Atmosferische verontreinigende stoffen helpen verrassend bij het compenseren van de achteruitgang van de primaire productiviteit in de Indische Oceaan

Luchtvervuiling is een steeds dringender probleem sinds de Industriële Revolutie in het midden van de 18e eeuw begon. De voortschrijdende verstedelijking, industrialisatie en landbouwontwikkeling in de afgelopen decennia zijn in verband gebracht met een overvloed aan gevolgen voor het milieu en de gezondheid van mensen en dieren.

Nieuw onderzoek, gepubliceerd in Frontiers in Marine Science, heeft onderzocht hoe luchtvervuiling in Zuid-Azië de aangrenzende mariene omgeving heeft beïnvloed. Bijzonder veel aandacht ging uit naar de invloed van stikstof die vrijkomt bij de verbranding van fossiele brandstoffen en landbouwpraktijken op de noordelijke Indische Oceaan.

Onderzoeker Manon Malsang van de Sorbonne Université in Frankrijk en haar collega’s analyseerden de primaire productiviteit van de oceaan als reactie op de verhoogde antropogene stikstofdepositie. Primaire productiviteit verwijst naar de snelheid waarmee organismen, zoals microscopische fytoplankton, organische stof produceren door energie uit licht (fotosynthese) of chemicaliën (chemosynthese) te benutten. Dit vormt de basis van voedselketens in de oceaan en wordt geconsumeerd door secundaire producenten zoals zoöplankton.

Bovendien heeft de opwarming van de mariene omgeving door klimaatverandering geleid tot een verhoogde oceaanstratificatie, waarbij zich verschillende lagen vormen op basis van dichtheid als gevolg van temperatuur- en zoutgehalteverschillen. Dit beperkt uiteindelijk de recycling van voedingsstoffen door de waterkolom die beschikbaar zijn voor primaire en secundaire producenten.

De onderzoekers onderzochten daarom het evenwicht tussen antropogene stikstofdepositie en oceaanopwarming op productiviteit via computermodellering. Ze gebruikten basisgegevens uit de jaren ’80 en verkenden dit door middel van een “klimaattrend” van oceaanopwarming en een “stikstoftrend” op basis van verhoogde verontreiniging. Daarnaast evalueerden ze oppervlaktechlorofyl via satellietbeelden.

De basisgegevens toonden hotspots van primaire fytoplankton- en secundaire zoöplanktonproductiviteit, evenals de export van organisch koolstof onder de 100 meter in gebieden van voedingsstoffenopwelling, zoals de westelijke Arabische Zee. De laagste productiviteit en export kwamen echter voor in de zuidoostelijke Arabische Zee en de centrale Golf van Bengalen, waar voedingsstoffen beperkt waren door een opwarmende oceaan, wat de nitracline verdiept. Dit werd verder verergerd onder het scenario van de “klimaattrend”.

Daarentegen ontdekten ze een kleine stijging (0,6%) in primaire en secundaire productiviteit in de noordelijke Indische Oceaan als reactie op een stijging van 60% in stikstofdepositie. Sinds 1980 is er zelfs een verdubbeling van de antropogene stikstofinvoer vanuit India alleen, met bijkomende aanzienlijke stijgingen langs de kusten van Bangladesh en Myanmar.

De onderzoekers merken op dat dit voldoende is als een compenserend bemestingsmechanisme om een dalende trend van primaire productiviteit van 40 jaar tegen te gaan, vooral in hotspots nabij stikstofdepositiebronnen, zoals de centrale Arabische Zee en de westelijke Golf van Bengalen. Hier is de oceaanstratificatie ook minder intens, met een diepere gemengde laag. In feite compenseert de stikstofdepositie de gevolgen van klimaatverandering-geïnduceerde oceaanopwarming op productiviteit met respectievelijk 70% en 100% op elk van deze locaties.

Verder compliceren de effecten van seizoensgebonden moessons de situatie, die de menging van oceaanlagen kan versterken en, aldus, de recycling van voedingsstoffen voor primaire en secundaire productiviteit bevordert. Dit wordt nog versterkt door de depositie van ijzer uit Arabisch stof dat in de regio wordt geblazen. Toch correleert de analyse van chlorofylabundantie uit satellietbeelden niet met de trends in primaire productiviteit en benadrukt het de uitdaging van interpretaties op basis van oceankleur.

Desondanks benadrukt dit onderzoek de rol van atmosferische stikstofdepositie in de oceaan, die een compenserend effect heeft op de afname van de primaire productiviteit die verband houdt met oceaanopwarming, hoe klein ook. Bovendien houdt het onderzoek geen rekening met opgelost organisch stikstof, stikstoffixatie en rivierinvoer, die kunnen bijdragen aan de stikstofbalans van de oceaan en het mitigatie-effect kunnen versterken.