkungen haben während eines 11-Jahres-Zeitraums von 2003–2013 für über die Hälfte (59 %) des globalen Ozeans signifikant zugenommen (Steigung > 0, p < 0,05) und nur für 5 % des Ozeans signifikant abgenommen (Abb. 1a) . Selbst in Gebieten, in denen die Veränderungen gering und nicht signifikant waren, stiegen die CHI-Werte im Allgemeinen an (insgesamt 81% des Ozeans Abb. S6 zeigt das Tempo der Veränderung ohne Schattierungen für Signifikanz). In diesem Zeitraum stiegen die CHI-Werte in 15 % des Ozeans um >0,10 pro Jahr (Abb. S7). Bei dieser Rate werden Regionen mit einem CHI um 1,0 (der aktuelle globale Median, Tabelle S6) in etwa 10 Jahren eine Verdoppelung der Auswirkungen erfahren. Tatsächlich haben sich die durchschnittlichen globalen kumulierten Auswirkungen von 0,59 im Jahr 2003 auf 1,0 im Jahr 2013 fast verdoppelt (Tabelle S6). Der schnellste Anstieg des CHI (>0,15 yr −1 ) trat in etwa 3,6% des Ozeans auf und umfasste Teile des Schwarzen Meeres, des tropischen Atlantiks, des gemäßigten Nordwestpazifiks und des subtropischen Indischen, Atlantischen und Pazifischen Ozeans.

Globale Muster kumulativer menschlicher Auswirkungen. (ein) Jährliche Veränderung des CHI, geschätzt unter Verwendung eines linearen Regressionsmodells von 2003 bis 2013 für jede Rasterzelle (weiße Zellen hatten keinen statistisch signifikanten Trend, dh p > 0,05), Skalenwerte spiegeln minimale und maximale Rasterwerte wider (−0,3 und 0,52 0.5 ) und 99,999-te Quantilwerte (−0,21 und 0,32). (B) Statische Karte des CHI 2013. (C) Küstengebiete, die sowohl für das Änderungstempo als auch für den CHI 2013 für Regionen (durch Punkte auf der globalen CHI-Karte angezeigt) mit vorherrschenden Mustern angezeigt werden: hoher CHI, schnell zunehmende Änderungsgeschwindigkeit (Südwestaustralien) hoher CHI, abnehmend (Nordsee) und niedriger CHI, abnehmend (Yukon-Delta-Region von Alaska). Es gab keine klaren Beispiele für einen niedrigen CHI, der schnell ansteigt.

Gebiete mit dem schnellsten Anstieg des CHI fallen fast immer mit den höchsten absoluten kumulativen Auswirkungen zusammen (Abb. 2, rote Bereiche), zum Beispiel das Schwarze Meer, das östliche Mittelmeer, die kanadische Ostküste, der südliche Atlantik und Süd-/Westaustralien. Diese Regionen sind in der Tat stark vom Zusammenbruch des Ökosystems bedroht, einige haben es bereits getan (z. B. das Schwarze Meer 18 ). Regionen mit hohem, aber abnehmendem CHI (Abb. 2, kastanienbraune Gebiete) befanden sich hauptsächlich in den nördlichen Breiten des Atlantischen Ozeans, einschließlich Teilen der Nordsee und der Norwegischen See. Gebiete mit niedrigem und abnehmendem CHI (Abb. 2, blaue Bereiche) im Zentralpazifik, im Südlichen Ozean und in Teilen der russischen Arktis könnten für zukünftige Managementfokusse von besonderer Bedeutung sein, da sie als Refugien für die marine Biodiversität eine Schlüsselrolle spielen könnten. Auf hoher See der äquatorialen Regionen und des Südlichen Ozeans sind die signifikanten Rückgänge jedoch größtenteils auf die lokale Entspannung der Klimawandel-Stressoren, insbesondere der Ozeantemperatur, zurückzuführen (Abb. S9) und scheinen nicht fortzubestehen, da sich der globale Klimawandel weiter beschleunigt über 2013 hinaus (Abb. S10). Es gibt nur wenige Gebiete mit niedrigem und schnell ansteigendem CHI (Abb. 3, gelbe Gebiete), meist als isolierte Flecken in äquatorialen Regionen.

Überlappung von extremen Auswirkungen (hoch, gering) und Trend (schneller Anstieg, Rückgang) der kumulierten Auswirkungen. Regionen mit niedriger (<20. Quantil) und hoher (>80. Quantil) kumulativer Wirkung im Jahr 2013 wurden mit Regionen kombiniert, in denen die jährlichen kumulativen Auswirkungen abnahmen (Trend ,0, hellere Farben repräsentieren nicht signifikante Trends) oder schnell zunahmen (Trend >80. global Quantil, entsprechend einer Steigungsschätzung von 0,085, alle signifikanten Trends). Trendschätzungen wurden unter Verwendung eines linearen Regressionsmodells für die kumulierten menschlichen Auswirkungen von 2003 bis 2013 berechnet. Das Dichtediagramm rechts zeigt die Verteilung der Werte über den Breitengrad.

Jährliches Änderungstempo der CHI pro Jahr in allen 14 Auswirkungen, die die kumulierten Auswirkungen innerhalb der Küstenregionen (0–3 nm) der AWZ jedes Landes umfassen. Äußere Balken größer als Null zeigen zunehmende Stöße an und innere Balken unter Null zeigen abnehmende Stöße an. Die Länder sind nach UN-Georegionen gruppiert.

Angesichts der globalen Muster überrascht es nicht, dass etwas mehr als 85 % (N = 190) der 220 Küstenländer und -territorien (im Folgenden „Länder“, Abb. 3, Tabelle S7) durchschnittlich steigende CHI-Raten innerhalb ihrer 3-nm-Küste aufwiesen Zone, wobei fast 10 % davon (N = 19) ein sehr schnelles durchschnittliches Veränderungstempo aufweisen (>0,1 yr −1 ). Inseln in der Karibik und in den mittleren Breiten des Indischen Ozeans verzeichneten die stärksten Zuwächse (Abb. 3), wobei Réunion die schnellste Zunahme verzeichnete (0,17 Jahre −1 Tabelle S8).

Die Stressfaktoren des Klimawandels nehmen im Allgemeinen schnell zu und treiben den größten Teil der Veränderung des CHI sowohl auf globaler als auch auf Küstenebene (Abb. 3) voran. Auf globaler Ebene macht die Zunahme der Häufigkeit von ungewöhnlich hohen Meeresoberflächentemperatur-Ereignissen (SST) etwa 75 % des beobachteten Anstiegs des CHI aus (Abb. S9, Tabelle S7), und die Ozeanversauerung ist die am schnellsten zunehmende Auswirkung, erklärt explain zusätzliche 16% des CHI-Anstiegs (Tabelle S7). Auf der küstennahen Skala (d. h. 3 nm vor der Küste) macht die Zunahme der Häufigkeit von SST-Ereignissen fast 40% des Anstiegs des CHI aus, und der Anstieg des Meeresspiegels erklärt etwa 41% des Anstiegs (Tabelle S7). Insbesondere der Anstieg des SST erklärt den größten Teil des Anstiegs des CHI auf der Südhalbkugel, insbesondere in Hochseeregionen, und in Regionen mit relativ geringen kumulativen Auswirkungen im Jahr 2013, wie dem Indischen Ozean, dem Mittelatlantik und dem Westpazifik (Abb . S9). Stabile Temperaturen in den Jahren 2003 bis 2013 sind der Grund für die fehlende Veränderung oder Abnahme des CHI, die in weiten Teilen des Ostpazifik (insbesondere entlang der Westküste Kanadas und der USA) und des Nordatlantiks beobachtet wurden. Diese regionalen Pausen der Ozeanerwärmung sind jedoch in den letzten Jahren bereits weitgehend verschwunden 19 (Abb. S10) – der Mangel an Daten für alle Stressoren bis 2017 schloss eine Berechnung des CHI in diesen späteren Jahren aus. Angesichts der Trägheit des Klimasystems werden die kumulativen Auswirkungen des Klimas wahrscheinlich noch mindestens einige Jahrzehnte zunehmen, möglicherweise mit zunehmender Geschwindigkeit, was die Notwendigkeit, den Klimawandel und die damit verbundenen Belastungen der Ozeanökosysteme anzugehen, noch dringlicher macht.

