Terugtrekkende gletsjers sturen mogelijk minder voedingsstoffen naar de oceaan, onderzoek toont aan

IJs verzameld uit de fjord van de Northwestern Glacier met bevroren sedimenten erin. Het troebele, met sediment beladen smeltwater van gletsjers is een belangrijke bron van voedingsstoffen voor het leven in de oceaan, maar een nieuwe studie suggereert dat, naarmate de klimaatverandering veel gletsjers doet krimpen en terugtrekken, hun smeltwater minder voedzaam kan worden.

Onder leiding van wetenschappers van het Scripps Institution of Oceanography van UC San Diego, heeft de studie aangetoond dat het smeltwater van een snel terugtrekkende gletsjer in Alaska aanzienlijk lagere concentraties bevat van de soorten ijzer en mangaan die gemakkelijk door mariene organismen kunnen worden opgenomen in vergelijking met een nabijgelegen stabiele gletsjer. Deze metalen zijn schaars in veel delen van de oceaan, waaronder de zeer productieve Golf van Alaska, en ze zijn essentiële micronutriënten voor fytoplankton, de micro-organismen die de basis vormen van de meeste mariene voedselwebben. De bevindingen, gepubliceerd in Nature Communications, zijn beperkt tot slechts twee gletsjers in Alaska, maar ze suggereren dat de terugtrekking van gletsjers als gevolg van klimaatverandering de rol van gletsjers in het leveren van voedingsstoffen aan de oceaan zou kunnen veranderen.

“Als we deze bevindingen ergens anders kunnen dupliceren, gaan de gevolgen verder dan ons wetenschappelijk begrip van gletsjers,” zei Sarah Aarons, een geochemicus bij Scripps en mede-auteur van de studie. “Dit kan de productiviteit van echt belangrijke mariene ecosystemen beïnvloeden, wat langdurige gevolgen kan hebben voor de gezondheid van belangrijke visserijen.”

Terwijl gletsjers over het onderliggende gesteente schuren, stroomt een deel van het vermalen gesteente en sediment dat ze creëren via gletsjerafvoer de oceaan in. De sedimenten in gletsjerafvoer zijn een belangrijke bron van spoorelementen zoals ijzer en mangaan voor kustmarine ecosystemen in Alaska, Antarctica, Groenland en andere gebieden met hoge breedtegraden. Deze voedingsstoffen voeden de groei van fytoplankton, dat de basis vormt van het mariene voedselweb en grote hoeveelheden koolstofdioxide absorbeert, die bijdraagt aan de opwarming van de aarde.

De Northwestern Glacier is sinds 1950 ongeveer 15 kilometer teruggetrokken. De gletsjers van de wereld worden bedreigd door klimaatverandering, die de meeste gletsjers doet verliezen aan ijs en krimpen. De onderzoekers achter de studie wilden onderzoeken of al dit snelle ijsverlies en de terugtrekking de voedingsstofinhoud van het gletsjersmeltwater veranderde. Om dit te onderzoeken reisden de onderzoekers in mei 2022 naar twee aangrenzende fjorden op het Kenai-schiereiland in Alaska. Elk fjord bevatte een gletsjer, maar de ene was stabiel en de andere was sinds 1950 ongeveer 15 kilometer teruggetrokken.

Cruciaal was dat, omdat de twee gletsjers zo dicht bij elkaar lagen, ze elk over hetzelfde onderliggende gesteente schuurden. Dit betekende dat het bronmateriaal voor het sediment dat door het smeltwater van de gletsjers werd meegenomen vrijwel identiek was, wat een natuurlijk experiment creëerde dat het team in staat stelde de invloed van gletsjerterugtrekking op de voedingsstofinhoud te isoleren. Het team verzamelde oppervlaktewatermonsters, gesuspendeerde sedimenten en ijsbergmateriaal van de stabiele gletsjer, genaamd Aialik Glacier, en de terugtrekkende gletsjer, genaamd Northwestern Glacier.

De onderzoekers analyseerden de chemische samenstelling van hun monsters, met een bijzondere focus op metalen zoals mangaan en ijzer, evenals het element fosfor, dat ook een belangrijke voedingsstof is. De analyse onthulde ook of deze elementen aanwezig waren in chemische vormen die hen bio-beschikbaar maakten, ofwel in staat waren om door levende organismen te worden opgenomen en gebruikt.

Ondanks dat beide gletsjers hetzelfde onderliggende gesteente erosieerden, ontdekte het team opvallende verschillen tussen hun sedimentpluimen. De stabiele Aialik Glacier produceerde sedimenten waarin ongeveer 18% van het ijzer en 26% van het mangaan in bio-beschikbare vormen bestond. In tegenstelling hiermee bevatten de sedimenten van de Northwestern Glacier lagere fracties bio-beschikbaar ijzer (13%) en mangaan (14-15%). De sedimenten van de terugtrekkende gletsjer vertoonden tekenen van uitgebreide chemische verwering en uitputting van reactieve metalen, evenals ander bewijs van langdurige interacties tussen water en gesteente.

De onderzoekers zeiden dat hun bevindingen suggereren dat voor de gletsjer die landinwaarts is teruggetrokken, smeltwater en sedimenten langer nodig hebben om de oceaan te bereiken, waardoor er meer mogelijkheden zijn voor chemische interacties die elk ijzer en mangaan kunnen transformeren in minder bio-beschikbare toestanden.

“Hoe langer je water in contact hebt met gesteente of sedimenten, hoe meer chemische afbraak of verwering plaatsvindt,” zei Aarons. “Dus een terugtrekkende gletsjer kan meer sediment naar de oceaan sturen, maar met lagere concentraties bio-beschikbare voedingsstoffen zoals ijzer, omdat er meer verwering plaatsvindt.” In dit opzicht is het geërodeerde onderliggende gesteente dat door de stabiele gletsjer naar de oceaan wordt gestuurd “verser” en bevat het meer bio-beschikbare voedingsstoffen omdat het minder tijd heeft doorgebracht in interactie met water en andere materialen.

De meeste gletsjers die de oceaan bereiken, verliezen wereldwijd ijs naarmate de klimaatverandering voortschrijdt. Dus als de patronen die in deze Alaskaanse fjorden zijn waargenomen consistent blijken te zijn bij gletsjers, kunnen de implicaties aanzienlijk zijn, vooral voor gebieden zoals de Golf van Alaska en de Zuidelijke Oceaan, die productieve visserijen ondersteunen en waar ijzer een schaars voedingsmiddel is.

“We zien zeer duidelijke geochemische verschillen tussen deze twee gletsjersystemen die we koppelen aan hun staat van terugtrekking,” zei Kiefer Forsch, de hoofdauteur van de studie die het onderzoek uitvoerde als postdoctorale fellow bij Scripps en nu aan de Universiteit van Zuid-Californië is. “Dit is echter een momentopname van twee gletsjers in één regio. Begrijpen of deze patronen ook gelden voor gletsjers elders in de wereld met verschillende soorten onderliggend gesteente en stadia van terugtrekking, vereist meer onderzoek.”

Aarons benadrukte ook het belang van de overheidssteun die dit onderzoek mogelijk maakte. De onderzoekers suggereren dat toekomstig onderzoek sediment uit smeltwater van meerdere gletsjersystemen in verschillende stadia van terugtrekking moet analyseren om te verduidelijken of de resultaten van deze twee Alaskaanse fjorden kunnen bijdragen aan voorspellingen over ecosysteemreacties op de voortgezette gletsjerterugtrekking wereldwijd.