Arctische Rivieren Levereren Minder Essentiële Stikstof Door Klimaatverandering

Klimaatverandering berooft de Arctische Oceaan van essentiële voedingsstoffen, waarbij de zes grootste rivieren van de regio nu veel minder stikstof leveren die mariene ecosystemen nodig hebben om te overleven. Dit blijkt uit nieuw onderzoek in een van de meest kwetsbare gebieden van de aarde.

De studie, geleid door Bridger J. Ruyle van de NYU Tandon School of Engineering, is gepubliceerd in Global Biogeochemical Cycles en is geselecteerd als Editor’s Choice. Ruyle voltooide het onderzoek als postdoctoraal fellow aan de Carnegie Institution for Science.

De studie heeft aangetoond dat de opwarming van de aarde en het ontdooien van permafrost de chemie van Arctische rivieren fundamenteel veranderen. Dit heeft als gevolg dat de kustvoedselwebben, die al millennia lang de inheemse gemeenschappen ondersteunen, worden beroofd van anorganisch stikstof, een essentieel voedingsstof, wat mogelijk cascaderende effecten in het ecosysteem van de Arctische Oceaan kan veroorzaken.

“Dit is een waarschuwing voor het Arctische gebied,” zei Ruyle, die in de zomer van 2025 als assistent-professor aan de NYU Tandon begon in de afdeling Civiele en Stedelijke Techniek. “Snelle veranderingen in de stikstofchemie van rivieren kunnen de werking van deze mariene ecosystemen volledig transformeren.”

Het onderzoek analyseerde 20 jaar aan data van zes grote Arctische rivieren—de Yenisey, Lena, Ob’, Mackenzie, Yukon en Kolyma—die samen twee derde van het landoppervlak dat in de Arctische Oceaan stroomt, afvoeren. Deze rivieren vervoeren stikstof die tot 66% van de primaire productie in kustgebieden van het Arctische gebied ondersteunt.

Tussen 2003 en 2023 documenteerden Ruyle en zijn collega’s dalingen in anorganisch stikstof, vergezeld van gelijktijdige stijgingen in opgelost organisch stikstof, een veel minder biologisch beschikbare vorm van het element, in vier van de zes rivieren. De bevindingen onthullen dat warmere temperaturen en toegenomen neerslag als gevolg van klimaatverandering de verschuiving in stikstofsamenstelling aansteken door hun effecten op de rivierafvoer en het ontdooien van permafrost.

Met behulp van geavanceerde statistische modellering hebben de onderzoekers het verlies van permafrost geïdentificeerd als de belangrijkste factor die de afwijkende trends tussen organisch en anorganisch stikstof in deze rivieren verklaart. De studie combineerde 20 jaar aan waterchemiedata met omgevingsvariabelen zoals temperatuur, neerslag, landbedekking en de omvang van permafrost om de klimaatdrivers achter de chemische verschuivingen te pinpointen.

Dit onderzoek naar Arctische rivieren vertegenwoordigt Ruyle’s bredere onderzoeksdoel om te begrijpen hoe menselijke activiteit, klimaatverandering en natuurlijke processen met elkaar samenhangen en de waterkwaliteit wereldwijd beïnvloeden. Onder andere richt zijn werk zich op het volgen van “voor altijd chemicaliën” en farmaceutica in afvalwater.

“Of we nu kijken naar PFAS-contaminatie in drinkwater of stikstofcycli in Arctische rivieren, de gemeenschappelijke draad is begrijpen hoe milieuwijzigingen zich door watersystemen verspreiden,” legde Ruyle uit.

Zijn onderzoek verkent hoe menselijke activiteit, de biosfeer en klimaatverandering de waterkwaliteit beïnvloeden, met een bijzondere focus op het ontwikkelen van analytische tools om chemische contaminatie te kwantificeren en modellen te ontwikkelen met behulp van remote sensing-data om klimaatimpact te beoordelen.

De bevindingen uit het Arctische onderzoek hebben implicaties voor het beheer van ecosystemen en klimaatadaptatiestrategieën. De stikstofafvoer door rivieren wordt geschat tot 66% van de primaire productie in Arctische kustgebieden te ondersteunen, waardoor deze samenstellingsveranderingen belangrijk zijn voor mariene voedselwebben en de inheemse gemeenschappen die van deze hulpbronnen afhankelijk zijn.

Het onderzoek benadrukt ook de onderling verbonden aard van wereldwijde milieuproblemen. Zoals Ruyle opmerkte in eerder werk over farmaceutische contaminatie, zou door klimaatgedreven waterschaarste de waterkwaliteitsproblemen kunnen verergeren, aangezien er minder verdunning van verontreinigingen plaatsvindt tijdens droogteperiodes. De Arctische studie toont op vergelijkbare wijze aan hoe temperatuur- en neerslagveranderingen door complexe biogeochemische systemen cascaderen, wat resulteert in waterkwaliteits- en ecosysteemimpacten.

“Dit werk toont aan waarom we waterkwaliteit en klimaatverandering als fundamenteel verbonden uitdagingen moeten beschouwen,” zei Ruyle. “Naarmate klimaatverandering verergert, moeten we deze onderlinge verbindingen begrijpen om zowel de menselijke gezondheid als de integriteit van ecosystemen te beschermen.”