Biologische effecten van oceaanzuurzaamheid

Palmyra-atol, Noordelijke Stille Oceaan. Foto © Tim Calver

Veranderingen in de chemie van de oceaan kunnen uitgebreide directe en indirecte effecten hebben op mariene organismen en de ecosystemen waarin ze leven. Studies van mariene calcifiers (koralen, kreeftachtigen en weekdieren) geven aan dat de meeste, maar niet alle, verminderde calcificatie vertonen met toegenomen verzuring van de oceaan. ref

Gevolgen voor mariene organismen

vertegenwoordigers van bentische calcifiers

Taxonomische variatie in effecten van verzuring door de oceaan. De gemiddelde effectgrootte wordt weergegeven voor alle gecombineerde organismen (algemeen), calcifiers (oranje) en niet-calcifiers (groen). Het aantal experimenten dat wordt gebruikt om de gemiddelde effectgrootten te berekenen, wordt tussen haakjes weergegeven. ‡ Geeft significante verschillen aan tussen de geteste taxonomische groepen. Bron: Kroeker et al. 2010

Een groeiend aantal studies heeft negatieve gevolgen aangetoond voor mariene organismen als gevolg van oceaanverzuring, waaronder: ref

  • Verminderde snelheid van skeletgroei in koralen die rif bouwen
  • Verminderd vermogen om een ​​beschermende schaal te handhaven tussen vrij-zwemmend dierlijk plankton (zoöplankton omvatten "dierenplankton", voornamelijk kleine kreeftachtigen en vislarven, en vormen de basis van de meeste mariene voedselwebben)
  • Gereduceerde productie van calciumcarbonaat in zeealgen (koraalachtige koraal en groene algen)
  • Verminderde overleving van larvale mariene soorten, waaronder commerciële vissen en schaaldieren
  • Verminderde ontwikkelingsstadia van ongewervelde dieren (bevruchting, eiersplitsing, larve, vestiging en voortplanting)
  • Overmatig koolstofdioxide (CO2) niveaus in het bloed (CO2 toxiciteit) van vissen en koppotigen en significant verminderde groei en vruchtbaarheid bij sommige ongewervelde soorten

Een afnemende pH (toenemende zuurgraad) kan organismen beïnvloeden op manieren die verder gaan dan afnemende calcificatie of metabolische prestaties, waaronder:

  • Interacties tussen soorten gedurende verschillende levensfasen
  • Verschuivende concurrentiedruk (bijv. Algen die de koralen overtreffen)
  • Veranderingen in predatie, die in het spel zullen komen als gemeenschappen reageren op verzuring
  • Wijziging van het gedrag van vislarven (als gevolg van een verminderde sensorische functie bij larvale vissen) en minder succes bij werving ref

Interacties met andere stressoren (bijvoorbeeld de toevoer van voedingsstoffen, verhoogde temperatuur van het zeewateroppervlak en stijging van de zeespiegel) zullen ook van invloed zijn op hoe mariene gemeenschappen zullen veranderen als reactie op hoge CO2 voorwaarden.

Gevolgen voor de calcificatie

Een van de meest kritische effecten van toenemende oceaanzuurgraad heeft betrekking op de productie van schelpen, skeletten en platen uit calciumcarbonaat, een proces dat bekend staat als calcificatie. Verzuring verschuift het evenwicht van de carbonaatchemie in zeewater, verlaagt de pH en de concentratie van carbonaationen die beschikbaar zijn voor koralen en andere zeekwalificatiemiddelen om hun skeletten te bouwen. Dit vermindert de snelheid en hoeveelheid verkalking bij vele mariene organismen die externe skeletten en schelpen bouwen, variërend van plankton tot schelpdieren tot koralen die rif bouwen.

De reductie van opgeloste carbonaat-ionen in zeewater heeft veel implicaties voor koraalrif-ecosystemen. Aangezien koralen die rif bouwen, carbonaat nodig hebben om hun skeletten te bouwen, zal een afnemende carbonaationenconcentratie waarschijnlijk leiden tot zwakkere, meer broze koraalskeletten en langzamere koraalgroeisnelheden. In de toekomst kan dit ervoor zorgen dat koraalriffen sneller eroderen dan dat ze kunnen calcificeren, waardoor het vermogen van koraalsoorten om in de ruimte te concurreren kleiner wordt.

Voor koralen en andere calcifiers, zoals zee-egels en schelpdieren, kunnen verkorting van de calcificatie mogelijk:

  • Vergroot de vatbaarheid van koralen voor bleken en ziekte
  • Verminder het vermogen van organismen om roofdieren af ​​te weren en te concurreren om voedsel en habitat
  • Verander gedragspatronen
  • Verminder de capaciteit om ultraviolette straling te verdragen, verhoog de mate van bio-erosie en verhoog de schade door cyclonen

Laboratoriumstudies hebben de effecten van verzuring van de oceaan op vele soorten koralen en koraalalgen onderzocht, waarbij een reeks reacties van een 3% tot 60% afname in verkalkingssnelheid voor een verdubbeling van atmosferische CO werd onthuld2.ref Een recent onderzoek naar hersenkoralen in Bermuda heeft uitgewezen dat de verkalkingspercentages in de afgelopen 25-jaren met 50% zijn afgenomen en dat verzuring van de zee een waarschijnlijke factor is. ref

vertegenwoordigers van bentische calcifiers

Voorbeelden van marine calcifiers van Kleypas et al. 2006: (a) koraalalgen (foto door Nancy Sefton, hoffelijkheid NOAA / CORIS); (B) Halimeda (foto door James Watt, hoffelijkheid NOAA / NMFS); (c) benthische foraminiferen (met dank aan P. Hallock); (d) rifbouwend koraal (Dendrogyra cylindrus; Cmdr William Harrigan, NOAA Corps; met dank aan Florida Keys National Marine Sanctuary); (e) diepwaterkoraal (Lophelia pertusa; van 413 m diepte uit North Carolina. Grote rode krab is Eumunida picta; urchin eronder is Echinus tylodes; met dank aan SW Ross, K. Sulak en M. Nizinski); (f) bryozoan (met dank aan NOAA / Ocean Explorer); (g) weekdier (oesterrif, met dank aan South Carolina Department of Natural Resources); (h) echinoderm (broze ster; Larry Zetwoch; Florida Keys National Marine Sanctuary); (i) schaaldieren (kreeft, Dr. James P. McVey, NOAA Sea Grant-programma)