Trotz der dominierenden Rolle des Klimawandels zeigt ein noch größerer Anteil der Welt (77 % gegenüber 59 %) einen statistisch signifikanten Anstieg der kumulativen Auswirkungen basierend auf den verbleibenden 13 Stressoren, wenn SST aus der Analyse herausgenommen wird, obwohl die Größenordnung der Veränderung ist viel geringer (Abb. S9). In Küstengebieten erklärten SST und Meeresspiegelanstieg (SLR) etwa 80 % des Tempos der Veränderung der allgemeinen CHI-Trends (Tabelle S7, Abb. 3). Andere Stressoren spielen jedoch eine wichtige Rolle für das Tempo der Veränderung (Tabelle S7). Wenn die SST-Trends entfernt wurden, nahmen die kumulativen Auswirkungen der verbleibenden 13 Stressoren im Laufe der Zeit für 92 % der Länder immer noch zu (Abb. S11 vs. 86 % mit allen Stressoren), jedoch war das Ausmaß der Veränderung in fast allen Fällen geringer ( Abb. S12). Dieser anhaltende signifikante Anstieg des Drucks ist alarmierend, da er auf die Tatsache hinweist, dass andere Stressoren als SST, die oft auf lokaler Ebene wirken, in den meisten Teilen der Welt erheblich zunehmen und das derzeitige Management auf diesen Ebenen wenig dazu beiträgt, das Tempo der zunehmende Veränderung.

Die Mehrheit der Länder hatte eine zunehmende Ozeanversauerung (99%), Schifffahrt (92%), Lichtverschmutzung (90%) und direkte Auswirkungen auf den Menschen (70%). Obwohl die Verschmutzung durch organische Chemikalien und Nährstoffe durch landgestützte Nutzung weltweit zugenommen hat, scheinen diese Auswirkungen in der Mehrheit der Länder (65 % bzw. 56 %) zurückgegangen zu sein. Die wirksamsten Formen der Grundfischerei (zerstörerisch und nicht zerstörend, hoher Beifang) gingen weltweit zurück, während die Auswirkungen der pelagischen Fischerei mit hohem und niedrigem Beifang (pelagische und Grundfischerei nicht zerstörend) insgesamt zunahmen. Der Fischereidruck insgesamt ging in vielen Ländern zurück, wobei 53 % der Länder in 3 oder mehr der 5 Kategorien des kommerziellen Fischereidrucks einen Rückgang verzeichneten. Besonders starke Rückgänge wurden in Singapur, Slowenien und Südkorea beobachtet. Die Feststellung, ob Bewirtschaftungsmaßnahmen (z. B. MPAs, Fischereireform, Landnutzungsvorschriften) oder andere Faktoren wie rückläufige Bestände diesen Rückgang verursacht haben, bleibt ein wichtiger Bereich zukünftiger Forschung, der eine Bewertung auf regionaler und lokaler Ebene erfordert.

Küstenökosysteme, insbesondere Korallenriffe, Seegras und Mangroven, verzeichneten den schnellsten Anstieg des CHI (Abb. 4a,c) sowie den höchsten durchschnittlichen CHI (Abb. 4b,c), was hervorhebt, dass küstennahe Ökosysteme oft mit kleinerer räumlicher Ausdehnung, sind im Vergleich zu größeren und tieferen Ökosystemtypen am anfälligsten für schnelle menschliche Einflüsse. Auch für Küstenökosysteme waren Klimastressoren die dominanten Treiber des Wandels (Abb. 4b), obwohl auch die Belastungen an Land und die Schifffahrt für viele Ökosysteme merklich zunahmen (Abb. 4b).

Kumulative Auswirkungen des Menschen auf marine Ökosysteme. (ein) Jährliche Veränderung aller 14 Auswirkungen, die die kumulierten Auswirkungen für jedes Ökosystem umfassen, wobei äußere Balken über Null auf zunehmende Auswirkungen und innere Balken unter Null auf abnehmende Auswirkungen hinweisen, (B) kumulierte Auswirkungen auf Ökosysteme für das laufende Jahr (2013) und (C) Beziehung zwischen dem Jahrestrend und den aktuellen kumulierten Auswirkungen für jedes Ökosystem.

Die Abbildung des Tempos des Wandels der kumulativen menschlichen Auswirkungen auf den Ozean bietet ein grundlegend neues Verständnis der aktuellen und potenziellen zukünftigen Risiken für marine Ökosysteme und die biologische Vielfalt. Die überwiegende Mehrheit des Ozeans erfährt erheblich zunehmende Auswirkungen durch mehrere menschliche Stressoren (Abb. 1a). Ein Großteil dieses Gebiets ist derzeit noch relativ bescheiden, sodass eine Momentaufnahme der Auswirkungen ein falsches Gefühl des Zustands vermittelt (Abb. 1B). Noch kritischer ist, dass die globalen kumulativen Auswirkungen des Menschen auf die Ozeane tiefgreifend sein werden, wenn die aktuellen Veränderungspfade anhalten, und viele Ozeanregionen schnell über kritische Kipppunkte der Nachhaltigkeit hinaustreiben können 1,2,4,20 .

Trotz dieser ernüchternden Ergebnisse bleiben Botschaften der Hoffnung. Während dieses Zeitraums verzeichneten viele Länder, insbesondere in Europa, Asien und Teilen Afrikas, einen deutlichen Rückgang der Auswirkungen der kommerziellen Fischerei, und viele Länder verzeichneten geringere Auswirkungen der Verschmutzung an Land (Abb. 3). In einigen Fällen war dieser Rückgang größer als der Anstieg des Klimawandels und anderer Stressfaktoren, was zu einem allgemeinen Rückgang des CHI führte, und in allen Fällen trugen die Rückgänge dazu bei, den Anstieg des CHI abzuschwächen. Ein koordiniertes, umfassendes Management, das mehrere Stressoren berücksichtigt, kann den Rückgang einzelner Stressoren nutzen, um bei strategischen Entwicklungs- und Naturschutzentscheidungen einen möglichen Anstieg anderer zu berücksichtigen. Die Ergebnisse zeigen auch, dass räumliche Variabilität in der lokalen Manifestation des Klimawandels lokale Refugien bieten kann, die gezielt für Schutz und Management genutzt werden können, um Zeit zu gewinnen, um den Klimawandel zu mildern und sich an ihn anzupassen 21 . Trotz großer Herausforderungen bei der Reduzierung der Treibhausgasemissionen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass der Klimaschutz zur Erreichung der Ziele des Pariser Abkommens große positive Auswirkungen auf den Zustand der Meeresökosysteme haben und den Anstieg der CHI in weiten Teilen des Ozeans deutlich verlangsamen oder stoppen würde.

