Stijgende Hittegolven in Onderwatermeren Bedreigen Aquatisch Leven

Verwarmde Meren: Een Zorgwekkende Ontwikkeling voor Ecosystemen

Meren zijn essentieel voor ecosystemen; ze bieden zoetwater, ondersteunen biodiversiteit en bieden cruciale habitat voor vissen en andere aquatische soorten.

Uit een recent onderzoek dat is gepubliceerd in Nature Climate Change, blijkt dat meren wereldwijd opwarmen, niet alleen aan de oppervlakte, maar ook diep onder het wateroppervlak. Ondergrondse hittegolven in meren, gedefinieerd als extreme periodes van hoge watertemperatuur onder het oppervlak, nemen toe in frequentie, duur en intensiteit. Deze verborgen extremen kunnen ernstige gevolgen hebben voor de ecosystemen van meren, maar het probleem blijft grotendeels onopgemerkt en slecht begrepen.

Hittegolven in meren zijn vergelijkbaar met die in de atmosfeer of oceaan; het zijn verlengde periodes van buitensporige warmte. De meeste onderzoeken tot nu toe hebben zich gericht op de oppervlaktetemperaturen, waar klimaatverandering al heeft geleid tot meer frequente en intense hittegolven in de afgelopen decennia.

Deze oppervlakte-incidenten kunnen de chemische en fysieke balans van meren verstoren, voedselwebben beschadigen en in sommige gevallen leiden tot massale vissterfte.

Aquatische soorten reageren op oppervlakte-hittegolven op verschillende manieren. Sommige soorten profiteren als de opwarming hun voorkeurstemperatuurbereik vergroot, terwijl anderen, vooral die al dicht bij hun thermische grenzen leven, aanzienlijke stress ervaren.

In meren die in de zomer stratificeren, waar warm oppervlaktewater boven een koeler bodemlaag zit, zoeken sommige soorten toevlucht in dieper water om aan de hitte te ontsnappen. Maar wat gebeurt er als dat diepere toevluchtsoord niet langer koel is?

Een Nader Onderzoek naar Diepte

Om dit te onderzoeken, hebben we temperatuurdata geanalyseerd van tienduizenden meren wereldwijd. Dit omvatte eendimensionale merenmodellen, hoge-resolutie simulaties voor de Grote Meren in Noord-Amerika en lokale modellen die zijn gekalibreerd op specifieke meeromstandigheden.

Door te analyseren hoe de temperatuur varieert met diepte en tijd, hebben we vastgesteld wanneer en waar ondergrondse wateren extreme hittegrenzen overschreden. We definieerden ondergrondse hittegolven als periodes waarin de temperaturen op bepaalde diepten hun typische seizoensgebonden bereik overschreden.

Sinds 1980 zijn hittegolven op de bodem (die optreden op de diepste delen van meren) gemiddeld met meer dan zeven dagen per decennium toegenomen in frequentie, meer dan twee dagen per decennium in duur en zijn ze met ongeveer 0.2°C per decennium gestegen. Hoewel deze diepwaterevenementen doorgaans iets minder intens zijn dan oppervlakte-hittegolven, duren ze vaak langer.

We hebben ook een stijging gevonden in “verticaal samenvallende” hittegolven, waarbij extreme temperaturen gelijktijdig aan de oppervlakte en op de bodem van een meer optreden. Deze gecombineerde evenementen komen nu meer dan drie dagen per decennium vaker voor. Wanneer ze optreden, kunnen aquatische soorten geen plek vinden om aan de hitte te ontsnappen.

Daarnaast krimpen de diepe wateren die ooit schuilplaatsen boden tijdens oppervlakte-hittegolven of verdwijnen ze helemaal. In sommige meren is de afstand die vissen moeten afleggen om koeler water te vinden met bijna een meter per decennium toegenomen.

Onze simulaties suggereren dat deze trends zullen verergeren, vooral onder hoge-emissiescenario’s. Tegen het einde van deze eeuw kunnen sommige hittegolven op de bodem maanden duren, met temperatuurextremen die niet eerder zijn waargenomen in de historische gegevens.

Waarom Dit Belangrijk Is

Ecosystemen in meren zijn afhankelijk van de thermische structuur. Wanneer extreme hitte dieper in de waterkolom doordringt, kan dit een kettingreactie van ecologische effecten teweegbrengen, zoals verschuiving van vishabitats, wijziging van soortendistributie, verhoogde nutriëntenkringloop en algengroei. Dit kan zelfs de afgifte van broeikasgassen zoals methaan uit de sedimenten van het meer beïnvloeden.

Ondergrondse hittegolven vormen een bijzonder risico voor bodemwonende soorten, die mogelijk minder mobiel zijn of al aangepast aan koude, stabiele omstandigheden. Het verlies van thermale toevluchtsoorden tijdens oppervlakte-hittegolven bedreigt ook soorten die anders naar dieper water zouden ontsnappen.

Door te negeren wat er onder het oppervlak gebeurt, lopen we het risico de werkelijke ecologische effecten van klimaatverandering op zoetwatersystemen te onderschatten.

Ons onderzoek benadrukt de dringende noodzaak om de monitoring van meren uit te breiden om ondergrondse temperaturen op te nemen. Terwijl satellieten onze kennis van oppervlakte-opwarming hebben getransformeerd, kunnen ze niet vastleggen wat er onder het wateroppervlak gebeurt.

Toekomstig onderzoek zou moeten onderzoeken hoe verschillende soorten reageren op deze diepwater- en verticaal samenvallende hittegolven. Het moet ook verkennen hoe veranderingen in de thermische structuur van meren verschillende processen zoals nutriëntenkringloop en methaanproductie beïnvloeden.

Voor conserveringsplanners betekent dit dat ze ondergrondse hittegolven moeten opnemen in risicobeoordelingen en habitatmodellen. Voor klimaatmodellers betekent dit dat ze verticale processen in meren beter moeten representeren binnen wereldwijde aardmodelen.

Terwijl meren blijven opwarmen, zal het beheren en begrijpen van deze verborgen hitte-extremen cruciaal zijn voor het beschermen van biodiversiteit en de vitale ecosysteemdiensten die meren bieden.