Zoutwaterdichtheid als cruciale factor voor koolstofvastlegging door mariene plankton
Nieuwe bevindingen, gepubliceerd in Royal Society Open Science, hebben aangetoond dat veranderingen in de oceaandichtheid een aanzienlijke impact hebben op de snelheid waarmee mariene plankton koolstof in hun schelpen opneemt. Dit heeft ingrijpende gevolgen voor de koolstofcyclus en het vermogen van de oceaan om atmosferisch CO2 te absorberen als reactie op klimaatverandering.
Tot nu toe hebben onderzoekers zich gericht op hoe oceaanchemie en verzuring de biomineralisatie van mariene plankton beïnvloeden. Deze studie, geleid door Dr. Stergios Zarkogiannis van de afdeling Aardwetenschappen van de Universiteit van Oxford, doorbreekt nieuwe grond door de kritieke rol van fysieke oceaan-eigenschappen—specifiek de dichtheid—te benadrukken in het beïnvloeden van dit proces.
Foraminifera, overvloedige microscopische schelpdierorganismen, spelen een cruciale rol in de koolstofcyclus vanwege hun vermogen om kooldioxide in hun calciumcarbonaatschelpen op te slaan (een proces dat calcificatie wordt genoemd). Deze zinken naar de oceaanbodem wanneer ze sterven, wat bijdraagt aan langdurige koolstofopslag. Toch blijven de factoren die calcificatie aandrijven slecht begrepen.
Deze nieuwe studie richtte zich op Trilobatus trilobus, een overvloedige planktonische foraminifera-soort. De bevindingen onthullen dat deze soort zeer gevoelig is voor veranderingen in oceaandichtheid en zoutgehalte—niet alleen chemie—en zijn calcificatieproces hierop aanpast. Een belangrijke reden hiervoor is dat T. trilobus—net als andere planktonische foraminifera—zichzelf niet actief kan voortbewegen en afhankelijk is van drijfvermogen (een functie van oceaandichtheid) om zijn positie in de waterkolom te behouden.
Volgens de nieuwe resultaten, wanneer de oceaandichtheid afneemt (en het drijfvermogen daarmee afneemt), vermindert T. trilobus de calcificatie om zijn gewicht te verlagen en te voorkomen dat het zinkt. Dit laat uiteindelijk de oppervlaktewateren alkalischer achter en verhoogt hun vermogen om CO2 te absorberen.
De resultaten hebben belangrijke implicaties voor klimaatverandering. Wanneer ijskappen smelten, wordt er zoet water in de oceaan geïntroduceerd, waardoor de oceaandichtheid afneemt. Verminderde calcificatie in minder dichte wateren, die wordt verwacht in een toekomstige oceaan die wordt beïnvloed door door klimaat aangedreven smelting van ijskappen en verfrissing, zou de alkaliteit van de oceaan kunnen verhogen en zijn capaciteit om CO2 te absorberen kunnen versterken.
Voor kortetermijnklimaatcycli zou een verhoogde absorptie van CO2 door de oceanen een grotere invloed hebben dan de verminderde opname van koolstof in planktonische foraminifera (die koolstof over langere cycli opslaan).
Dr. Stergios Zarkogiannis zei: “Onze bevindingen tonen aan hoe planktonische foraminifera hun schelpenarchitectuur aanpassen aan veranderingen in de dichtheid van zeewater. Deze natuurlijke aanpassing, die mogelijk de atmosferische chemie gedurende miljoenen jaren reguleert, benadrukt de complexe interactie tussen mariene levensvormen en het wereldwijde klimaatsysteem.”
In de studie analyseerde Dr. Zarkogiannis moderne (laat-Holoceen) T. trilobus fossiele schelpen die waren verzameld van diepzeesedimentlocaties langs de Mid-Atlantische Rug in de centrale Atlantische Oceaan. Met behulp van geavanceerde technieken zoals microcomputed tomografie (die monsters roteert om duizenden röntgenbeelden vast te leggen), werden ze driedimensionaal gereconstrueerd om verborgen anatomische details te onthullen, en schelpelementgeochemie werd gebruikt om calcificatiepatronen te koppelen aan variaties in zoutgehalte, dichtheid en carbonaatchemie.
De resultaten toonden aan dat de soort dunnere, lichtere schelpen produceert in evenaarswateren en dikkere, zwaardere schelpen in de dichtere subtropische gebieden. Volgens Dr. Zarkogiannis herformuleert de studie het verhaal rond oceancalcificatie, waarbij wordt aangetoond dat fysieke veranderingen in de oceaan, zoals dichtheid en zoutgehalte, net zo’n rol spelen als chemische factoren. Deze bevindingen bieden een kritische kijk op hoe mariene ecosystemen zich aanpassen aan klimaatverandering.
Dr. Zarkogiannis voegde eraan toe: “Hoewel planktonische organismen mogelijk passief in de waterkolom drijven, zijn ze verre van passieve deelnemers in de koolstofcyclus. Door actief hun calcificatie aan te passen om het drijfvermogen te controleren en overleving te waarborgen, reguleren deze organismen ook het vermogen van de oceaan om CO2 te absorberen. Deze dubbele rol benadrukt hun diepgaande belang voor het begrijpen en aanpakken van klimaatuitdagingen.”
Terwijl deze studie cruciale inzichten onthult in hoe T. trilobus zijn calcificatie aanpast, is er meer onderzoek nodig om te bepalen of de regulering van drijfvermogen ook calcificatie beïnvloedt in andere groepen organismen die bijdragen aan de regulering van oceaan- en atmosferische chemie, zoals coccolithoforen. Bovendien blijft het onduidelijk of dit een universeel proces is dat alle planktonische organismen beïnvloedt, inclusief die welke schelpen vormen met behulp van silica of organische materialen. Toekomstige studies van Dr. Zarkogiannis zullen onderzoeken of deze principes van toepassing zijn op diverse groepen en oceanische gebieden.
