Overleven in het immense blauw

Klimaatonderzoek De oceanen dempen het broeikaseffect, maar tegen een prijs. Ze veranderen. Hoe rampzalig het is voor het leven in zee, blijkt amper te voorspellen.

Zeeschildpad bij de Great Barrier Reef in Australië James Cook University

Zijn er aan het eind van deze eeuw nog pinguïns? Nog koraalriffen? Mosselen? Zwaardvissen? De oceanen veranderen, want ze reageren op de ophoping van broeikasgassen in de atmosfeer. De wereldzeeën warmen op en verzuren. En gebieden met lage zuurstofconcentraties breiden zich uit, op een diepte tussen de 200 en 700 meter. En wat gebeurt er met het leven in de zeeën? Wetenschappers zien overal effecten. Wereldwijd wordt 75 procent van de koraalriffen bedreigd, mede door opwarming. Jean-Pierre Gattuso maakt zich er serieus zorgen over. Hij is hoogleraar Oceanografie aan het Centre National de la Recherche Scientifique. Als de opwarming blijft doorzetten, zullen de veranderingen groter worden. En vooral, zegt hij, „zullen ze snel gaan”. Maar daar houden de zekerheden op. „Ons vermogen om de toekomstige reacties van soorten en ecosystemen te voorspellen is gering”, zegt Gattuso. Waarschijnlijk is er over de maan meer bekend dan over wat er op de oceanen, laat staan erín, gebeurt.

Dit is de rode draad, zegt Gattuso: hoe oceanen fysisch en chemisch zullen veranderen is met een grote mate van zekerheid te voorspellen. Hij heeft er recent overzichtsartikelen over geschreven (bijvoorbeeld: Frontiers in Marine Science, 26 juni, 2015; Science, 2 juli, 2015). Maar voor het zeeleven is het beeld grillig en onvoorspelbaar.

Lentetrek

Hoe grillig het beeld is komt goed naar voren in een special over ‘oceanen en klimaat’ die Science op 13 november vorig jaar publiceerde, net voor de klimaattop in Parijs. Oceaanwetenschappers zien bijvoorbeeld dat op zee de warme seizoenen – lente en zomer – eerder beginnen en later ophouden. Planten en dieren reageren daarop, maar niet eenduidig. Gemiddeld genomen schuiven fenomenen als lentetrek, broedperiode, pieken in algengroei, op de kalender naar voren. Met zo’n 4 dagen per decennium. Maar individueel reageren soorten heel uiteenlopend. Bij sommige zeevogelsoorten is de broedperiode hetzelfde gebleven. Bij andere, zoals de Jan van Gent, is die juist verlaat. Bij vissen is het net zo. De trekperiode van vijf zalmsoorten in Alaska liet grote verschillen zien. Niet alleen tussen de soorten, maar ook tussen populaties binnen één soort.

Onderzoek in de praktijk is er beperkt. En onderzoek in het lab is te simpel van opzet

Iets soortgelijks zien onderzoekers bij de verschuiving van leefgebieden. Het idee is dat klimaatzones door opwarming verschuiven, richting de polen. En dat soorten meebewegen, om in de zone te blijven waaraan ze zijn aangepast. Sommige studies laten dat ook zien. Zeebioloog Pippa Moore van de Aberystwyth University in Wales schreef mee aan zo’n studie, een meta-analyse van 208 eerder gepubliceerde langetermijnstudies (Nature Climate Change, 4 augustus, 2013). „In ruim tachtig procent van de studies zien we soorten verschuiven zoals we verwachten”, zegt ze. Over het algemeen, zegt Moore, schuiven soorten de bovengrens (het front, dat op de hoogste breedte ligt) van hun leefgebied sneller op dan de ondergrens. Plankton en beenvissen doen dat het snelst. Bodemdieren zoals mosselen en kreeften reageren trager. Het gemiddelde ligt op 72 kilometer per decennium. Wat dit betekent voor de overleving van die soorten, is trouwens niet uitgezocht.

Maar niet altijd reageren soorten zo eenduidig, blijkt uit de al eerder genoemde special in Science. Kabeljauw in de Noordzee is er een voorbeeld van. En de zilverheek in het noordwesten van de Atlantische Oceaan. Complicerende factoren zijn druk van visserij, oceaanstromen, verzuring.