Unsere Ergebnisse sind robust gegenüber vielen methodischen Entscheidungen, da unser Fokus auf der Veränderung der Auswirkungen im Laufe der Zeit lag, da Datenverarbeitungs- und Analyseentscheidungen über alle Jahre hinweg konsistent bleiben. Darüber hinaus haben wir zuvor festgestellt, dass globale Muster und Ergebnisse robust gegenüber Modellparametern sind, einschließlich Stressor-Vulnerabilitätsgewichtungen 12,22 . Aus mehreren Gründen sind unsere Ergebnisse jedoch wahrscheinlich konservativ 22 . Erstens konnten viele menschliche Aktivitäten mit bekannten Stressfaktoren für marine Ökosysteme nicht berücksichtigt werden (z. B. Tiefseebergbau, Plastikverschmutzung, Offshore-Energie, Aquakultur, Lärmbelästigung, terrestrischer Bergbau, Holzeinschlag, Ölverschmutzungen), vor allem wegen begrenzter oder nicht vorhandener Daten zu die räumliche Verteilung oder zeitliche Änderung ihrer Intensität. Viele dieser ausgeschlossenen Aktivitäten haben in den letzten zehn Jahren in geografischer Ausdehnung und Intensität zugenommen. Zweitens hat unsere Analyse die letzten 5 Jahre der Auswirkungen nicht berücksichtigt, da für diese Jahre noch keine Datensätze verfügbar sind, in denen viele weitere Zunahmen erwartet oder bekannt sind, insbesondere klimabedingte Stressoren 23 . Drittens erzeugen mehrere interagierende Stressoren oft eher synergistische als einfach additive Ergebnisse 24 , so dass eine zunehmende Intensität einzelner Stressoren im Kontext mehrerer Stressoren die CHI wahrscheinlich schneller beschleunigen wird, als wir hier modelliert haben. Schließlich erwarten wir nichtlineare Beziehungen zwischen dem Zustand des Ökosystems und der Intensität der einzelnen Stressoren und dem CHI 25,26,27 . Diese Nichtlinearitäten würden mit zunehmender Stressorenintensität zu einem schnelleren als linearen Anstieg der Auswirkungen auf das Ökosystem führen, was niedrigere Schwellenwerte für die Neuskalierung einzelner Stressoren erfordern würde. Derzeit gibt es nur sehr wenige Daten oder bekannte Schwellenwerte, um diese Nichtlinearitäten in unsere Bewertung einzubeziehen.

Frühere Schnappschussansichten kumulativer menschlicher Auswirkungen auf den Ozean 12,13 wurden bereits häufig verwendet, um zu informieren, wo neue MPAs 28,29,30 , neue Meeresnutzungen innerhalb eines Raumplanungsrahmens 31 und neue Erhaltungs- oder Wiederherstellungsstrategien 32 zu bewerten sind to ob bestehende MPAs funktionieren 33 und in Kombination mit Biodiversitätsdaten, um das Artenrisiko zu bewerten, um die Aichi-Ziele und andere Erhaltungsziele zu informieren 14 . Das Verständnis des Tempos der Veränderungen menschlicher Auswirkungen bietet ein viel umfassenderes Verständnis dafür, wie, wo und vor allem wie schnell sich menschliche Aktivitäten auf die Meeresökosysteme und letztendlich auf die Dienstleistungen auswirken, die sie der Menschheit bieten, und bietet so eine viel fundiertere Grundlage für strategische Naturschutzmaßnahmen und Einschätzungen.

Mit Blick auf die Zukunft, da die menschliche Abhängigkeit von Land sich ausweitet und zunehmend zu Konflikten führt, drängen Länder auf der ganzen Welt nach und nach in den Ozean, intensivieren die bisherige Nutzung und fügen zusätzliche hinzu – einschließlich Offshore-Energie, Meeresaquakultur und sogar menschlicher Siedlungen. Solche Expansionen werden durch die Notwendigkeit angetrieben, eine schnell wachsende Weltbevölkerung zu ernähren und zu unterstützen, haben jedoch noch größere Auswirkungen auf die Ozeane. Diese Realität erfordert von der Menschheit, sich schwierigen Entscheidungen zu stellen. Um die menschliche Weltbevölkerung zu unterstützen und die Auswirkungen, die wir auf unsere Landschaften haben, zu mildern, verlagern wir unsere Auswirkungen auf das Meer. Wie viel mehr Veränderungen können diese Ökosysteme ertragen?


Die Auswirkungen der organisierten Kriminalität in der Fischerei auf den Menschen gehen weit über den Ozean hinaus

Trotz des Namens geht es bei der organisierten Kriminalität in der Fischerei nicht nur um den Fischfang. Während die illegale Fischerei in vielen Regionen der Welt ein ernstes Problem darstellt, reicht die organisierte Kriminalität im Fischereisektor noch viel weiter. Sie tritt weltweit in der gesamten Wertschöpfungskette der Fischerei auf: onshore auf hoher See, an der Küstenschnittstelle und im Cyberspace. Unabhängig davon, wo es auftritt oder wie es auftritt, fordern seine schädlichen Auswirkungen einen massiven Tribut von der menschlichen Bevölkerung weltweit.

Die organisierte Kriminalität im Fischereisektor kann verschiedene Formen annehmen, darunter Drogen- und Menschenhandel, betrügerische Fangdokumentation, Geldwäsche und Korruption – Verbrechen mit potenziell schwerwiegenden humanitären Auswirkungen. Diese Verbrechen sind gewinnorientiert und lenken staatliche Einnahmen auf Kosten der Küstengemeinden in die Schattenwirtschaft und verfolgen wichtige Ziele der nachhaltigen Entwicklung wie Null Hunger, Null Armut und Frieden, Gerechtigkeit und starke Institutionen. Diese Verbrechen können auch unmittelbar diejenigen gefährden, die bei ihrer Begehung ausgebeutet werden.

Die Menschen in vielen Küstenländern, insbesondere in Entwicklungsländern, sind für Nahrung und Arbeitsplätze vom Fischereisektor abhängig. Große Ozeannationen sind besonders anfällig für Störungen in diesem Sektor, wie kürzlich durch die Auswirkungen von COVID-19 aufgedeckt wurde. Kriminelle Netzwerke, die im Fischereisektor tätig sind, verschärfen die wirtschaftliche Verwerfung lokaler Küstengemeinden, bedrohen die ohnehin angespannte Ernährungssicherheit und lenken dringend benötigte Staatseinnahmen ab. Es besteht jedoch Hoffnung: Die wirksame Bekämpfung der organisierten Kriminalität in der Fischerei wird dazu beitragen, eine nachhaltige Meereswirtschaft zu fördern, von der wiederum Gemeinschaften profitieren werden, die auf den Ozean und seine Ressourcen angewiesen sind.

Auswirkungen auf gefährdete Bevölkerungsgruppen

Während die ökologischen und ökologischen Kosten der illegalen Fischerei – wie die Bedrohung durch das Artensterben und die Zerstörung von Meereslebensräumen – gut dokumentiert sind, stehen die menschlichen Kosten der organisierten Kriminalität in der Fischerei selten im Rampenlicht. Hier sind einige Möglichkeiten, wie sich die organisierte Kriminalität in der Fischerei auf normale Bürger weltweit auswirken kann:

Menschenhandel

Kriminelle Netzwerke, die im Fischereisektor tätig sind, betreiben oft eine Form moderner Sklaverei: Menschenhandel für Zwangsarbeit auf Fischereifahrzeugen. Diese schockierende Praxis findet in den Medien immer mehr Beachtung, einschließlich der jüngsten Berichterstattung über die nordkoreanischen „Geisterschiffe“, die regelmäßig an den Küsten Japans angespült werden.

Viele Besatzungsmitglieder sind an Bord von Fernfischereifahrzeugen, die selten einen Hafen anlaufen, angestellt. Stattdessen betreiben diese Schiffe Umschlag, bei dem Fang, Treibstoff, Vorräte und Besatzung auf hoher See von einem Schiff zum anderen umgeladen werden. Wenn die Fischereifahrzeuge im Hafen anlegen, können die Opfer von Menschenhandel aufgrund von Sprachunterschieden oder aus Angst, als Einwanderer ohne Papiere festgenommen zu werden, häufig nicht in der Lage sein, den Hafenbehörden ihre Notlage mitzuteilen, weil Schiffskapitäne in der Regel ihre Pässe und Ausweise besitzen. Dies hat zur Folge, dass Opfer von Menschenhandel oft nicht die Möglichkeit haben, über ihre unmenschlichen Arbeitsbedingungen oder die erlittenen Menschenrechtsverletzungen zu berichten.

