Aarde warmt op, oceanen verzuren

Biochemie Veel zeedieren hebben een kalkskelet dat oplost in een zure omgeving. Zo ook vleugelslakken: zee-engelen en zeevlinders. Is dat een probleem, nu de oceanen verzuren?

Kwetsbare slachtoffers van verzuring zijn de pteropoden, halfdoorschijnende, sierlijke onderwaterwezens. Dit is Heliconoides inflatus.
Kwetsbare slachtoffers van verzuring zijn de pteropoden, halfdoorschijnende, sierlijke onderwaterwezens. Dit is Heliconoides inflatus. Foto Katja Peijnenburg en Erica Goetze

‘The evil twin of global warming’ – het klinkt als de ondertitel van een rampenfilm. Plaats van handeling: de oceaan. In het openingsbeeld zien we de camera langzaam zakken naar de bodem van een oceaan met sierlijke onderwaterwezens. Halfdoorschijnend, fladderend, feeëriek. Als kijker weet je direct: hier gaan straks slachtoffers vallen.

Die evil twin bestaat echt, en heeft een naam: oceaanverzuring. Marien biologen gebruiken de metafoor om aan te geven hoe groot – en onzichtbaar – het probleem is. „Opwarming en verzuring zijn twee kanten van dezelfde medaille”, zegt planktononderzoeker Katja Peijnenburg van Naturalis Biodiversity Center. „Bijna 30 procent van de hoeveelheid CO2 in de lucht wordt opgenomen door de oceaan.”

Door die bufferwerking vertraagt de opwarming van de atmosfeer, maar er zit een grens aan. En bovendien: hoe meer CO2 er in de oceaan terechtkomt, hoe zuurder het water wordt. En dat heeft vergaande gevolgen voor het leven in zee. Veel organismen in het water – waaronder plankton en koralen – hebben een kalkskelet dat oplost in een zure omgeving.

De kwetsbaarste slachtoffers zijn die feeërieke onderwaterwezens uit de opening. Peijnenburg en haar promovendus-student Lisette Mekkes doen onderzoek naar deze pteropoden. Vleugelslakken worden ze ook wel genoemd, vanwege de uitstulpingen waarmee ze zich voortbewegen door het water. Hun andere bijnaam: kanaries van de oceaan. In kolenmijnen werden kanaries vaak gebruikt om tijdig gevaarlijke gassen op te merken. Stierf de kanarie, dan konden de mijnwerkers zich nog snel uit de voeten maken.

Diacria major Foto Katja Peijnenburg en Erica Goetze

Peijnenburg: „Vleugelslakken zijn in twee groepen onder te verdelen: zee-engelen en zeevlinders. Soorten uit die eerste groep zijn in hun volwassen stadium naakt; soorten uit die tweede groep hebben een huisje van aragoniet. En het is dat huisje waarin wij geïnteresseerd zijn.” Mekkes: „Aragoniet lijkt qua samenstelling op calciet, maar is 50 procent méér oplosbaar bij verzuring. De lysocline – de dieptelijn in de oceaan waaronder kalk sneller oplost door toenemende druk en veranderende chemie – ligt voor aragoniet meer richting het wateroppervlak.” Dat hoeft geen probleem te zijn, zolang de zeevlinders maar boven die lysocline blijven. Alleen wordt het daar óók steeds zuurder, juist door de toenemende hoeveelheden CO2 vanuit de atmosfeer.

Lees over onderzoek naar de zuurgraad van oceanen: Overleven in het immense blauw

„Het gevaar is dat er een kettingreactie van stervende soorten ontstaat”, zegt Peijnenburg. „De zeevlinders vormen voedsel voor de zee-engelen – die zien er onschuldig uit, tot hun kop opensplijt en hun rasptong, hun grijphaken en hun vlijmscherpe tanden naar buiten komen – en voor andere roofsoorten, die op hun beurt ook weer ten prooi vallen aan grotere oceaanbewoners.”

„Oceaanverzuring treft de hele voedselketen, tot de mens aan toe”, zegt ook Ulf Riebesell, hoogleraar biologische oceanografie bij het Duitse instituut Geomar in Kiel. De afgelopen jaren was hij betrokken bij het omvangrijke project BIOACID, dat de biologische gevolgen van oceaanverzuring in kaart bracht. „Als de vissen minder te eten hebben, dan is ook de visserij daar de dupe van. Maar verzuring leidt ook tot een minder efficiënte ‘koolstofpomp’, die ervoor zorgt dat koolstofdioxide diep in de oceaan wordt opgeslagen.”

