Extra voedingsstoffen intensiveren dode zones in oceanen

Van Kemenade en collega’s keken naar boorkernen die al in 1997 uit de bodem van de Stille Oceaan werden gehaald, voor de kust van Californië. “Daar ligt een heel interessante, natuurlijke ‘dode zone’, die door specifieke oceaanstromen van de polen en van de evenaar relatief zuurstofloos is”, vertelt Van Kemenade. “Door te kijken hoe die zuurstofloosheid in de afgelopen 2,5 miljoen jaar samenhing met warmere en koudere periodes, wilden we leren hoe die zuurstofloosheid zich ook in de toekomst kan ontwikkelen onder invloed van het veranderende klimaat.”

Warmer of voedselrijker

Zuurstofloosheid kan ontstaan doordat het water warmer wordt. Warmer water kan immers minder opgeloste gassen vasthouden. Door de huidige opwarming van de oceanen bevatten die nu al 2 procent minder zuurstof dan een halve eeuw geleden. Maar zuurstofloosheid kan ook ontstaan door toevoer van voedingsstoffen, legt Van Kemenade uit. “Extra stikstof zorgt voor extra groei van algen. In eerste instantie produceren al die plantjes in de bovenste laag van het water zuurstof, maar wanneer ze doodgaan en op de bodem van de oceaan door bacteriën worden ‘opgegeten’, wordt er per saldo meer zuurstof verbruikt dan geproduceerd.”

Fossiele moleculen

Voor haar reconstructie van de zuurstofgehalten maakte Van Kemenade gebruik van een heel specifiek molecule uit de boorkern. “Een aparte groep bacteriën kan onder zuurstofloze condities stikstofverbindingen afbreken. Die zogeheten anammox-bacteriën produceren daarbij heel bijzondere moleculen, ladderanen. Die moeten de cel beschermen tegen de extreem reactieve tussenproducten van dat chemische proces. Een bijkomend voordeel voor ons als onderzoekers is dat we die karakteristieke ladderanen letterlijk honderdduizenden jaren later nog kunnen terugvinden, als sporen van deze bacteriële processen onder zuurstofloze condities.

Vooral voedingsstoffen

Waar Van Kemenade had verwacht dat ze de zuurstofloze condities in het geschiedenisboek van de oceaanbodem misschien op en neer zou zien gaan met warmere en koudere periodes uit het verleden, zag ze dat de ladderanen zowel in de ijstijden als in de interglacialen vrij veel voorkwamen. “Voor deze specifieke plek moeten we dus concluderen dat zuurstofloosheid niet alleen samenhing met de schommelingen in de temperatuur, maar vooral ook met de hoeveelheid voedingsstoffen in het water”, aldus Van Kemenade.

Eerste ervaring

Dit onderzoek was één van de eerste die op deze schaal gebruik maakte van de informatie uit ladderanen. “We mogen de resultaten dus ook zeker niet meteen vertalen naar alle zeeën waar zuurstofloze condities kunnen ontstaan”, waarschuwt Van Kemenade. “Tegelijk is het wel een waarschuwing dat extra voedingsstoffen in het water grote problemen kunnen veroorzaken voor de biodiversiteit in de oceanen. Zuurstofloze condities kunnen grote gevolgen hebben voor het ecosysteem, maar bijvoorbeeld ook voor de visserij.”

Meer informatie

• Het artikel Loss of nitrogen via anaerobic ammonium oxidation (anammox) in the California Current system during the late Quaternary is gepubliceerd in het tijdschrift Biogeosciences.

Tekst en foto: NIOZ