Die Geretteten und ihre Geschichten erzählen von Gewalt, Unterernährung, Schlafentzug und im Extremfall von Mord. Arbeitnehmer, die aufgrund fehlender wirtschaftlicher Möglichkeiten zu Hause gezwungen sind, eine Beschäftigung zu suchen, werden oft von unethischen Personalvermittlungsagenturen dazu gebracht, an Bord von Schiffen zu arbeiten. Viele geraten auch in Schuldknechtschaft, da ihr Einkommen als Zahlung für "Schulden" verwendet wird, die bei der Erlangung des Arbeitsplatzes entstanden sind. Diese Schulden können Maklergebühren, Gebühren von Personalvermittlungsunternehmen, Dokumentationsgebühren oder Lebensmittel sein.

Drogen- und Waffenhandel

Auch der mit dem Fischereisektor verbundene Drogen- und Waffenhandel und die damit einhergehende Gewaltökonomie haben verheerende Auswirkungen auf gefährdete Küstengemeinden. In der Karibik tauschen venezolanische Schmuggler mit gewaltsam beschlagnahmten Fischereifahrzeugen illegale Waffen und Kokain nach Trinidad und Tobago für knappe Grundgüter wie Windeln und Speiseöl. Es ist bekannt, dass involvierte transnationale Netzwerke mit lokalen kriminellen Gruppen zusammenarbeiten, zu einem Anstieg der nationalen Gewaltkriminalität beitragen, illegale Drogen in Küstengemeinden bringen und lokale kriminelle Bandenaktivitäten anheizen.

Jüngste Berichte beleuchten auch den langjährigen „Drogen-für-Waffen“-Handel über Fischereifahrzeuge zwischen Jamaika und Haiti. Dieser Handel beinhaltet den Austausch von lokalem Marihuana gegen illegale Waffen und Kokain, schürt die Gewalt in Jamaika und trägt zu einem wachsenden Arsenal illegaler Waffen in Küstengemeinden und weiter im Landesinneren bei.

Negative wirtschaftliche Auswirkungen

Korruption ist eine weitere häufige, aber selten diskutierte Form der organisierten Kriminalität, die den Sektor durchdringt. Sie reicht von Bestechung als Gegenleistung für das Ignorieren der illegalen Fischerei bis hin zur Vergabe von Fischereilizenzen an Unternehmen oder Unternehmen mit persönlichen Interessen. Obwohl die direkten menschlichen Kosten weniger viszeral sind, ist das Ergebnis ebenfalls verheerend: Gelder, die für die dringend benötigte Schaffung von Arbeitsplätzen, Bildung, Gesundheit und Grundversorgung in sich entwickelnden Küstenstaaten verwendet werden könnten, werden in die Taschen einiger Wirtschaftskrimineller umgeleitet. Lokale Gemeinschaften spüren die Hauptlast der Auswirkungen, da sie den Zugang zu nationalen Fischbeständen verlieren, die für die Ernährungssicherheit und den Lebensunterhalt oft von entscheidender Bedeutung sind.

Die gesamtwirtschaftlichen Kosten der organisierten Kriminalität im Fischereisektor sollten Alarm schlagen. Jüngste Untersuchungen zeigen, dass allein Afrika jährliche wirtschaftliche Verluste zwischen 7,6 und 13,9 Mrd. Eine Schätzung von 2011 bis 2014 legt nahe, dass die illegale und nicht gemeldete Meeresfischerei jährlich 15,5 bis 36,4 Milliarden US-Dollar an illegalen Gewinnen generiert. Darüber hinaus untergraben die durch Steuerkriminalität in der Fischerei entgangenen Steuereinnahmen die Entwicklungsvorteile des Sektors, was insbesondere den globalen Süden betrifft.

Aufklärung der organisierten Kriminalität in der Fischerei

Lösungen für dieses Problem sind in Reichweite. Ein neues vom High Level Panel for a Sustainable Ocean Economy in Auftrag gegebenes Papier "Organized Crime in the Fisheries Sector" unterstreicht die Notwendigkeit politischer und rechtlicher Zusammenarbeit auf lokaler, nationaler und internationaler Ebene. Die politische Dynamik zur Bekämpfung der grenzüberschreitenden organisierten Kriminalität in der Fischerei nimmt bereits zu, wie die Kopenhagener Erklärung gegen die organisierte Kriminalität in der globalen Fischereiindustrie zeigt. Die Erklärung fördert die Zusammenarbeit zwischen Regierungen durch den Austausch von Wissen und bewährten Verfahren zur Bekämpfung der Fischereikriminalität.

Es fehlt jedoch oft an Kapazitäten und Ressourcen, um vor Ort durchzuhalten. Prozesse, die Entwicklungsländer dabei unterstützen, praktische Maßnahmen auf nationaler Ebene umzusetzen, sind daher von entscheidender Bedeutung. Ein Beispiel ist die Blue Justice Initiative, die durch einen engen Dialog mit den am stärksten betroffenen Ländern Kapazitäten zur Bekämpfung der grenzüberschreitenden Kriminalität in der globalen Fischereiindustrie aufbaut.

Viele Länder machen bereits beachtliche Fortschritte. The paper highlights Indonesia as one such country, where law enforcement and policy reform relating to fisheries crime led to an increase of fish stocks from 7.31 million tons in 2014 to 12.54 tons in 2016. According to the Indonesian Ministry of Finance, tax revenue from the fisheries sector improved in 2018 by $113 million.

Organized crime in the fisheries sector is a major barrier to achieving a sustainable ocean economy. As the world faces the COVID-19 pandemic, now, more than ever, we need a healthy ocean and a fisheries sector free of crime to provide the key ecosystem services and economic benefits to those who need it. We are at a point in time when the vulnerable may be drawn into, or become the victim of, various forms of organized crime in the fisheries sector. Building momentum to address these crimes is critical to protect those who are at risk today and create a more sustainable future.


13 Threats to the Great Barrier Reef – Effects

Lately, Air monitoring shows that the Northern part of the Great Barrier Reef 95 Percent is severely damaged by the natural phenomenon of coral bleaching. Experts estimate half of the world’s largest coral reefs probably will die next month. The aerial survey found coral bleaching at Cape Grenville in North Queensland. Professor Terry Hughes, a coral reef expert from James Cook University in Townsville who leads the airborne survey, said the situation in the Great Barrier Reef area that is part of the world heritage site is now very critical. Here are some of the threat of the great barrier reef:
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1. Bleaching

Coral bleaching nowadays becomes incredibly serious matters. Especially in warm summers, the connection between the symbiotic algae, and the coral become unbalanced and disrupted. To stay alive, the corals expels the algae hoping that they will get better in times ahead. In this moment, the coral turn white and that’s what we normally called bleaching. In some surveys show that in 2016 and 2017 a mass bleaching events have been impacting two-third of the reef. The only reef that could survive are the reef that lives in the southern part. In 2016 the bleaching event was intense happening in the reef’s middle third, while in 2015 the bleaching event happened mostly in the further north.

2. Climate Change

Great Barrier Reefs are home as well as shelter for the fish in the sea. The key to life at sea is on great barrier reefs that support undersea biodiversity. However, the results show climate change threatens the existence of this heritage. Human population is one of the reasons of the climate change and become one of the greatest threats for the long-term future of the Great Barrier Reef. Nowadays the tropical sea surface temperatures keep increasing around 0.4-0.5 C since the late of 19th Century.

