De wijdverbreide en op sommige plaatsen zelfs snelle daling van het zuurstofgehalte in het mariene milieu brengt kwetsbare soorten in gevaar - een trend die zich zal voortzetten met verdere klimaatverandering. Op zich is het feit dat bij opwarming de oceanen zuurstof verliezen niet verwonderlijk voor wetenschappers, maar de omvang van deze achteruitgang vereist dringende maatregelen, zo groot zijn de gevolgen voor mariene ecosystemen.
Wat ze ook doen - zich verbergen voor roofdieren, voedsel verteren, enzovoort - alle organismen hebben zuurstof nodig. Maar het wordt steeds moeilijker om dit essentiële element voor het leven in zee te bemachtigen, blijkt uit recente studies.
Het zuurstofgehalte in de oceanen is het afgelopen decennium sterk gedaald en de alarmerende trend houdt verband met klimaatverandering, legt Andreas Oschlies uit, oceanograaf bij het Helmholtz Center for Ocean Research in Kiel, Duitsland, wiens team het zuurstofgehalte in de oceaan over de hele wereld volgt. "We waren verbaasd over hoe dramatisch de verandering is, hoe snel het zuurstofgehalte daalt en hoe groot de impact op mariene ecosystemen is", zegt hij geschokt.
Op zichzelf is het feit dat bij het opwarmen van de oceanen zuurstof verloren gaan, wetenschappers niet verrast, maar de omvang van deze achteruitgang vereist dringende actie, waarschuwt Oshlis. Recente onderzoeken tonen aan dat het zuurstofgehalte in sommige tropische gebieden de afgelopen 50 jaar met 40% is gedaald. Elders was de uitputting minder ingrijpend: het gemiddelde zuurstofniveau ter wereld daalde met 2%.
Zeedieren - zowel groot als microscopisch - reageren echter op zelfs subtiele veranderingen in zuurstofniveaus door zich naar hogere zuurstofniveaus te haasten of hun gedrag te veranderen, hebben Oshlis en collega's ontdekt. Als gevolg van deze gedragsaanpassingen kunnen dieren een prooi worden voor nieuwe roofdieren of landen in gebieden die arm zijn aan voedsel. Klimaatverandering veroorzaakt nu al ernstige problemen voor het zeeleven - bijvoorbeeld oxidatie van het milieu - maar deoxygenatie of zuurstofverlies is het meest acuut voor de bewoners van de zeeën, legt Oshlis uit. Iedereen moet tenslotte ademen, zegt hij.
Het voedselweb is een enorm probleem
Naarmate de oceaan opwarmt, verliest hij zuurstof om twee redenen: ten eerste, hoe warmer de vloeistof, hoe minder gas hij kan bevatten. Daarom bruist frisdrank sneller uit in de zon, legt Oshlis uit. Ten tweede, wanneer het poolijs smelt, vormt zich een laag smeltwater op het oppervlak, dat qua eigenschappen verschilt van het koudere en zoute water op diepte. Dit is een soort "afdekking" die voorkomt dat stromingen oppervlaktewater vermengen met diepe. En aangezien zuurstof deze habitat via het oppervlak binnendringt - hetzij rechtstreeks vanuit de atmosfeer of uit fytoplankton dat aan het oppervlak leeft - hoe zwakker de menging, hoe minder het doordringt tot op de diepte.
Promotie video:
Sommige kustgebieden aan beide zijden van de evenaar zijn van nature "hot spots" met een laag zuurstofgehalte omdat hun wateren, waar algenbloei zuurstof verbruikt om dode materie af te breken, rijk zijn aan voedingsstoffen. Maar veranderingen in andere ecosystemen, ook in de open oceaan en rond de polen, zijn vooral alarmerend voor Oshlis en zijn collega's, omdat deze regio's nooit als kwetsbaar werden beschouwd. Klimaatprojecties voor de toekomst hebben de neiging om zuurstofverliezen te onderschatten, maar ze zijn al in volle gang, meldden Oshlis en collega's in Nature. En dit is nog een reden waarom de ontwikkeling van evenementen speciale aandacht vereist, waarschuwt hij.
Zelfs een kleine afname heeft direct invloed op het gedrag van zoöplankton in de waterkolom - de kleinste organismen die de onderste schakel van de voedselketen vormen, aldus het Science Advance-rapport van december 2018. "Ze zijn erg gevoelig", legt Karen Wishner uit, oceanograaf aan de Universiteit van Rhode Island. Zelfs meer dan verwacht, geeft ze toe. Sommige soorten duiken dieper in koelere, zuurstofrijke wateren. "Maar op een gegeven moment kunnen ze gewoon niet dieper gaan", merkt ze op. Hoe dieper en kouder het wordt, hoe moeilijker het wordt om te foerageren en voort te planten. Zoöplankton en de vissen die het zelf consumeren, voeden een breed scala aan roofdieren, zoals inktvissen en walvissen, dus hun gedrag en conditie zullen onvermijdelijk de hele voedselketen beïnvloeden.
