Koraalriffen ten dode opgeschreven ?

Verontrustend nieuws vanuit Australië en Japan.  Nog nooit is er zoveel koraal gestorven in beide landen als het afgelopen jaar (2016). 

In Australië is vooral het noordelijke deel van het Groot Barrièrerif hard getroffen.  Het gaat om een 700 kilometer lange sectie, ten noorden van Port Douglas, waar volgens onderzoekers van de James Cook Universiteit maar liefst 67 procent van het koraal in ondiep water de afgelopen acht tot negen maanden is doodgegaan. In Japan is vooral de Sekisei-lagune zwaar getroffen. Op 35 meetpunten is maar liefst 70,1% van het koraal gestorven.  Het wordt overwoekerd door algen en is donkerbruin geworden.

Figuur: Situering van het Groot Barrièrerif (kaart & satellietbeeld - bron: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wikitravel_QLD_Map.jpg  CC BY; https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b6/Phytoplanton_Bloom_in_the_Great_Barrier_Reef.jpg CC BY)

Figuur: De Sekisei-lagune in betere tijden (bron: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ISS005-E-10686_Sekisei_Lagoon.jpg CC BY)

De oorzaak van dit alles is de mens, die er onrechtstreeks heeft voor gezorgd dat er steeds meer CO2 in de atmosfeer zit.  Die toename zwengelt fundamentele en gevaarlijke veranderingen aan in het chemisch evenwicht van de oceanen en de mariene ecosystemen.  De chemische omstandigheden in de oceanen zijn op dit moment al meer extreem geworden dan ze gedurende miljoenen jaren ooit waren.

Samen met de wereldwijde opwarming noemt men de verzuring van de oceanen wel eens ‘de kwaadaardige tweeling’.  Oceaanwater verzuurt wanneer het CO2 dat vrijkomt via verbranding van fossiele reserves en andere menselijke activiteiten rechtstreeks de oceanen ingaat.  Als CO2 oplost in de oceanen wordt in eerste instantie koolzuur (H2CO3) gevormd, dat echter snel uiteenvalt in het zogenaamde bicarbonaat-ion (HCO3) en een waterstof-ion (H+).

CO2 (kooldioxide) + H2O (water) ↔ H2CO3 (koolzuur)


H2CO3 (koolzuur) ↔ HCO3 (bicarbonaat-ion) + H+ (waterstof-ion)

De toename van de concentratie aan waterstof-ionen zorgt ervoor dat de pH daalt. Er is echter nog een derde reactie in het spel.  Het bicarbonaat-ion kan uiteenvallen in een zogenaamd carbonaat-ion (CO32-) en opnieuw een waterstof-ion.

HCO3 (bicarbonaat-ion) ↔ CO32- (carbonaat-ion) + H+ (waterstofion)

De dubbele pijl in de reactievergelijkingen geeft aan dat er sprake is van een evenwicht.  De ligging van deze evenwichten en dus van de verhouding in de concentraties van de verbindingen is van vele zaken afhankelijk, zoals de druk in het water, de temperatuur en het zoutgehalte.  De verhouding van de concentraties van CO2, HCO3 en CO32- in zeewater als functie van de pH wordt weergegeven in een zogenaamde Bjerrum plot. 

Figuur: Bjerrumplot of de verhouding van de concentraties van CO2, HCO3 en CO32- in zeewater als functie van de pH (bron: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carbonate_system_of_seawater.svg CC BY)

Een gevolg van de toename van de CO2 concentratie in de atmosfeer is dat de zuurgraad in de oceanen stijgt, en daardoor ook de concentratie aan carbonaat-ionen daalt (zie Bjerrum plot).

Veel zeeorganismen maken echter een kalkskelet aan dat bestaat uit calciumcarbonaat (CaCO3), dat gepaard gaat met volgende reactie:

Ca2+ (calcium-ion) + CO32- (carbonaat-ion) ↔ CaCO3 (calciumcarbonaat)

Dit kan dus een dramatische impact hebben op vele vormen van marien leven.  Immers, geen carbonaat-ionen = geen levende wezens met een pantser of een skelet dat opgebouwd is uit calciumcarbonaat (zoals bijv. koraal, weekdieren en stekelhuidigen).  De verzuring kan ook de voortplanting van planktonsoorten verstoren.  Dat is bijzonder ernstig, omdat plankton een vitaal onderdeel is van het voedselweb waarvan vissen en de meeste andere vormen van zeeleven uiteindelijk afhangen.

