Wetenschappers waarschuwen al lange tijd voor een daling van het zuurstofgehalte in het water als gevolg van stijgende temperaturen. Tot nu toe kwamen schattingen over hoe dit proces zich in rivieren ontwikkelt alleen uit lokale studies. Nu is er voor het eerst op wereldwijde schaal gekeken.
En dat ziet er niet best uit. De komende decennia krijgen rivieren wereldwijd last van een aanzienlijke daling van het zuurstofgehalte. Deze daling is een gevolg van klimaatverandering. Zoetwaterecosystemen krijgen met langere periodes van extreem lage zuurstofgehaltes te maken, wat we hypoxie noemen. Dit heeft mogelijk ernstige gevolgen voor het leven in het water. De studie van promovendus Duncan Graham in het kader van het NWO Vidi-project is gepubliceerd in Nature Climate Change.
Graham en zijn collega’s ontwierpen een model voor een toekomstscenario gebaseerd op onze wereldwijde uitstoot. Ze ontdekten dat het aantal dagen met zuurstofstress, oftewel concentraties van minder dan 5 milligram zuurstof per liter, tussen 2020 en 2100 toeneemt met ruim 20 dagen per decennium. Deze stijging ligt 70 procent hoger dan tussen 1980 en 2019. Dit wordt voor een groot deel veroorzaakt door stijgende watertemperaturen, als gevolg van klimaatverandering.
Trends in opgeloste zuurstof
De wetenschappers berekenden de gemiddelde concentratie opgeloste zuurstof in rivieren in verschillende regio’s met behulp van modelsimulaties en legden die naast de metingen verzameld tussen 1980 en 2019. Temperatuur en microbieel zuurstofverbruik zagen zij als de belangrijkste factoren die de zuurstofniveaus beïnvloeden. Beide zijn wereldwijd toegenomen, wat weer heeft geleid tot een algehele daling van de concentratie opgelost zuurstof.
Om dit onderzoek uit te voeren ontwikkelden Graham en het onderzoeksteam een model dat rekening houdt met natuurlijke processen, zoals klimaatgedreven variabiliteit. Procesgebaseerde modellen zijn zeeg geschikt bij het analyseren van scenario’s op basis van bekende natuurkundige en biologische processen, maar ze hebben moeite om extreme klimaatgebeurtenissen, zoals droogtes en hittegolven, goed weer te geven.
Machine learning helpt deze beperking te overwinnen door het model beter in staat te stellen effecten van extremen te bepalen, zoals de impact van droogtes en hittegolven op opgeloste zuurstofconcentraties. Door beide benaderingen te combineren, kan het model de omstandigheden in het verleden en de toekomst nauwkeuriger weergeven.
Gevolgen voor dieren in het wild
De drastische daling van de opgeloste zuurstofconcentraties in rivieren kan ernstige gevolgen hebben voor waterdieren. Vooral vissterfte zal vaker voorkomen, maar de gevolgen zullen variëren afhankelijk van de regio en de soort. Soorten die in koude en gematigde streken leven, zijn over het algemeen gevoeliger voor schommelingen in de zuurstofconcentratie. Soorten in tropische streken zijn hier doorgaans beter tegen bestand.
Om de effecten van dalende zuurstofgehaltes volledig te kunnen beoordelen, pleiten de auteurs voor verder onderzoek naar het aanpassingsvermogen van zoetwatervissen.
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Onze meren happen naar adem: zuurstofniveau daalt wereldwijd sneller dan verwachten Eindelijk snappen wetenschappers waardoor het zuurstofgehalte op aarde plots explodeerde. Of lees dit artikel: Zuurstofgehalte op aarde fluctueert al 2 miljard jaar gigantisch: dat had behoorlijke gevolgen voor de evolutie.
