Ocean acidification

Physiological and ecological effects

Onder de hierboven geschetste slechtst denkbare scenario’s, met een pH-waarde van het zeewater die daalt tot 7,8 à 7,9, zouden de concentraties van carbonaationen met minstens 50 procent afnemen, doordat de zuren in het zeewater met hen zouden reageren. Onder dergelijke omstandigheden zouden mariene kalkvormers aanzienlijk minder materiaal hebben om hun schelpen en skeletten te onderhouden. Laboratoriumexperimenten waarbij de pH van het zeewater is verlaagd tot ongeveer 7,8 (om een voorspelde pH-waarde van het zeewater voor het jaar 2100 na te bootsen) hebben aangetoond dat dergelijke organismen in deze milieus niet zo goed groeien als organismen in milieus die worden gekenmerkt door een vroege 21e-eeuwse zuurgraad van het zeewater (pH = 8,05). Als gevolg daarvan lopen zij door hun geringe omvang een groter risico te worden opgegeten door roofdieren. Bovendien zijn de schelpen van sommige organismen – zoals pteropoden, die als voedsel dienen voor krill en walvissen – al na zes weken in een dergelijke zure omgeving sterk verteerd.

Grote dieren zoals pijlinktvissen en vissen kunnen ook de gevolgen ondervinden van de toenemende zuurtegraad wanneer de concentratie koolzuur in hun lichaamsvloeistoffen stijgt. Deze aandoening, die acidose wordt genoemd, kan problemen veroorzaken met de ademhaling, de groei en de voortplanting van het dier.

Veel mariene wetenschappers vermoeden bovendien dat de aanzienlijke achteruitgang van oesterbanken langs de westkust van de Verenigde Staten sinds 2005 te wijten is aan de toegenomen stress die oceaanverzuring met zich meebrengt voor oesterlarven. (Het kan hen kwetsbaarder maken voor ziekten.)

Fysiologische veranderingen als gevolg van de toenemende zuurgraad kunnen de predator-prooi relaties veranderen. Sommige experimenten hebben aangetoond dat de carbonaatskeletten van zee-egellarven kleiner zijn bij een verhoogde zuurgraad; een dergelijke afname van de totale grootte zou hen smakelijker kunnen maken voor roofdieren die hen onder normale omstandigheden zouden mijden. Een afname van de overvloed aan pteropoden, foraminifera en coccolieten zou de dieren die deze larven eten ertoe dwingen over te schakelen op andere prooien. Het proces van overschakelen op nieuwe voedselbronnen zou verschillende roofdierpopulaties doen afnemen, terwijl ook de predatiedruk zou toenemen op organismen die niet gewend zijn aan een dergelijke aandacht.

Veel wetenschappers maken zich zorgen dat veel mariene soorten, waarvan sommige cruciaal zijn voor het goed functioneren van de mariene voedselketens, zullen uitsterven als het tempo van de oceaanverzuring aanhoudt, omdat ze niet voldoende tijd zullen hebben om zich aan te passen aan de veranderingen in de chemie van het zeewater. De koraalriffen van de wereld, die een habitat bieden aan vele soorten en door ecologen vaak worden beschouwd als centra van biodiversiteit in de oceanen, zouden kunnen afnemen en zelfs verdwijnen als de verzuring van de oceaan toeneemt en de concentraties van carbonaationen blijven dalen.

De diepere wateren van de oceaan zijn van nature zuurder dan de bovenste lagen, omdat CO2 dat aan de oppervlakte oplost, als onderdeel van de thermohaliene circulatie met dicht, koud water naar beneden daalt. De zure onderste lagen van de oceaan worden van de bovenste lagen gescheiden door een grens die de “verzadigingshorizont” wordt genoemd. Boven deze grens zijn er voldoende carbonaten in het water aanwezig om koraalgemeenschappen te ondersteunen. In wateren op gemiddelde hoogte en in wateren dichter bij de polen worden veel zogenaamde koudwaterkoraalgemeenschappen aangetroffen op diepten van 40 tot 1.000 meter (ongeveer 130 tot 3.300 voet) – in tegenstelling tot hun tegenhangers in warm water, de tropische koraalriffen, die zelden onder 100 meter (330 voet) worden aangetroffen. Sinds ongeveer 1800 hebben studies aangetoond dat de toegenomen zuurtegraad de verzadigingshorizon in de wateren op gemiddelde en polaire hoogte met ongeveer 50 tot 200 meter heeft doen stijgen. Deze verandering is voldoende om de gemeenschappen van koudwaterkoralen te bedreigen, en sommige wetenschappers vrezen dat nog meer gemeenschappen gevaar zullen lopen indien de grens het oppervlak van de oceaan nadert. Een afname van koudwater mariene kalkvormers zou resulteren in een afname van de rifbouw, en andere mariene organismen die voor hun habitat en voedsel afhankelijk zijn van koralen, zouden eveneens afnemen. Wetenschappers voorspellen ook dat, als de verzuring van de oceaan wereldwijd zou toenemen, warmwaterkoraalgemeenschappen, die vaak voedsel en toeristische inkomsten leveren aan mensen die in de buurt ervan wonen, een vergelijkbaar lot zouden ondergaan.

Wetenschappers voorspellen bovendien dat de afname van de mariene fytoplanktonpopulaties als gevolg van de stijgende pH-waarden in de oceanen een positieve terugkoppeling zal veroorzaken die de opwarming van de aarde versterkt. Marien fytoplankton produceert dimethylsulfide (DMS), een gas dat dient als de belangrijkste bron van zwavel in de atmosfeer van de aarde. Zwavel in de bovenste lagen van de atmosfeer reflecteert een deel van de inkomende zonnestraling terug de ruimte in en voorkomt zo dat het aardoppervlak opwarmt. Modellen voorspellen dat de productie van DMS tegen 2100 met ongeveer 18 procent zal zijn afgenomen ten opzichte van het pre-industriële niveau, wat zal resulteren in een extra stralingsforcering die overeenstemt met een stijging van de atmosfeertemperatuur met 0,25 °C.

John P. Rafferty