3. Raising Water Temperature

The great barrier reef is one of the greatest eco-tourism assets in Australia. Over USD 7 billion per year come to Australia coming from the Great Barrier Reef itself. Meanwhile, this heritage also supporting the livelihoods for up to 69.000 people. The loss of coral reefs that cause by the rising sea temperatures may cost around USD 1 Trillion. This indeed not a small amount of money. Australias’s Climate Council has reported that Australia has lost their Queensland’s Great Barrier Reef and this loss has been impacting around 1m visitor a year.

Protecting the coral reefs in Australia and around the world from the greenhouse gas emissions is the only way to keep them alive. Australia has totally cared about their Great Barrier Reef. The Emission is increasing in China meanwhile decreasing in US and the other OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development) countries. Australia’s emission keeps growing in comparison. They intended to stop and reverse the trend. Nowadays, The Australian Council’s report said that the emission has grown about 0.8 percent in 2016 in Australia itself.

Small changes in sea levels will impact the land irrigation that causes significant changes in tidal habitats like mangroves and saltwater. The rising sea level may cause by two factors: ocean water warms and expands, and the other one is because of the contribution of the ice sheets such as glaciers, land-based, ice sheets and sea ice due to the increase of the melting level. Sea levels on the Great Barrier Reef have already risen about 0.3 cm per year since 1991 due to the global warming issue.

Based on this rate, many researchers advise that the rising of the sea level will leave us negligible impacts on great barrier reefs because mostly they only focus on the potential accretion rates. At some point, the rising of the sea level will be impacting the increasing of the sedimentary processes which potentially will inhibit the coral reef from the photosynthesis, feeding, recruitment, and other key physiological reef processes. For example, it may cause the increasing of sedimentation due to shoreline erosion which may inhibit them from sunlight that needed for the photosynthesis process.

4. Ocean Acidification

Acidification of the Ocean is the term given to the process of descending seawater pH levels that are now occurring due to the absorption of carbon dioxide in the atmosphere resulting from human activities (such as the use of fossil fuels). According to Jacobson (2005), the pH at sea level is expected to fall from 8.25 to 8.14 from 1751 to 2004. Ocean acidification is the term given to the process of descending seawater pH levels that are now occurring due to the absorption of carbon dioxide in the atmosphere resulting from human activities (such as the use of fossil fuels).

According to Jacobson (2005), the pH at sea level is expected to fall from 8.25 to 8.14 from 1751 to 2004.
According to some researchers, Some parts of the Great Barrier Reef are very vulnerable to ocean acidification. Some studies said more than 3000 coral reefs off the northeast coast of Australia have been experiencing some conditions that were predicted before. Researchers predicted that around 0.1 pH has dropped since the year when the industrial revolution began. It may sound pretty less and not a lot, but the impact has been felt in coral reefs around the world.

5. Poor Water Quality

Coral reefs and their ecosystem will depend on the quality of the water where they live. For the Great Barrier Reef, their issues were split into two main factors:

  • The Increasing of sediment, nutrients, and the water contaminants that entering the sea which is coming from industries, urban land uses, and agricultural.
  • The rising seawater temperatures.
  • The increasing seawater acidity that associated with the climate change.

6. Coastal Development

Australia keep growing and so does the development along the coast and island. Land in the reef area somehow used for agriculture, industries, urban, mining, island development. Coral reef’s health may be impacted by the activities like this. This impact will not only happen from the past development, but also for the next development. Take one example such as scale clearing and reclamation for urban and industrial development.

7. Landwirtschaft

Most catchment in Australia is being used for crops, dairy, horticulture, and grazing. More than 80 per cent of catchment being used to support the agriculture. Most of the extensive land in Australia also being used as cattle grazing.

Curtis Island that located off the coast of the Central Queensland city of Gladstone, is the world’s first projects converting coal seam gas to LPG. This location was the site that have this biggest first world’s project on Oil and gas. The oil industries in Queensland keep increasing more than doubled since the early 1990s and the area even now associated with some of the world’s largest mines and coal ports. This mining project has impact much of the Great Barrier Reef catchment.

9. Urban and Industrial development

Urban and Industrial development will exclude the mining. In the Great Barrier Reef catchment area for specifically isn’t extensive. However, with the growth of population and economic projection advice the land uses. The growing of the population in coastal area is increasing and the demand for the infrastructure and services such as water, sewerage, roads, and power also increasing. Though the urban area needs a small proportion of catchment (which is less than 0.01 per cent), most of the development located on floodplains and within the coastal zone.

10. Port Development

Port development has been one of the major reason for reclamation. This reclamation filling some of ocean’s areas, wetlands and other water bodies along the area of Great Barrier Reef. The area that being reclaimed within Great Barrier Reef around 8 square kilometers. Most of the area that being reclaimed was in Gladstone area.

Over past years there has been a bit expansion of land-based aquaculture that is surrounded by the Great Barrier Reef area, however the production keep increasing. Land-based aquaculture operation, mainly focusing on barramundi, redclaw, freshwater fishes and prawns. Mostly, this activities are located close to the coast in parts of the southern half of the Great Barrier Reef area.

12. Island Development

Some of Great Barrier Reef islands are the residential areas and tourism spots. The development of tourism spots develop in more than 23 Great Barrier Reef Islands. Most of development exists in Whitsundays, including Hamilton, Hayman, Lindeman, South Molle and Long islands. The biggest redevelopment of Great Keppel Island has been approved back in 2013.

Report said that fishing in the Great Barrier Reef have brought significant impact on the fish populations in Great Barrier Reef. Researchers from ARC Center of Excellence for Coral Reef studies (Coral CoE) have reported that removing predatory fishes such as coral trout and snapper have brought many negative impacts to the reef’s fish populations. They found that the fish communities on reef especially predator has been being caught heavily in some areas. The reduction in predator through fishing will impacting the balance and the structure of the coral reef ecosystem.

Finally, those are some threats to the great barrier reef which commonly happened int entire great barrier reef all over oceans in the world. After knowing this, hope we can reduce all threats to prevent bad effect to our nature also protect the stability of ocean life.


Methoden

General model

Calculation of cumulative impacts followed and built on the approach developed previously 2,6 . Cumulative impact (ichC) is the per-pixel average of the habitat vulnerability-weighted stressor intensities (see Supplementary Table 1 for list of stressors and habitats), where weights (μi,j) are determined by the vulnerability of each ich. m habitat (E) to each J. n stressor (D), such that:

In the previous global analyses 2 , the sum of weighted intensities was used to account for the three-dimensionality of the ocean here we calculate the average (following ref. 6) to produce a single two-dimensional map. The previous approach (and results) was not used for temporal comparisons (see ‘temporal comparisons’ below). We used ecosystem vulnerability weights (μi,j) developed previously 27 for all stressor–habitat combinations, including new ones added here, as all stressor–habitat combinations were assessed in that study.

Habitat and stressor data

For nearshore areas, we assumed benthic habitats are well-mixed with the water column above and so treat them as a single depth layer, as done elsewhere 6 . At depths >60 m, we treat the surface waters as a separate pelagic habitat, and at depths >200 m we assume three distinct depth layers (benthic, deep pelagic and surface pelagic). For offshore waters (>60-m depth), fully overlapping habitats from benthic and pelagic systems lead to imperfect representations of three-dimensional impact in a two-dimensional representation in nearshore coastal areas there is only a single depth layer, removing this issue.

We updated most stressor data layers used previously 2 , and used newly developed or significantly improved data sources for four layers (nutrient and organic land-based pollution, commercial shipping and port volume, which is used for invasive species, and ocean-based pollution), as well as data for two stressors new to this analysis (light pollution and sea level rise see Supplementary Table 1 for full list of data). The only data layers that could not be updated were inorganic pollution from land-based sources, artisanal fishing and ocean acidification, and thus in those cases we used the exact same data as used in the previous analyses. Habitat data are infrequently updated and improved, and so all of the habitat data remain the same as those used previously 2 . As such, changes in cumulative impact scores are entirely due to changes in stressor intensities.