Te simpel van opzet

Diezelfde special beantwoordt ook de vraag waarom de reactie van populaties, soorten en hele ecosystemen zo lastig is te voorspellen. Kort gezegd: onderzoek in de praktijk is er tot nog toe betrekkelijk beperkt. En onderzoek in het laboratorium is te simpel van opzet geweest. Die combinatie maakt dat computermodellen de complexiteit van het oceaanleven niet goed aankunnen. En daarom zijn hun voorspellingen weinig waard.

Dat de studies in de praktijk nog beperkt zijn, beaamt ook Lisa Levin, die meeschreef aan een van de artikelen in de Science-special. Ze is hoogleraar Biologische Oceanografie aan het Scripps Institution of Oceanography in La Jolla, Californië. „Zeker als je dieper wilt gaan dan 200 meter. Dan wordt onderzoek erg duur”, zegt ze. Veel van de daar levende soorten zijn niet eens beschreven.

Verder bestrijken datasets van zeevogels, schildpadden en zeezoogdieren zelden meer dan tien jaar. Dat maakt het lastig om veranderingen toe te schrijven aan klimaatverandering. Het zou ook natuurlijke variatie kunnen zijn.

Een andere complicatie van onderzoek in de praktijk, zegt Levin, zijn de vele beïnvloedende factoren. Zelf bestudeert ze zogeheten oxygen minimum zones, gebieden met een lage zuurstofconcentratie. Op veel plaatsen in de wereld breiden die zich uit. Tegelijk speelt in deze gebieden verzuring een rol, doordat er vaker koud, CO2-rijk water vanuit de diepte opwelt. Dit heeft te maken met veranderende golfstromen, die op hun beurt onder invloed staan van veranderingen in windpatronen. „Het is gewoon behoorlijk complex”, zegt Levin.

Aanpassingsvermogen

Als alternatief voeren oceaanwetenschappers onderzoek uit in het lab. In simpele, gecontroleerde omstandigheden. Vaak op één soort. Die dan wordt blootgesteld aan een watertemperatuur, of zuurgraad, die wordt voorspeld voor het eind van deze eeuw. Maar die onderzoeken, is inmiddels de consensus, zijn te simpel van opzet. Zo heeft Levin laten zien dat de zuurgraad van oceaanwater, van de polen tot de tropen, sterk kan variëren al naar gelang de exacte plek, het seizoen en het jaar. Organismen blijken soms nu al, tijdelijk, te leven in een zuurgraad die hoger ligt dan structureel wordt voorspeld voor het eind van deze eeuw. „Het aanpassingsvermogen van soorten wordt onderschat”, zegt Levin. Labstudies moeten ernaar toe meer factoren tegelijk te bestuderen, het liefst met meer soorten. De Franse hoogleraar Gattuso is het er helemaal mee eens. En er is nog een complicatie, zegt biogeochemicus Steven van Heuven van het Koninklijk Nederland Instituut voor Onderzoek der Zee. Behalve klimaatverandering spelen er nog andere, door de mens veroorzaakte problemen. Overbevissing. Vervuiling van kustwateren door de afvoer van meststoffen en rioolwater. Dat laatste stimuleert het ontstaan van zuurstofarme zones, waar sommige vissen en bodemdieren moeite hebben te overleven „Sorry als ik cynisch klink, maar voordat verzuring echt een probleem zal worden voor koralen, hebben we ze al lang kapot gemaakt door overbevissing”, zegt Van Heuven. Hij vindt dat klimaatverandering meer in perspectief moet worden bekeken. Dat zeggen ook Gattuso en Levin. „Met name over verzuring is lang erg alarmistisch gedaan”, zegt Levin. Duidelijk is dat de gevoeligheid van koralen voor opwarming en verzuring erg uiteen loopt. Ook Levin onderstreept dat er vaak meerdere factoren spelen. Zo hangt de achteruitgang van de Great Barrier Reef bij Australië voor een belangrijk deel samen met de lozing van afvalwater van nabijgelegen landbouwgebieden. En koraalriffen waar niet meer gevist mag worden, zoals de Chagosarchipel in de Indische Oceaan, laten herstel zien.

Voordat verzuring een probleem wordt, zijn de koralen al kapot door overbevissing

Biogeochemicus Steven van Heuven

Wat dus de dominante factor is in de achteruitgang van oceanen, ook daarover is de literatuur verdeeld. Sommige onderzoeken komen uit op de vernietiging van habitat, door bodemvisserij, olie- en gaswinning en in toenemende mate diepzeemijnbouw. Maar ander onderzoek komt juist uit op klimaatverandering.

Er is maar één conclusie mogelijk, zegt Gattuso. „We zullen alles in samenhang moeten aanpakken.”

    • Marcel aan de Brugh