Opwarming Verergert Zuurstoftekort in de Oostzee, Ondermijnt Inspanningen voor Voedingsstoffenvermindering

Eutrofiëring en stijgende watertemperaturen hebben een toenemend effect op de Oostzee, wat leidt tot gevaarlijke zuurstofdepletie in diepere waterlagen en een bedreiging vormt voor vele mariene organismen. Ondanks succesvolle inspanningen om de nutriënteninvoer te verminderen, belemmeren stijgende temperaturen het herstel van het ecosysteem.

Onderzoekers van het GEOMAR Helmholtz Centrum voor Ocean Onderzoek in Kiel hebben langdurige metingen gebruikt om te onderzoeken hoe de omgevingsomstandigheden in de afgelopen decennia zijn veranderd. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Scientific Reports.

De Oostzee ondervindt duidelijk de effecten van klimaatverandering, waarbij stijgende watertemperaturen de milieuproblemen verergeren. Hoewel de nutriënteninvoer is verminderd, blijven de zuurstofminimumzones zich uitbreiden.

Voor hun nieuwe studie hebben de onderzoekers van GEOMAR langdurige gegevens van het Boknis Eck tijdreeksstation gebruikt om te onderzoeken hoe de omgevingsomstandigheden zijn veranderd tussen 1991 en 2019 en hoe deze veranderingen het leven in het water beïnvloeden.

De studie benadrukt significante schommelingen in temperatuur en zuurstofniveaus en hun invloed op de bacteriële groei en nutriëntendynamiek.

Zuurstofdepletie door hogere temperaturen en toegenomen bacteriële activiteit

De studie richtte zich op de bacteriële biomassa productie (BBP) in de zuidwestelijke Oostzee. BBP beschrijft de groei van bacteriën en andere micro-organismen die organische nutriënten afbreken. Tijdens de zomer, na de voorjaarsbloei van fytoplankton, stijgen de BBP-niveaus aanzienlijk, wat leidt tot een verhoogd zuurstofverbruik, vooral in diepere waterlagen. Ondertussen fungeert het warmere oppervlaktewater als een afsluitende bovenlaag.

Het probleem is dat deze waterlagen nauwelijks mengen, en nieuwe zuurstof kan alleen worden toegevoegd door sterke instromen vanuit de Noordzee, vaak veroorzaakt door stormen. Gedurende de studieperiode hebben hogere watertemperaturen de stratificatie van de waterkolom tot in de herfst verlengd. In sommige jaren bereikten hittegolven zelfs de onderste lagen, wat de zuurstofdepletie verergerde.

Succesvolle vermindering van nutriënten ondermijnd door stijgende temperaturen

Inspanningen om de nutriëntenbelasting in de kustwateren van de Oostzee te verminderen door de invoer van fosfor en stikstof te verlagen, hebben positieve effecten gehad. In de afgelopen jaren is de nutriënteninvoer met 18 tot 22% verminderd, voornamelijk dankzij vooruitgang in de technologie voor afvalwaterbehandeling. Desondanks blijven de nutriëntenniveaus te hoog en lijdt de Oostzee nog steeds aan eutrofiëring.

“Sterke seizoensgebonden variaties in stikstofverbindingen zoals ammonium wijzen erop dat er nog steeds buitensporige hoeveelheden van deze nutriënten het water binnenkomen en algenbloei stimuleren,” zegt Dr. Helmke Hepach, hoofdauteur van de studie en milieuwetenschapper bij GEOMAR.

Een bijkomend probleem is de bestaande nutriëntenbelasting: fosfor die in de zeebodem is gebonden, wordt opnieuw in de waterkolom vrijgegeven door de toegenomen frequentie van zuurstofminima – een proces dat ook ammonium vrijgeeft. Dr. Hepach legt uit: “Dit creëert een feedbackloop die we ook waarnemen bij Boknis Eck. Momenteel zijn er geen effectieve oplossingen om deze interne belasting blijvend te verminderen. Met de toenemende frequentie van zuurstofdepletie-incidenten zal de situatie verslechteren.”

De kleine successen in het verminderen van nutriënteninvoer worden verder ondermijnd door stijgende watertemperaturen. Hogere temperaturen verhogen de bacteriële activiteit, die zuurstof verbruikt terwijl organisch materiaal van algenbloei afbreekt. Ondertussen voorkomt toegenomen thermische stratificatie dat nieuwe zuurstof diepere lagen bereikt.

“De toenemende opwarming en de daaruit voortvloeiende verhoogde bacteriële activiteit zullen ernstige langetermijngevolgen hebben voor het ecosysteem van de Oostzee,” zegt Dr. Hepach. De studie beveelt daarom sterkere inspanningen aan om zowel anorganische als organische nutriënteninvoer te verminderen.