Normalization of stressor data

We first log[x+1] transformed each stressor data layer, except benthic structures. Benthic structures were treated as binary data since an oil rig either exists or does not. The transformation of data appropriately reduces the effect of extreme outliers when rescaling the data to assign the relative impact of different levels of the anthropogenic stressors considered here 28 . All data layers were then rescaled between 0 and 1, with the highest per-pixel transformed value for each stressor across either time period set=1. We rescaled data in this way to ensure comparability across time periods (that is, using the same reference point across time). If stressor intensities increase in the future beyond this reference value, then analyses across all years of analyses would need to be redone. Rescaling allows for direct comparison among drivers with dramatically different units of measurement.

Temporal comparisons

We recalculated previous (2008) scores using updated methods to allow direct comparison with current (best available data as of 2013) results. Because some data sources were new or were developed using new methods that could not be applied to past data, we restricted temporal analyses to only those data layers that could be directly compared across time. This left 12 stressor layers and all habitat data (see Supplementary Table 1).

To help address potential management priorities, we classified each pixel as high, medium or low current (2013) cumulative impact and as increasing, no change and decreasing impact across the 5-year time frame of the study. High and low impact categories were classified as the top and bottom 25% of values, respectively, with all other values categorized as medium. This led to cutoff values of >4.02 (high impact) and <2.739 (low impact). Increasing and decreasing impact were similarly classified as the top and bottom 25% of values, respectively, with cutoff values of >0.602 (increasing) and <−0.045 (decreasing).

Data projection and representation

We used the same land-sea mask (and derived coastline) as we developed previously 2 . As was also done for that study, all data were represented at ∼ 1 km 2 resolution, even though several layers had native resolutions at coarser scales. In doing so, we assumed the coarse-scale value was evenly distributed across all 1 km 2 cells within that region. For climate change drivers (sea surface temperature (SST) and ultraviolet anomalies and changes in ocean acidification), this assumption is reasonable given the scale at which those drivers act. The land-based drivers, human population data and benthic structures data were all available or produced at ∼ 1 km 2 resolution, and spread of the impact of these stressors into the ocean at the same resolution is reasonable. Regardless, when coarse-scale data are distributed equally to all 1 km 2 cells within the larger area, the coarser scale pattern is essentially recreated while the finer resolution information is preserved where and when it is appropriate. Finally, before all analyses, we converted all data to the Mollweide projection with a WGS84 datum as it is an accurate single global projection that preserves area and allows data transfer and analysis among operating systems and software.

Summarizing results

To help aid decision making at regional, national and sub-national scales, we summarized individual and cumulative impact of stressors, and recent change in impact, by EEZs (using international standards for boundary delineation ref. 29), marine ecoregions 18 , large marine ecosystems and Food and Agriculture Organization (FAO) high seas regions. In each case, we averaged per-pixel values (current impact and change in impact), allowing direct comparison among regions despite large differences in size.

Input data

Methods for preparing stressor data that were unchanged from the previous analyses (Supplementary Table 1) are described in detail elsewhere 2 . Stressors with updated data were prepared using more recent years from the same data source. In these cases, we describe the new data but do not elaborate methods. We primarily focus on describing those layers where updating required new methods. Data for all habitats were unchanged from previous analyses 2 . The 20 different habitats included are listed in Supplementary Table 1.

Vulnerability weights

We used nearly identical vulnerability weights as developed and used before 27 . Because global data layers used here do not perfectly match the categories used in these vulnerability studies, we made the following adjustments. Commercial activity was equated with our shipping layer, non-point source weights were used for our pollution layers, nutrient input was the average of oligotrophic and eutrophic weights, and demersal nondestructive low bycatch commercial fishing weights were determined by multiplying high bycatch values by 0.75. The non-zero weights for sea level rise in deeper habitats and pelagic waters did not make sense and so were set equal to zero (n=5). Light pollution weights had to be derived new for this study peer-reviewed literature and our own expert judgment were used to set these values. Supplementary Table 2 provides the full set of vulnerability weights.

Methodological comparisons

To compare results from current methods and updated data sources to those from past methods 2 , we correlated per-pixel output for 2008 from past and current approaches (results shown in Supplementary Fig. 9). Differences are expected for at least two reasons. First, the past approach summed rather than averaged impact scores across habitats within a pixel. This method was changed, following previous methods 6 , to account for imperfect habitat extent data. For pixels with only a single habitat, the two methods produce identical results. In coastal areas, and in particular intertidal areas, multiple habitats typically exist within a single pixel, and so differences in scores would be expected to be concentrated in these areas. This is in fact what we found (see Supplementary Fig. 9).

Second, differences in how stressor data were normalized should lead to very minor differences when maximum stressor intensity has increased over time, which it has for many stressors. Previously 2 , stressors were normalized to the maximum value for that time period, whereas in the current analysis comparing current to previous time periods, stressors were normalized to the maximum across both time periods. We controlled for this when doing the temporal analyses in this study, but did not (and could not) control for this when comparing previously published results to our current results.


Global assessment of cumulative human impacts to at-risk marine species over time

Despite the fact that our planet is mostly ocean and human maritime activity is more intense than it has ever been, we know remarkably little about the state of the ocean's biodiversity -- the variety and balance of species that support healthy and productive ecosystems. And it's no surprise -- marine biodiversity is complex, human impacts are uneven, and species respond differently to different stressors.

"It is really hard to know how a species is doing by just looking out from your local coast, or dipping underwater on SCUBA," said Ben Halpern, a marine ecologist at the Bren School of Environmental Science & Management at UC Santa Barbara and Director of the National Center for Ecological Analysis and Synthesis. "You only see a small patch of where a species lives and what it is experiencing, and only the few species you happen to see on that day." Though valuable, these snapshots are only part of a much larger picture of cumulative human impacts on at-risk marine species. Even less obvious are changes in impact over time and assessments of vulnerability to these impacts, which differs across species.

However, the picture of marine biodiversity is about to get a lot clearer. In a first-of-its kind study published in the journal Wissenschaft, Halpern, lead author Casey O'Hara and co-author Melanie Frazier broaden and deepen our understanding of the state of marine biodiversity with a global assessment of cumulative human impacts to at-risk marine species over a recent time period. Their findings could go a long way toward concrete conservation measures for the most vulnerable members of the marine community.

Multidimensional Mapping

"This is the first study of its kind looking at the effects of human activity on marine species, and the first looking at changes over time," said O'Hara, a doctoral student in the Bren School. Taking data on 1,271 threatened and near-threatened marine species from the International Union for Conservation of Nature and Natural Resources' (IUCN) Red List, the researchers mapped the at-risk species along range and anthropogenic stressors from 2003-2013.

"We focused on those species known to be at a higher risk of extinction because from a conservation perspective, it's especially important to understand where and how our activities continue to jeopardize those species," O'Hara said. "Not every species is affected the same way by various human activities -- some species are more sensitive to fishing pressures while others are more vulnerable to rising sea surface temperatures or ocean acidification." Mapping over a series of 11 years would also give the researchers a sense of cumulative human impact, a method they first employed in a previous study that focused on representative marine habitats.

It's not a shock. Human impacts on marine biodiversity are increasing, dominated by fishing, direct human disturbance from land and ocean acidification. But there were some unexpected discoveries for the authors. The extent to which at-risk species are facing these pressures from human activities, and the pace at which the pressures are expanding and intensifying, is worrisome. Corals are the most widely impacted marine organism on Earth.

"I was surprised at the extent to which corals were impacted -- coral species are facing impacts across essentially their entire ranges and those impacts are only getting more intense, particularly climate-related impacts," O'Hara said. "We hear stories of coral bleaching and the like, but our results really highlight the impact we are having." The species of the Coral Triangle -- the tropical waters connecting Indonesia, the Philippines, Papua New Guinea and the Solomon Islands -- are among the most affected by human impacts, as are species in the North Atlantic, North Sea and Baltic Sea.

