Open-access data-analyse onthult klimaatgedreven veranderingen in algen in 24.000 Amerikaanse meren

Zomerproblemen met giftige algenbloei

Elke zomer worden steeds meer strandlocaties aan meren gedwongen om te sluiten vanwege giftige algenbloei. Hoewel klimaatverandering vaak als schuldige wordt aangewezen, wijst nieuw onderzoek op een complexer verhaal: het klimaat interacteert met menselijke activiteiten zoals landbouw en stedelijk afvloeiing, die overtollige voedingsstoffen in het water brengen.

Een studie, gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences, werpt licht op waarom sommige meren kwetsbaarder zijn dan andere en hoe klimaatverandering en menselijke invloeden elkaar beïnvloeden. Dit biedt aanwijzingen voor de verergering van het probleem.

Onderzoekers van Michigan State University ontdekten belangrijke klimaatgerelateerde patronen in de algengroei en de veranderingen in de tijd voor zoetwatermeren. Ze gebruikten innovatieve methoden om langetermijn datasets te creëren en te analyseren, afkomstig van open toegang tot overheidsbronnen en satellietafbeeldingen. Dit onderzoek biedt cruciale inzichten in de impact van het klimaat op merenecosystemen.

Het team bestudeerde chlorofylniveaus, een maat voor algengroei, in meren door de hele VS over de afgelopen 34 jaar. Men denkt dat klimaatverandering de algenbloei in meren verergert en de kans op “regimeverschuivingen”, oftewel plotselinge en langdurige veranderingen in de structuur en functie van een ecosysteem, vergroot.

Patricia Soranno, professor aan de MSU College of Natural Science en een van de hoofdauteurs van de studie, zei: “Ons onderzoek toont aan dat de relatie tussen klimaatverandering en algengroei complexer is dan eerder werd begrepen.”

“Hoewel klimaatverandering een belangrijke drijfveer is, ontdekten we dat de effecten niet altijd geleidelijk of voorspelbaar zijn. Om meren effectief te beheren en te beschermen, moeten we deze effecten in verschillende lokale en regionale contexten bestuderen.”

Traditioneel hebben onderzoekers het moeilijk gehad om veranderingen in algengroei te voorspellen met de beschikbare gegevens van meren. Om deze uitdaging te overwinnen, ontwikkelde het MSU-team, onder leiding van Soranno en Patrick Hanly, een kwantitatieve ecologist, een nieuwe aanpak.

Door gebruik te maken van meer dan 30 jaar publiek beschikbare satellietbeelden, hebben de onderzoekers machine learning ingezet om een ongekend dataset van algengroei in 24.452 Amerikaanse meren te creëren.

Het team combineerde deze dataset met LAGOS-US, een groot geospatiaal onderzoeksplatform dat de kenmerken van meren in de VS beschrijft. Soranno, Kendra Spence Cheruvelil en anderen hebben hier jarenlang aan gewerkt. Hun analyse is een van de eerste die een oorzakelijk verband tussen klimaat en algen documenteert.

Ze ontdekten dat het klimaat veranderingen in algengroei veroorzaakte in ongeveer een derde van de onderzochte meren (34%), maar op onverwachte manieren. Voor meren met klimaatgerelateerde veranderingen was slechts 13% gevoelig voor regimeverschuivingen, 4% vertoonde toegenomen productiviteit, terwijl 71% abrupte, maar alleen tijdelijke veranderingen had.

Dit gebrek aan algemene en duurzame veranderingen kan geruststellend lijken. Echter, jaarlijkse abrupte veranderingen in biomassa die werden vastgesteld, zijn doorgaans niet gemeten, waardoor deze abrupte veranderingen onderbestudeerd zijn. Dit heeft geleid tot hiaten in het begrip van de effecten van het klimaat op de waterkwaliteit, zoals algengroei. Gelukkig kunnen de methoden die in dit onderzoek zijn gebruikt, deze abrupte fluctuaties vastleggen die traditionele benaderingen mogelijk missen.

Deze grootschalige aanpak onthulde ook variabiliteit in klimaatgedreven algenreacties die afhankelijk zijn van omgevingscondities en de mate van menselijke verstoring. Meren met lage tot gematigde menselijke invloeden reageerden waarschijnlijker op het klimaat, terwijl meren die al onder zware menselijke druk stonden, zoals verhoogde voedingsstoffeninvoer vanuit de landbouw, minder waarschijnlijk aan het klimaat waren gekoppeld.

Volgens de Lyman Briggs College benadrukken onze bevindingen het belang van het overwegen van zowel klimaat als andere menselijke invloeden bij het beoordelen van de gezondheid van meren, vooral over decennia.

Deze onderzoeksresultaten bieden een cruciale basis voor het ontwikkelen van effectieve strategieën om de impact van deze stressfactoren te mitigeren en de waardevolle hulpbronnen die meren bieden te beschermen.