Naast verstoringen in het voedselweb, kampen dieren met andere fysiologische problemen naarmate ze wennen aan een lager zuurstofgehalte. Chinese garnalen in zuurstofarm water beginnen bijvoorbeeld hun staart zwakker te bewegen om energie te besparen. Dit zorgt ervoor dat ze hun mobiliteit en behendigheid verliezen, volgens een recente studie over de fysiologie van zee- en zoetwaterorganismen die vorige maand werd gepubliceerd. Bovendien, naarmate het zuurstofniveau afneemt, beginnen mannen minder beweeglijke spermatozoa te produceren - en dit falen zal nooit worden gecorrigeerd in volgende generaties, zelfs niet als het zuurstofniveau weer normaal wordt, aldus het tijdschrift Nature Communications in 2016.
In zuurstofarme omgevingen kunnen basale sensorische functies zoals zien en horen worden beïnvloed, zegt Lillian McCormick, een afgestudeerde student aan de University of California, San Diego. Uit haar voorlopige gegevens volgt dat zelfs een lichte afname van zuurstof leidt tot een verslechtering van het gezichtsvermogen bij een aantal zoöplankton-soorten. (Overigens gebeurt hetzelfde met mensen op grote hoogte: ze verliezen hun nachtzicht en zijn slechter in het onderscheiden van kleuren). Veel zoöplankton-soorten vertrouwen op visuele aanwijzingen om door de waterkolom te navigeren en roofdieren te vermijden, dus als ze het zicht verliezen, zullen ze ze niet langer vangen en kwetsbaarder worden, legt ze uit.
Sommige wezens zijn toleranter voor lage zuurstofniveaus, zoals kwallen. Maar de effecten van deoxygenatie zullen worden gevoeld door alle dieren die zuurstof nodig hebben, zonder uitzondering, zei Brad Seibel, een oceanograaf aan de Universiteit van Zuid-Florida. Hij en Wischner werkten samen aan een recent zooplanktononderzoek. "Elke verlaging van het zuurstofgehalte zal de vitaliteit en vruchtbaarheid verminderen", merkt hij op.
Verkleining van het gebied
Naarmate zuurstofrijke regio's krimpen, zal ook het leefgebied van commerciële vissen - zoals tonijn, die jaarlijks 42 miljard dollar vangt - krimpen, waardoor ze gedwongen worden naar nieuwe grenzen te migreren. In de noordoostelijke tropische Atlantische Oceaan is het leefgebied van tonijn - en daarmee de omvang van de visserij - tussen 1960 en 2010 met 15% afgenomen.
De kustvisserij zal worden uitgedaagd door landbouwafvoer, wat de algenbloei versnelt. Daaropvolgend verval verbruikt een enorme hoeveelheid zuurstof, een proces dat we al hebben waargenomen in de Golf van Mexico nabij de monding van de Mississippi. Sommige vissoorten trekken weg uit deze "dode zones" op zoek naar zuurstofrijke zones dichter bij de grenzen van hun natuurlijke verspreidingsgebied. Deze drukte maakt het de vissers gemakkelijker, maar creëert een vals gevoel van overvloed. Op de lange termijn zal hier niets goeds van komen, voorspelt Seibel.
Om het wereldwijde probleem van zuurstofgebrek aan te pakken, hielp Oshlis afgelopen september een internationale conferentie in Kiel te organiseren. De deelnemers ondertekenden een geïmproviseerd document genaamd de Kiel Declaration on Ocean Deoxygenation om de aandacht van alle staten, de Verenigde Naties en het publiek te trekken en op te roepen tot dringende maatregelen. Ondertekenaars willen dat regeringen en internationale organisaties serieuzere maatregelen nemen om de klimaatverandering te vertragen en de vervuiling van kustafvalwater te verminderen, wat de daling van het zuurstofgehalte verergert. De onderzoekers hebben de nieuwe verklaring gemodelleerd naar het model van de Verklaring van Monaco uit 2008, die volgens Oshlis ooit het belang van het probleem van oceaanverzuring onder de aandacht van velen bracht.
"Dit zou een waarschuwing moeten zijn voor het publiek en verschillende regeringen en internationale organisaties dat dit een belangrijke kwestie is", legt Wischner uit. In totaal werd de verklaring ondertekend door meer dan 300 wetenschappers uit ongeveer 30 landen. Seibel, een van de ondertekenaars, zegt botweg: "Ik vind de toekomst het meest triest."
Laura Poppick