The information from this approach could give decisionmakers a deeper understanding of where and how human activity is affecting marine biodiversity, which could lead to effective solutions. For instance, addressing areas of human impact overlap can maximize the benefits of conservation for several species in the area. Effective conservation measures can help ease the pressures of climate change phenomena such as ocean acidification or rising ocean temperatures.


13 Effects of Nuclear Waste on the Ocean

Nuclear has been around since many years ago, it was even used as a weapon during the World War II. However, as many of people would already know, nuclear is considered to be a highly dangerous energy. Nuclear has a radioactive compound in it that can have many dangerous effects to those who are exposed to it, and also the environment.

There is a study that was published in 2003 who found that a substantial part of the world’s radioactive contamination is in our ocean. It is important for us as humanbeing to remember that we can just close our eyes when the environment is being impacted by the radioactive since it will eventually impact us too.

When a human is exposed to the radioactive, some cells in the human’s body may die or become abnormal, either temporarily or permanently. This means the genetic material (DNA) is damaged and can cause cancer. An acute exposure of radioactive can cause sickness or even death within hours or days after the exposure.

However, the damage caused by the exposure to the radioactive is depends to the amount and duration of the exposure, and also which organs of your body that is exposed to it. The impacts of radioactive or nuclear waste on the environment and, eventually, the people are very massive. Therefore, in this article we are going to look up further on the effects of nuclear waste on the ocean to further understand how important it is for us to pay attention to this issue.

Both long-lived radioactive elements such as cesium-137 with a half-life of 30years and short-lived elements such as iodine-131 can be absorbed by phytoplankton, zooplankton, kelp and other marine life forms in the ocean. From these creatures, the radioactive then can be transmitted and contaminate the food chain to fish, marine mammals, and eventually, humanbeing.

A study of releases of nuclear material found that radioactive material does travel around the ocean through the ocean currents and can be deposited in marine sediment, then climb the marine food web, contaminating those who eat them. Radioactive caesium and plutonium can even be found now in seals and porpoises in the Irish Sea.

Not only the food producers in the ocean will be contaminated, but the radioactive runoffs can reach on land animals. When they drink the water that has been contaminated, they then are subjected to many of the same illnesses and bacteria as the humanbeing who drinks it too. They can eventually, also, impact the humanbeing who will eat them too. Animals contaminated by radioactive can suffer genetic mutations and die quicker than they should.

Plants that are exposed to radioactive may suffer and die from an inability to properly process their nutrients. The fruits or vegetables they produce will be harmful to be consumed. Their seed will also weaken and they can die easily. The soil that is contaminated will also be infertile, can’t sustain plant life, and the plants that grow from it maybe damaged and die easily too.

There is a compound in nuclear that is called as tritium and can’t be separated in any way from the contaminated water. Tritium usually concentrates in some aquatic organisms including algae, seaweed, crustaceans, and fish. This compound can be easily consumed by marine life forms and human since it is tasteless, odorless, and invisible. The consumption of this compound can combine in the DNA molecule – the gene – and worse, can induce mutations that later can leads to cancer. The diseases caused by tritium consumption can range from brain tumors to birth deformities to cancers of many organs.

The radioactive elements that leaks into the ocean from the nuclear waste will gradually seep into the ocean and can be emitted into the air then spread the radioactive through the clouds and rain anywhere it goes. This means the effect of the radioactive can affect not only people who are near the leakage location or eat from the food chain where the radioactive located but also people located far away from the radioactive and can even spread throughout generations.

The nuclear waste on the Arctic ocean in particular, showed signs of elevated level of radionuclide. This research was done by a joint expedition of Russia and Norwegia from 1992 to 1994. Similar increasing level of radionuclide also founded on North-East Pacific ocean and North-West Pacific Atlantic ocean dump sites.

However, these sites that are monitored by the United States Environmental Protection Agency and US National Oceanic and Atmospheric Administration showed no dangerous signs despite the escalated level of radionuclide since the level is still on normal level.

This one is particularly happened when the United States Army conducted the largest thermonuclear weapon test in the history on 1954. This test took place at Bikini Atoll, Marshall Islands, which had world’s pristine coral reefs. When the thermonuclear test detonated, immediate damage happened to the reefs and has not been recovered fully until today.

The regrowth process of the reef is very slow and it is lacking the diversity than it had before the testing. A large portion of the reef’s substrate that was damaged by the test then became lost and irreparable, causing the decreasing coastal protection factors for the surrounding atoll.

The thermonuclear weapon test that has been explained above caused not only physical damage on the reefs. The test turned out to impact the surrounding water too. The explosion caused rapid thermal and kinetic stress on the water. The explosion thus spewed radioactive material into high altitudes, and possibly to land on nearby environments and contaminated them.

Once the water has been contaminated by the radioactive from nuclear waste, it will take such a long time to clean it up. The contaminated sites will require monitoring and stewardship for a long time. Plutonium, a radioactive element, alone takes around 250,000 years to become lead.

Sometimes, the dumping location of the nuclear waste is not deep enough that even normal people in small civilian groups can still reach it. Once the waste is recovered, such as an old reactor full of spent fuel in it, this can be misused by people such those in terrorism or separatist group as a source material to build dirty bomb.

The leak from nuclear waste can contaminate the sediments at the bottom of the ocean floor. Some experts made hypothesis that the sediments delayed the dispersal of the radioactive substances. This made the benthic fish, those fish who swims only at the bottom of the ocean, to be exposed more since they are close to the contaminated sediments, thus make them to receive higher dose rates than the pelagic fish that lives on the higher levels of the water column.

However, fortunately, some experts found that not all marine life forms that are contaminated by radioactive are not safe to eat. Marine invertebrates such as starfish and sea urchins for example, they are particularly proficient at absorbing a wide range of ingested radioisotopes, however, they can lose the incorporated radioactive that they’ve absorbed before via excretion process.

Fortunately again, there are some radioactive elements such as cesium that is fairly efficient to be excrete by the fish if it is no longer exposed to contamination sources. Therefore, the levels in their tissue should then decrease quickly.

According to the American Cancer Society’s website, there would be no giant or super sea creatures produced because of both the natural and man-made radioactive material found in seawater. It also said that there will not be any essential increase in mutations for over the generations for the animals due to the exposure to their parent animals.

The radioactive materials in the ocean can be diluted and the water itself absorbs the radiation, also can be a very good shielding material.

With the effects of nuclear waste on the ocean has been explained above, we can’t really tell whether dumping nuclear waste on the ocean is a good choice or not. In one side, it may seem less harmful then if it is to be kept on the land. But on the other side, it may contaminate a lot of creature and resulting in endless cycle of contaminating from one creature after another.


13: Human Impacts on the Ocean - Geosciences

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Oil and Gas in the U.S. Arctic

The Arctic hosts large oil and natural gas resources both onshore and offshore. 1 However, the harsh climate, extreme weather, remote locations, and limited infrastructure make exploration and production expensive and sometimes hazardous. In recent decades, decreased summer sea ice has resulted in increased shipping traffic and may encourage more offshore oil and gas exploration and production. Many concerns over the environmental impact of these activities are based on the Arctic’s fragile, undisturbed ecosystems and the difficulty of monitoring and responding to spills due to remote locations, long, cold winters, and the lack of an Arctic deepwater port to handle emergency response vessels and equipment. 2

In 2018, the intersection between oil, gas, and the Arctic environment is a topic of much current discussion due to recent federal decisions to expand federal oil and gas leasing in the coastal area of the Arctic National Wildlife Reserve (the “1002 area”), in a larger area of the National Petroleum Reserve-Alaska (NPRA), and offshore. 3 Concerns over increased environmental risks in a region already experiencing rapid environmental and climatic changes are often weighed against the economic benefits of increased exploration and production. Attempting to balance these priorities, the National Environmental Policy Act (NEPA) requires that, before any exploratory studies are authorized, federal agencies must consider impacts on sociocultural, economic, and other natural resources in consultation with other government agencies and the public.

