De chemiehuishouding van de oceanen is van vitaal belang in het klimaatdebat, vindt onderzoeker Scott Doney van het Woods Hole Oceanographic Institute. Klimaatverandering en milieuvervuiling door het gebruik van fossiele brandstoffen, kunstmest en de chemische industrie hebben dramatische gevolgen voor het leven in zee. Hij maakt in Science deze week de balans op.

De oceanen spelen een cruciale rol in de wereldwijde biochemische kringloop van onder meer koolstof, stikstof, fosfor, silicium en diverse andere biologisch actieve elementen en chemische stoffen. De massale wereldwijde industrialisering geeft zoveel uitstoot van chemische stoffen dat het deze natuurlijke kringloop verstoort, zowel in lokale kustwateren als op open zee. Er is volgens Doney zelfs al een punt bereikt waarop de chemische verstoring door de mens de natuurlijke biochemische processen in de oceanen overschaduwt.

Massasterfte
In de biochemische kringloop is een cruciale rol weggelegd voor fytoplankton, aan het wateroppervlak, dat via fotosynthese CO2 uit de lucht omzet in zuurstof. Hoe snel ze groeien wordt onder meer bepaald door temperatuur, licht en een beperkte hoeveelheid voedingsstoffen, zoals stikstof, fosfor en ijzer. Een deel van de afstervende fytoplankton zinkt en vormt voedsel voor microben en ongewervelde dieren. Dat biologische consumptieproces werkt prima als de aan- en afvoer van voedingsstoffen in balans is, maar die wordt ernstig door de mens verstoord.

De hoeveelheid CO2 in de atmosfeer is sinds het begin van de industriële revolutie gestegen van 280 naar 388 ppm in 2010. De hoeveelheid reactieve stikstof, fosfor en kwik die de mens jaarlijks de atmosfeer en hydrosfeer in pompt zijn twee tot drie keer groter dan uit natuurlijke bronnen. En door grote hoeveelheden CO2 in de lucht en stikstof en fosfor in het water kan de hoeveelheid plankton enorm toenemen.

Veel plankton betekent ook veel planktonsterfte; grote hoeveelheden zinkende en rottende biomassa. Hierdoor ontstaan zuurstofloze gebieden in zee, waar massale sterfte van vissen en ongewervelde dieren kan optreden. Wereldwijd zijn er nu al meer dan vierhonderd van deze death zones, met een totale oppervlakte van meer dan 245 duizend vierkante kilometer.

Zure oceanen
Door de mens uitgestoten CO2 leidt bovendien tot verzuring van de oceanen. De pH-waarde is sinds de industriële revolutie al afgenomen met gemiddeld 0,1. Volgens Doney zal deze eeuw een verdere daling met 0,2 tot 0,3 doorzetten, als het gebruik van fossiele brandstoffen niet gigantisch wordt verminderd. De effecten daarvan zijn divers; van verdwalende vissen tot inktvissen die geen zuurstof meer kunnen opnemen.

Een ernstig gevolg van de verzuring is dat er minder calciumcarbonaat in de oceaan zal zijn. Onder meer koraal en weekdieren hebben mineralen van calciumcarbonaat nodig voor de groei van schelpen en skeletten. Doney voorspelt dat het in het oppervlaktewater aan de polen mis gaat wanneer de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer 400 tot 450 ppm voor de noordpool en 550 tot 600 ppm voor de zuidpool bereikt. Het gemiddelde cruciale niveau waarop koralen wereldwijd zullen afbreken in plaats van groeien wordt geschat op 550 ppm.

De snelheid waarmee de oceanen verzuren en de hoeveelheid calciumcarbonaat afneemt, liggen nu een factor dertig tot honderd hoger dan in het recente geologische verleden. Deze verstoring van de chemische oceaanhuishouding zal volgens Doney eeuwen tot millennia duren om te herstellen. En dat kan überhaupt alleen als de mens overstapt naar een duurzamere manier van leven.

Olieramp
Doney wijst bovendien op het gevaar van de verspreiding van giftige chemische stoffen, bijvoorbeeld afkomstig van lokale olielekkages zoals nu in de Golf van Mexico, door het hele oceaanstelsel. Ook ogenschijnlijk ongerepte natuur wordt geleidelijk besmet, waardoor mensen uiteindelijk zwaar vervuilde vissen op hun bord krijgen. Althans, als er nog vis over is tegen die tijd.

Een groot gevaar is bovendien het massale gebruik van giftige stoffen, zoals bepaalde pesticiden en brandvertragende middelen, die in de Westerse wereld zijn uitgebannen, maar in de Derde Wereld gretig aftrek vinden. En wat te denken van alle giftige metalen die door onverantwoorde sloop van oude computers en andere elektronica in ontwikkelingslanden grondwater en rivieren in sijpelt.

Een beter begrip van de menselijke impact op de biochemische kringloop van de oceaan is volgens Doney van vitaal belang, wil de wetenschap het publiek en beleidsmakers overtuigen van de rampzalige toekomst die onze planeet te wachten staat.

Paul Schilperoord

Scott C. Doney, ‘The Growing Human Footprint on Coastal and Open-Ocean Biogeochemistry’, in Science, 18 juni 2010