Hurricanes Roeren Diepe Oceaanlagen en Brengen Voedingsstoffen en Laagzuurzones naar de Oppervlakte, Onderzoek Toont Aan

Onderzoek toont verrassend voordeel van orkanen voor oceaanleven

Met zorgvuldige planning en een beetje geluk vonden onderzoekers een onverwacht voordeel van orkanen, nadat een storm van categorie 4 hun expeditie voor de kust van Mexico verstoorde.

Het team kon de oceaan monsters nemen direct nadat de storm was gepasseerd en ontdekte dat de stormen de oceaan zo krachtig en diep mengen—tot duizenden meters—dat voedingsrijke, koude wateren naar de oppervlakte worden gebracht. De resulterende bloei van fytoplankton, zichtbaar op satellietbeelden vanuit de ruimte, vormt een ware feestmaaltijd voor bacteriën, zoöplankton, kleine vissen en filtervoedende dieren zoals schelpdieren en baleinwalvissen.

“Toen we aankwamen, kon je het verschil in de oceaan daadwerkelijk zien en ruiken,” zei professor Michael Beman. “Het was groen van alle geproduceerde chlorofyl. Er waren totaal andere organismen aanwezig, en ze waren dol op de veranderingen die de storm teweegbracht.”

Maar al dat mengen brengt ook zuurstofarme zones diep in het water dichter bij de oppervlakte, wat een bedreiging vormt voor organismen die hogere zuurstofconcentraties nodig hebben om te overleven. Beman, een marien bioloog, bestudeert microbiële ecologie en biogeochemie. Een van zijn aandachtsgebieden zijn de zuurstofminimumzones in de oceaan (OMZ’s), grote en wereldwijd significante gebieden met weinig tot geen zuurstof. Deze zones zijn aanhoudende lagen in de waterkolom met een lage zuurstofconcentratie door biologische, chemische en fysieke processen. OMZ’s komen van nature voor, in tegenstelling tot vergelijkbare “dode zones” die door vervuiling kunnen ontstaan.

OMZ’s worden typisch aangetroffen op gemiddelde diepten en kunnen aanzienlijke impact hebben op mariene ecosystemen, omdat ze onherbergzaam zijn voor veel organismen. De opwarming van de oceaanwateren draagt bij aan de uitbreiding van OMZ’s. In 2018 ging Beman met zijn lab op een onderzoeksreis van Mazatlán, Mexico, naar San Diego om OMZ’s te bestuderen met samenwerkingspartners van het Scripps Institution of Oceanography aan de UC San Diego, Woods Hole Oceanographic Institution en verschillende andere instellingen.

Ze wisten dat onstuimig weer waarschijnlijk was en hielden de tweede storm van het jaar, orkaan Bud, nauwlettend in de gaten terwijl deze zich in hun geplande monstergebied bevond. “We waren zeer voorzichtig en hadden plannen A, B, C en D klaarstaan,” zei hij. “De voorspellingen waren extreem nauwkeurig, en we wisten dat de storm snel in kracht toenam.”

In plaats van aan land te gaan, reisden ze tussen onderzoeksgebieden en achter eilanden terwijl ze wachtten tot de storm voorbij was. “Er zat enige vaardigheid bij, maar ook zeker wat geluk, en we eindigden met het toevoegen van een monsterlocatie precies waar de storm op zijn maximale kracht was,” zei Beman, “bijna binnen een paar kilometer van het voormalige oog.”

Die monsters worden zelden, zo niet nooit, genomen direct na een orkaan die het water zo krachtig heeft gemengd. De gegevens gaven aan dat de orkaan de zuurstofconcentraties dramatisch had veranderd. “Ik heb nog nooit metingen gezien zoals die in die delen van de oceaan,” zei Beman.

Sinds de reis onderzoeken de onderzoekers verschillende aspecten van de resultaten, en een nieuw artikel in Science Advances, een tijdschrift gepubliceerd door de American Association for the Advancement of Science, beschrijft hun bevindingen. Beman werkte samen met professor Lihini Aluwihare van Scripps geowetenschappen en twee van haar studenten, Margot White en Irina Koester.

“Margot merkte de veranderingen onder het oppervlak op door de orkaan terwijl ze haar thesis hoofdstukken voorbereidde, vooral het feit dat de zuurstofminimumzone snel ondieper was geworden,” zei hij. “Irina doorzocht haar unieke gegevens over organisch materiaal om te kijken naar veranderingen veroorzaakt door de orkaan, die erg duidelijk en dramatisch bleken te zijn.”

“We hebben vele keren bij elkaar gezeten om de gegevens te analyseren en uit te zoeken welke effecten de orkaan had en waarom.” De monsters bevatten ook DNA en RNA, zodat de onderzoekers de handtekeningen van de organismen konden detecteren die reageerden op de bloei van fytoplankton. Beman zei dat ze veel schildpadden zagen, wat ongebruikelijk was omdat ze zo ver van de kust waren.

“We deden dit in een tijd van het jaar waarin er biologisch gezien niet veel aan de hand was in deze delen van de oceaan,” zei hij, “dus deze door orkanen veroorzaakte bloei is als een oase voor oceaanorganismen. We hebben een bacteriële bloei gedetecteerd, maar ik zou niet verrast zijn als grotere organismen gebruik maakten van de orkanen. Ze kunnen de aankomende stormen aanvoelen en dan migreren naar gebieden die de storm net had gepasseerd.”

Hun monsters en gegevens zijn zo uniek dat Beman van plan is om er verder aan te werken en hoopt samen te werken met andere wetenschappers die geïnteresseerd zijn in de effecten van orkanen en het voorspellen van orkanen. “We zijn pas aan het begin van wat deze stormen doen, en het waren een paar ruige dagen op zee,” zei hij. “Ik hoop dat we blijven leren wat er daadwerkelijk gebeurt tijdens en na orkanen.”