Klimaatverandering verandert mariene nutriëntencycli, volgens wetenschappers

Illustratie toont afname van fosfaat- tot nitraatbeschikbaarheid in de zee

Computer modellen onthullen hoe door mensen veroorzaakte klimaatverandering de cruciale nutriëntencycli in de oceaan ingrijpend zal veranderen. Onderzoekers van de Universiteit van Californië, Irvine, rapporteren in de Proceedings of the National Academy of Sciences dat mariene nutriëntencycli – essentieel voor het behoud van oceaanecosystemen – op onverwachte manieren veranderen naarmate de planeet blijft opwarmen.

“Modelstudies hebben gesuggereerd dat wanneer de oceaan opwarmt, deze meer gelaagdheid vertoont, wat bepaalde delen van het oppervlaktewater van nutriënten kan beroven,” zei Adam Martiny, professor in de aardwetenschappen en ecologie & evolutiebiologie en een van de hoofdauteurs van de studie. Hoewel modellen een verband suggereren tussen oceaantemperaturen en nutriënten in het oppervlaktewater, is dit de eerste studie die de impact van klimaatverandering op nutriëntencycli bevestigt.

Het team, geleid door afgestudeerde student Skylar Gerace, analyseerde 50 jaar aan nutriëntgegevens uit de oceaan die verzameld zijn als onderdeel van het Global Ocean Ship-based Hydrographic Investigations Program (GO-SHIP). Ze ontdekten dat er in de oceanen van het zuidelijk halfrond in het afgelopen halve eeuw een aanzienlijke afname van fosfor heeft plaatsgevonden, een nutriënt die een sleutelrol speelt in de gezondheid van mariene voedselwebben.

“Er kunnen cascaderende effecten optreden in het voedselweb,” zei Gerace, die uitlegde hoe plankton – micro-organismen die de basis vormen van veel mariene voedselwebben – afhankelijk zijn van fosfor als voedselbron. “Wanneer fytoplankton minder fosfor heeft, worden ze minder voedzaam, wat de groei van zoöplankton en vis kan beïnvloeden.”

Verrassend genoeg lijken de concentraties van nitraat – een nutriënt waarvan het team verwachtte dat deze zou afnemen – stabiel te blijven. Nitraat is cruciaal voor de werking van ecosystemen, dus dat dit niet in afname is, is een goed teken, legde Martiny uit. Desondanks kunnen de nitraatconcentraties in de toekomst nog steeds afnemen naarmate het klimaat blijft veranderen. “Maar dat weten we niet – dat is puur speculatie,” voegde hij eraan toe.

Martiny benadrukte het belang van programma’s zoals GO-SHIP voor dit soort wetenschappelijk onderzoek; zonder zeevaartmissies die empirische gegevens over mariene ecosystemen verzamelen, zou er geen manier zijn om te bevestigen of de voorspellingen van de klimaatmodellen daadwerkelijk uitkomen. Bijvoorbeeld, modellen hebben voorspeld dat de nitraatniveaus in het oceaanwater inmiddels zouden dalen, maar directe waarnemingen onthullen dat dit niet het geval is.

“Het is over het algemeen erg moeilijk om langetermijneffecten van het klimaat op de oceaan aan te tonen, omdat er zoveel variabiliteit is, en ons onderzoek maakt nu deel uit van een kleine verzameling studies die deze langetermijneffecten aantoont,” zei Martiny. “Je kunt op één hand de aangetoonde langetermijntrends in de chemie van de oceaan tellen.”

Volgend wil het team kwantificeren hoe veranderende nutriëntencycli invloed hebben op mariene ecosystemen in beide halfronden naarmate de klimaatverandering voortschrijdt. “We zijn van plan te onderzoeken hoe deze nutriëntenmeting samenhangt met bredere ecosysteemdynamiek in de oceaan, zoals primaire productiviteit,” zei Gerace. “Dit zou verder kunnen bijdragen aan het vestigen van metingen zoals de onze als een holistische indicator voor het monitoren van mariene ecosystemen naarmate de oceaan blijft opwarmen en gelaagd raakt.”