Algen nemen veel CO2 op, en als die afsterven, zou dat CO2 in principe weer vrijkomen. Tenzij de dode algen begraven raken onder sediment, óf worden opgegeten door dieren die na hun dood óók begraven worden in de oceaanbodem. Om snel genoeg naar de bodem te zinken, hebben ze ballast nodig, zoals kalkskeletjes. „Een zuurdere omgeving leidt tot de productie van minder calciumcarbonaat, en dus tot een minder goed werkende pomp”, zegt Riebesell (zie inzet). „Op die manier kan oceaanverzuring ook bijdragen aan opwarming boven water. En naarmate de buffer van carbonaationen opraakt, zal de verzuring steeds sneller gaan.”

Relatief traag proces

Een domino-effect met grote gevolgen dus, maar hoe staat het er nu voor? Riebesell: „Oceaanverzuring is nog een jong onderzoeksgebied. Gelukkig is het ook een relatief traag proces. Als we ons allemaal aan het klimaatakkoord van Parijs uit 2015 zouden houden, zouden de gevolgen nog kunnen meevallen. Maar de eerste tekenen zijn al zichtbaar. Miljoenen jaren bedroeg de pH-waarde van oceaanwater 8,2, maar in de laatste twee eeuwen is die gedaald naar 8,1.” Vooral in de Arctische Oceaan zijn de effecten merkbaar, zegt hij. „Juist door de lage temperaturen nemen de ijsvrije delen extra veel koolstofdioxide op uit de atmosfeer, waardoor ze intenser verzuren dan warmere wateren.”

Om beter te begrijpen welke gevolgen verdere verzuring zal hebben voor de vleugelslakken, hebben Peijnenburg en Mekkes experimenten gedaan voor de kust van Californië. Mekkes: „Daar heb je een upwelling zone, een plek met verticale zeestroming, waar koud, zuur water aan het oppervlak komt. Dat zijn heftige condities, en het interessante is dat de pteropoden daaraan aangepast lijken. Normaal gesproken zou je verwachten dat hun schelpen in dat zure water in oplossing zouden gaan, maar ze lijken simpelweg een dunnere schelp te maken.” Peijnenburg: „De vraag is of zo’n dunne schelp nadelig is voor ze. Misschien is het een aanpassing waar ze geen hinder van ondervinden, en zijn de lichte schelpen stevig genoeg om predatoren af te weren. Een zwaar huisje is ook een last, want het kost energie om naar boven te zwemmen – sommige soorten zwemmen dagelijks tot 600 meter naar boven en weer naar beneden om voedsel te zoeken.”

Limacina helicina Foto Katja Peijnenburg en Erica Goetze

Het bestuderen van fossiele pteropoden geeft meer inzicht in moderne soorten, zegt Peijnenburg. „Al tijdens de overgang van het Paleoceen naar het Eoceen, zo’n 56 miljoen jaar geleden, leefden er pteropoden. In die tijd kwam er, vermoedelijk door vulkanisme, ook extra CO2 in de atmosfeer terecht die opwarming en verzuring tot gevolg had. Dat de pteropoden in het warme en ongetwijfeld nog zuurdere oceaanwater destijds toch wisten te overleven, zou kunnen betekenen dat ze misschien toch minder kwetsbaar zijn dan we denken. We zien ook oplossingsverschijnselen in hun fossiele huisjes, maar het lastige is dat je niet weet of die oplossing al tijdens hun leven heeft plaatsgevonden of pas daarna. Bovendien weten we dat veranderingen in de oceaan momenteel veel sneller plaatsvinden. Het is dus maar de vraag of ze zich snel genoeg kunnen aanpassen.”

„Nog altijd worden er nieuwe pteropodensoorten ontdekt. Er is dus nog veel te onderzoeken”, zegt Mekkes. Peijnenburg knikt. „Tenzij we die nieuwe soorten alweer verliezen aan de verzuring voor we ze überhaupt hebben gezien.”

Lees hoe het schelpdiertje Ammonia toch een kalkskelet maakt: Schelpdiertje houdt stand in verzurende zee