Estimated undiscovered oil (green, left) and gas (red, right) in the Arctic, according to the U.S. Geological Survey (2008). Greenland is in the top-right of each map, Alaska in the bottom-right (“AA” region covers Alaska’s North Slope). Colors: undiscovered oil (greens) – dark = >10 billion barrels, medium = 1–10, light = <1 undiscovered gas (reds) – dark = >100 trillion cubic feet medium = 6–100 light = <6. Image Credit: U.S. Geological Survey 1

Land Ownership and U.S. Arctic Development

Although the federal government controls 60% of Alaskan land and all the ocean between the limits of state and international waters (i.e., from 3 to 200 nautical miles offshore), much of the oil and gas development to date has been on state and Native land around Prudhoe Bay in Alaska’s North Slope.

National Petroleum Reserve-Alaska (NPRA): 4 The Reserve is a 23.6-million-acre tract of federal land set aside in 1923 to ensure future oil supplies for the U.S. Navy. Oil and gas resources in NPRA are significant but difficult to pinpoint because estimates change as exploration proceeds and additional data become available. 6 Leasing for oil and gas production in NPRA began in the 1980s, but development has been slow due to complex regulatory processes and the difficulty of operating in environmentally sensitive areas far from established infrastructure.

Arctic National Wildlife Refuge (ANWR): The Refuge was initially protected in 1960 in 1980, it was expanded and parts were designated as wilderness to preserve their unique wildlife, wilderness, and recreational value. 7 At the same time, Congress set aside an area on the North Coast (the “1002 area”) to allow for future development of potentially large oil and gas resources. 8 The tax reform bill of 2017 (Public Law 115-97) opened the 1002 area to energy development. 9 This is the first time since 1980 that the 1002 area has been open to leasing or any activity (such as geophysical surveys) that could lead to producing oil or natural gas. 3

State and Native Lands: 28% of Alaska is state-owned and 12% is Native land. As of early 2018, all onshore Alaskan North Slope oil production is on either state or Native lands, including from Native lands on the boundaries of NPRA. Production from federal lands in NPRA is expected to start in the near future.

Offshore: The state of Alaska regulates resources up to 3 nautical miles from the coast. From 3 to 200 nautical miles offshore, resources are regulated by the federal government. 10 One notable offshore oilfield is the Northstar Oil Pool, which is located in both state and federal waters near Prudhoe Bay. Production in federal waters started here in 2001 from a man-made gravel island 6 miles offshore. 11 Future production is expected in both state and federal waters near existing onshore oil fields in the North Slope area. In 2017, the U.S. Department of the Interior started a multi-year process to develop a new five-year leasing plan that would allow large areas of offshore Alaska to be leased. 12

Oil and gas in the North Slope region of Alaska (north of the dotted blue line). Red lines are pipelines. Federal lands include the National Petroleum Reserve–Alaska (NPRA) and the Arctic National Wildlife Refuge (ANWR), which includes wilderness (darker green) and 1002 (light yellow) areas. 4 See text for more information about the features in this map. Image credit: U.S. Geological Survey 5

Regulation of U.S. Arctic Drilling

Oil and gas development on federal land is regulated by the U.S. Bureau of Land Management. On state and Native lands, and in state waters, drilling and production of oil and gas and the underground disposal of oilfield waste are overseen by the Alaska Oil and Gas Conservation Commission. 13

In federal waters, the U.S. Bureau of Ocean Energy Management (BOEM) manages leasing, including resource assessments to estimate potential lease value, and review and approval of drilling plans, including any necessary environmental assessments. The Bureau of Safety and Environmental Enforcement (BSEE) regulates all offshore drilling and production activities. The Arctic Drilling Rule released by BSEE in 2016 14 requires rigorous safety controls beyond those required in other offshore areas. These include having equipment on hand to cap an out-of-control well and capture any leaking oil, and having access to a separate rig that can drill a relief well and plug a compromised well permanently before seasonal ice encroaches on the drill site or within 45 days, whichever is sooner. Although improvements have been made, the safety and environmental impacts of offshore oil and gas development in the Arctic remain highly controversial. 15,16

Reducing Surface Impacts on Alaska’s North Slope

Oil production on the North Slope of Alaska began in 1977. The developed area is focused on a narrow coastal strip running about 100 miles east to west in the vicinity of Prudhoe Bay (see map). In the 1970s and 80s, access roads, well sites, oil and gas processing facilities, and support facilities were constructed using gravel. By the early 2000s, roughly 9,200 acres were under gravel. 17 More recent exploration reduces the surface impact by using ice roads and ice drilling sites that are constructed each winter, and small gravel production sites with multiple wells per site. For example, the Alpine field, which was discovered in 1994 to the west of the older oilfields, 18 uses about 100 acres of gravel drill pads, facilities, and roads to tap a 25,000-acre oil reservoir – as of early 2018, the field had produced 465 million barrels of oil. 19 In 2018, Greater Mooses Tooth-1, a field located in NPRA, west of Alpine, will begin producing oil from a single 12-acre gravel drill pad designed to support 33 wells. 20 Eight miles of gravel road and parallel above-ground pipeline, including two bridges, will connect the pad to existing Alpine field facilities, for a total gravel footprint of 73 acres.

Oil Pipelines

North Slope oil is collected by a network of local pipelines and then sent 800 miles through the Trans-Alaska Pipeline System (TAPS) to the south coast of Alaska. Except for small quantities refined in Alaska, most of the oil is loaded onto tankers and shipped to refineries on the West coast or occasionally in Hawaii. In areas where the soil is either permanently frozen (permafrost) or never freezes, the Trans-Alaska Pipeline is buried in areas where the ground freezes and thaws with the seasons, the pipeline is generally elevated above ground. 21 Where highways, animal crossings, or unstable hillslopes required pipeline burial in unstable permafrost, insulation or refrigeration is used to keep the ground cold. 22 Safety features include systems that monitor variations in pipeline flow and pressure to alert response teams to the location of probable leaks 22 tracks that allow the pipeline to move without breaking during earthquakes (see photo) 23 and heat transfer pipes that move heat from the buried pipe to the air, helping keep permafrost cold and stable. 22

The Trans-Alaska oil pipeline is mounted on sliders where it crosses the Denali fault. During a large (magnitude 7.9) earthquake in 2002, this system allowed the pipeline to move without breaking. Image credit: Tim Dawson, U.S. Geological Survey 24

Oil Spills

A 2013 BOEM analysis of oil spills in the North Slope area between 1971 and 2011 identified 1,577 spills larger than 42 gallons (one barrel), 10 spills larger than 21,000 gallons, and two spills larger than 42,000 gallons. 25 In 2017, the Alaska Division of Spill Prevention and Response recorded 18 crude oil spills on the North Slope, releasing a total of 1,010 gallons of oil. 26 Spills of other operational fluids are more common: in 2017 there were 147 recorded spills of diesel, engine lube oil, gasoline, hydraulic oil, and produced water on the North Slope, totaling 43,000 gallons.

The largest North Slope oil spill occurred in 2006, when a pipeline leaked 267,000 gallons of crude oil onto the tundra in the Prudhoe Bay field. The leak was caused by the operator (BP)’s failure to prevent internal corrosion in a 29-year-old pipeline that had not been properly maintained and inspected. BP was fined $25 million and required to implement a system-wide pipeline integrity management program. 27 Cleanup operations included removing oil from snow and vegetation without disturbing the tundra and underlying soils, preventing the spread of leaked oil into nearby lakes, and restoring the site of the spill. 28