Er zijn sterke aanwijzingen dat ook in het verleden de oceanen op bepaalde momenten verzuurd zijn.  Tijdens minstens twee van de perioden waarin het leven op aarde op grote schaal verdween, betekende de verzuring voor vele soorten toen meer dan waarschijnlijk de doodsteek.  Vergelijken we met de toestand in het pre-industriële tijdperk, dan zien we dat de gemiddelde zuurtegraad (pH) van de oppervlaktelagen van de oceanen in deze korte periode (ongeveer 250 jaar) met 0,1 eenheden gedaald is (van 8,2 naar 8,1).  Bovendien begint het koolzuur nu ook te zinken naar dieper water, zodat ook de diepzee niet langer gespaard blijft van een dalende pH.  Verdere verzuring hangt af van de hoeveelheid CO2 die de mens in de toekomst blijft uitstoten.  De vooruitzichten zijn alvast niet erg goed. Een aantal berekende projecties geven aan dat het oceaanwater tegen 2100 met nog eens 0,3 tot 0,4 pH-eenheden verzuurd zal zijn.

 

Wat is nu het precieze verband tussen temperatuur, verbleking, ziekte en het afsterven van het koraal?  In de oppervlakkige slijmlaag huizen tal van bacteriënsoorten die in normale omstandigheden de ‘gezondheid’ van het koraal garanderen.  Veel van die bacteriën produceren antibiotica die de aanvallen van allerlei ziekteverwekkers helpen afslaan.

Maar wanneer het koraal onder druk komt te staan – bijvoorbeeld wanneer de temperatuur stijgt – dan treden er drastische veranderingen op in de bacteriëngemeenschap.  ‘Gewone’ soorten nemen in aantal af en ziekteverwekkers nemen hun plaats in.

Slechts wanneer de omgeving voor de ziekteverwekkers weer extreem ongunstig wordt, kunnen de weldoende bacteriën hun heerschappij heroveren en hun oude rol van beschermers van het koraal weer opnemen.  Voor tal van koralen in het noordoosten van het Caraïbische gebied die in 2005 een harde klap kregen door de opwarming van het water kwam de redding helaas te laat.

De onderzoekers vermoeden dat het noordelijke deel van het Great Barrier Reef zeker tien tot vijftien jaar nodig heeft om het koraal dat verloren is gegaan, weer terug te krijgen.  Ze zijn echter bang dat hoge temperaturen en de daaruit voortvloeiende verbleking van koraal binnen tien tot vijftien jaar opnieuw toeslaan en het herstel van het rif belemmeren.  Neem zeker eens een kijkje op https://www.coralcoe.org.au/coral-bleaching-map .

Figuur: Verbleekt koraal bij het Reiger Rif in het Groot Barrièrerif (bron: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/21/Bleachedcoral.jpg CC BY)

Terwijl het noorden van het Great Barrier Reef er dus slecht aan toe is, gaat het in het zuiden gelukkig beter.  Gemiddeld is zes procent van de verbleekte koralen in het centrale deel van het rif in 2016 doodgedaan, tegenover 1 procent van de verbleekte koralen in het zuiden.  De koralen hebben nu hun levendige kleuren teruggekregen en zijn in goede staat.

Toch vonden de onderzoekers in het noordelijke deel van het Great Barrier Reef een sprankeltje hoop.  En wel in de vorm van het Groot Barrièrerif Marine Park, waar veel minder koraal doodging dan in de rest van het noordelijke deel van het rif.  Vermoedelijk werden deze riffen deels beschermd tegen de warmte door het opwellen van koeler water uit de Koraalzee.

Figuur: Een gezond deel van het Groot Barrièrerif Marine Park (bron: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9c/Great_barrier_reef.JPG CCBY)

Laat ons echter hopen dat het noordelijk deel opnieuw kan floreren als nooit tevoren.  Wil je bovendien meer weten over mariene biodiversiteit, verwijzen we je graag door naar ons Mens dossier nr 77 (Mariene biodiversiteit) en 90 (de valstrikken van het klimaatdebat)

Geplaatst door Kristof op 05/02/2017 om 21:20