Opwarming oceanen leidt tot chaos in het plankton

Chaos bij plankton

Publication date: 19-01-2006

Chaos bij plankton
Door opwarming van de bovenlaag van de oceanen worden minder voedingsstoffen aangevoerd uit de diepere lagen. Dit leidt tot chaos in het plankton, zo ontdekten wetenschappers van de Universiteit van Amsterdam, het Centrum voor Wiskunde en Informatica en de Universiteit van Hawaii. In Nature van 19 januari 2006 tonen zij met behulp van geavanceerde computersimulaties aan dat de planktongroei sterk gaat fluctueren als de aanvoer van voedingsstoffen afneemt. Dit kan negatieve gevolgen hebben voor de voedselketens van de oceanen en voor de opname van het broeikasgas koolstofdioxide in de oceanen.

Plankton speelt een belangrijke rol in onze oceanen. Het vormt de basis voor de voedselketens in zee. Bovendien neemt fytoplankton (microscopisch kleine algjes) tijdens de fotosynthese het broeikasgas koolstofdioxide op. De oceanen beslaan ruim 70% van het aardoppervlak. De opname van koolstofdioxide door fytoplankton over deze uitgestrekte oppervlakte beperkt de toename van dit gas in de atmosfeer. De groei van fytoplankton is afhankelijk van licht en van voedingsstoffen zoals stikstof en fosfaat, die uit diepe oceaanlagen worden aangevoerd en langzaam worden gemengd met de bovenlagen. In grote delen van de oceanen zit het meeste fytoplankton bijna 100 meter diep. Op deze diepte groeit het fytoplankton goed, omdat er nog voldoende licht van boven komt en er voldoende voedingsstoffen uit de diepere lagen worden aangevoerd.

Sterkere gelaagdheid
Echter, opwarming van de bovenlaag van de oceanen leidt tot minder menging van het oceaanwater. Iedereen die wel eens in open water zwemt, weet dat de bovenlaag van het water lekker warm kan zijn, maar dat het water daaronder vaak een stuk kouder is. Warm water drijft op koud water. Hoe groter het temperatuurverschil tussen de twee waterlagen, des te geringer de menging van chemische- en voedingsstoffen tussen deze twee waterlagen. Opwarming van de oceanen als gevolg van klimaatsverandering leidt tot een sterkere gelaagdheid van het oceaanwater, en daardoor tot minder menging van voedingsstoffen.

Wat betekent dit voor de groei van het plankton? Deze vraag werd onderzocht door prof.dr. Jef Huisman van het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (IBED) van de Universiteit van Amsterdam in samenwerking met drs. Nga Pham Thi en dr. Ben Sommeijer van het Centrum voor Wiskunde en Informatica (CWI), een aan NWO gelieerd onderzoeksinstituut. Zij ontwikkelden geavanceerde computersimulaties waarmee de menging van voedingsstoffen en de groei en menging van het plankton kan worden bestudeerd. De computerberekeningen geven aan dat de planktongroei sterk gaat fluctueren als de menging van voedingsstoffen afneemt. Deze voorspelling kwam volkomen onverwacht, en is in strijd met het gangbare idee dat het diepe plankton van de oceanen een zeer stabiel systeem vormt.

Hawaii
Daarom vergeleken de onderzoekers hun berekeningen met lange-termijnonderzoek aan het plankton in het subtropische deel van de Stille Oceaan, uitgevoerd door prof. dr. David Karl van de Universiteit van Hawaii. Bij Hawaii is de oceaan sterk gelaagd, waardoor er weinig voedingsstoffen worden aangevoerd naar de bovenlaag van de oceaan. Inderdaad blijkt de planktongroei in dit deel van de Stille Oceaan fluctuaties te vertonen die goed overeenkomen met de Amsterdamse computervoorspellingen. Afname van de stabiliteit van het plankton, door opwarming van de oceanen, kan leiden tot minder voedselproductie van de oceanen en een geringere opname van het broeikasgas koolstofdioxide.

Het onderzoek - dat is gefinancierd door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), het Nederlandse BSIK/BRICKS project, de Amerikaanse National Science Foundation (NSF) en de Gordon and Betty Moore Foundation - wordt gepubliceerd op 19 januari 2006 in Nature: Reduced mixing generates oscillations and chaos in the oceanic deep chlorophyll maximum, www.nature.com/nature/.

Auteurs
Prof.dr. Jef Huisman, Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (IBED), Universiteit van Amsterdam
Drs. Nga Pham Thi & Dr. Ben Sommeijer, Centrum voor Wiskunde en Informatica (CWI), Amsterdam
Prof.dr. David M. Karl, School of Ocean and Earth Sciences and Technology, University of Hawaii, USA.

Illustraties van de plankton oscillaties zijn te vinden op de Nature website in pdf en HTML