Mariene hittegolven komen door de opwarming van de aarde steeds vaker voor. Nu blijkt dat ze een desastreus effect kunnen hebben: ze veranderen het aanwezige voedselweb ingrijpend en ze zorgen ervoor dat de oceaan uiteindelijk minder koolstofdioxide op kan nemen.
Een nieuw onderzoek heeft een ontluisterende ontdekking gedaan: mariene hittegolven hebben een ingrijpend effect op planktongemeenschappen in de oceaan. Hierdoor blijven meer koolstofhoudende deeltjes hangen in de bovenste honderden meters van de oceaan in plaats van door te zinken naar de diepzee. Dat laat een internationale studie zien in Nature Communications.
Biologische koolstofpomp
Hoofdonderzoeker Mariana Bif legt uit hoe het zit: “De oceaan heeft een soort van ‘biologische koolstofpomp’ waarbij koolstof van het oppervlak naar de diepe oceaan wordt verplaatst. Die pomp draait op microscopische organismen, zoals bacteriën en plankton. Deze organismen vervullen echter ook een andere belangrijke rol: ze zijn vaak de basis van het aanwezige voedselweb.”
Die twee rollen hebben veel met elkaar te maken: veel planktonsoorten zetten koolstofdioxide om in organisch materiaal. Dit materiaal wordt vervolgens gegeten door grotere dieren, waardoor dit materiaal wordt omgezet in koolstofhoudende (poep)deeltjes die snel naar de bodem van de oceaan zinken. Het team wilde stap voor stap volgen hoe mariene hittegolven die ‘motor’ beïnvloeden: “We vroegen ons af of de effecten op die micro-organismen samenhangen met de hoeveelheid koolstof die daadwerkelijk wordt afgevoerd naar de diepzee,” aldus Bif.
Golf van Alaska
Om dit te onderzoeken keek het team naar de Golf van Alaska, waar twee opeenvolgende hittegolven plaatsvonden: een eerste was van 2013 tot 2015 en een tweede vond plaats in de periode van 2019 tot 2020. Bij beide hittegolven deed het team een zorgwekkende ontdekking: in plaats van dat koolstofhoudende deeltjes naar de diepe oceaan zonken bleven deze hangen op ongeveer 200 meter diepte.
Om dit te verklaren wijst het team naar verschuivingen in planktonpopulaties die door de toenemende warmte veranderen. Sommige planktonsoorten gedijen erg goed bij warmere temperaturen, waardoor uiteindelijk de precieze mix van micro-organismen veranderd. Vooral micro-organismen die uiteindelijk niet leiden tot snelzinkende uitwerpselen lijken hierbij te winnen.
Koolstof wordt hierdoor langer vastgehouden en gerecycled aan het oppervlak en in de bovenste schemerzone. Dat is volgens Bif een groot probleem: “Onze studie laat zien dat deze twee grote mariene hittegolven de planktongemeenschappen hebben veranderd en de biologische koolstofpomp hebben ontregeld. Of om het anders te zeggen: de transportband die koolstof van het oppervlak naar de diepe oceaan voert is vastgelopen. Daarmee neemt het risico toe dat koolstofdioxide uiteindelijk terugkeert naar de atmosfeer in plaats van langdurig in de oceaan te worden opgeslagen.”
Autonome robots
Om deze ontdekking te kunnen doen heeft het team gebruik gemaakt van meerdere bronnen. Zo hebben ze ten eerste gebruik gemaakt van de Global Ocean Biogeochemical (GO-BGC) Array: een groot netwerk van autonome robots die elke vijf tot tien dagen de gezondheid van het water meet. Hierbij wordt gekeken naar onder meer temperatuur en zoutgehalte, maar ook naar de hoeveelheid koolstofhoudende deeltjes, ook wel particulate organic carbon(POC) genoemd.
Daarnaast heeft het team ook samengewerkt met het Line P program dat wordt uitgevoerd door Fisheries and Oceans Canada. Tijdens dit project wordt door vissersboten stelselmatig DNA uit de omgeving verzameld, ook wel eDNA genoemd. Hierdoor kon bepaald worden welke micro-organismen aanwezig zijn.
Samen leverden deze datasets een doorlopend beeld op van de situatie vóór, tijdens en na de hittegolven. “Dit onderzoek markeert een spannend nieuw hoofdstuk in oceaanmonitoring,” zegt teamlid Ken Johnson. “Robots, chemische metingen en genetische data vertellen samen het hele verhaal — een mooi voorbeeld van hoe een bijzondere samenwerking uiteindelijk belangrijke sleutelvragen over de gezondheid van de oceaan kan beantwoorden.”
Minder vis
Helaas heeft de conclusie van het onderzoek verreikende gevolgen – en niet alleen voor de plankton. De oceaan neemt naar schatting een kwart van de jaarlijkse CO₂-uitstoot op, mede dankzij de constante regen van koolstofdeeltjes die van het oppervlak naar de diepzee zinken en daar duizenden jaren blijven. Als de biologische pomp hapert kan minder koolstof worden weggesloten — en kan klimaatverandering versnellen.
Daarnaast werken verschuivingen aan de basis van het voedselweb door naar het leven hoger in de keten en raken ze hierdoor ook de visserij. Volgens het team worden mariene hittegolven de laatste decennia groter en intenser wat de noodzaak van langlopende, gecoördineerde metingen benadrukt. Of zoals Bif het samenvat: “Klimaatverandering draagt bij aan meer en hevigere mariene hittegolven. Daarom hebben we duurzame, langetermijnmonitoring nodig om te begrijpen en te voorspellen wat toekomstige hittegolven betekenen voor ecosystemen, de visserij en uiteindelijk ook het klimaat.”
Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week?
Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!
Luister ook naar de Scientias Podcast:
