Oceaanverzuring is het proces waarbij de oceanen van onze planeet zuurder worden als gevolg van de wereldwijde toename van kooldioxide-emissies.
Sinds de industriële revolutie hebben de oceanen op aarde naar schatting meer dan een kwart van de atmosferische kooldioxide (CO2) geabsorbeerd die vrijkomt bij de verbranding van fossiele brandstoffen. Eenmaal in de oceaan ondergaat het opgeloste kooldioxide een reeks chemische reacties die de concentratie van waterstofionen verhogen en tegelijkertijd de pH-waarde van de oceaan en de carbonaatmineralen verlagen – een proces dat verzuring van de oceaan wordt genoemd.
Uit onderzoek is gebleken dat verzuring van de oceaan dramatische gevolgen kan hebben voor het leven in zee en voor gemeenschappen die voor hun levensonderhoud afhankelijk zijn van de hulpbronnen van onze oceanen.
Wat veroorzaakt verzuring van de oceaan?
Wanneer kooldioxide uit de atmosfeer in zeewater wordt opgelost, vormt het koolzuur en komen waterstofionen vrij. De zuurgraad of alkaliteit wordt bepaald door het aantal waterstofionen (H+) dat in het water is opgelost en wordt gemeten met de pH-schaal. Deze waterstofionen binden zich met beschikbare carbonaationen (CO3-) om bicarbonaat (HCO3-) te vormen, waardoor het beschikbare carbonaat in de oceanen uitgeput raakt. Dat is een groot probleem, want minder carbonaat in de oceanen maakt het voor verkalkende wezens zoals koralen, schelpdieren, zee-egels of plankton moeilijker om hun calciumcarbonaat (CaCO3) schelpen of skeletten te vormen.
“Op dit moment brengen we ongeveer 10 miljard ton koolstof per jaar in de atmosfeer en ruwweg twee en een half miljard ton daarvan komt in de oceaan terecht,” vertelde Scott Doney, een professor in de milieuwetenschappen aan de Universiteit van Virginia, aan Live Science.
Sinds het begin van de industrialisatie, meer dan 200 jaar geleden, is de pH van het oppervlaktewater van de oceanen met 0,1 eenheid gedaald. Dit lijkt misschien niet veel, maar pH is logaritmisch, wat betekent dat elke eenheid een tienvoudige toename in zuurgraad betekent. Die 0,1 komt neer op een toename van de zuurgraad met ongeveer 30%. Volgens schattingen van de Intergouvernementele Werkgroep inzake Klimaatverandering kan de pH aan het eind van deze eeuw met 0,4 eenheden zijn gedaald als de mondiale emissies op de oude voet doorgaan.
Onderzoekers hebben zelfs ontdekt dat onze oceanen sneller verzuren dan ooit in de afgelopen 300 miljoen jaar – een periode die vier massa-extincties omvat.
“Al in de jaren vijftig waren mensen bezorgd dat de oceaan al die koolstof zou opnemen,” zei Doney. “We wisten dat dit de chemie van het zeewater zou veranderen, maar we wisten pas eind jaren ’90 hoe gevoelig organismen waren voor oceaanverzuring.”
Wat oceaanverzuring doet met koraal en ander zeeleven
Veel van de organismen die het gevoeligst zijn voor oceaanverzuring, vormen helaas de basis van het ecologische voedselweb in oceaanomgevingen. Het bedreigen van deze soorten brengt nog meer zeeleven in gevaar, en daarmee ook de gemeenschappen die afhankelijk zijn van de ooit overvloedige hulpbronnen van de oceaan. Dieren zoals koralen, die al bedreigd worden door de stijgende oceaantemperaturen, lopen nog meer risico door de verzuring van de oceanen. Studies hebben aangetoond dat de toenemende verzuring van de oceaan een negatieve invloed heeft op het vermogen van veel koraalsoorten om hun calciumskeletten te laten groeien.
Aan de andere kant hebben studies aangetoond dat piepklein, verkalkend fytoplankton, coccolithoforen genaamd, tijdelijk profiteren van het veranderende klimaat. Deze eencellige plantachtige beestjes leven in overvloed in de bovenste lagen van de oceanen op aarde en nemen door fotosynthese zonlicht en kooldioxide op. Coccolithoforen staan bekend om de prachtige en ingewikkelde microscopische pantserplaatjes die ze vormen van calciumcarbonaat, de zogenaamde coccolieten. De kleine algen zijn de voornaamste kalkvormers in onze oceanen en leveren een belangrijke bijdrage aan de koolstofcyclus van de aarde. Wanneer coccolithoforen sterven, zinken hun calcietschillen naar de zeebodem en zetten daar koolstof af.
“In de afgelopen decennia heeft de toename van kooldioxide coccolithoforen verschillend bevoordeeld, omdat hun fotosynthetisch systeem nog niet verzadigd was, en die extra energie werd vertaald in hogere groeisnelheden,” zei Sara Rivero-Calle, een onderzoeker aan het Centrum voor Mariene Wetenschappen aan de Universiteit van North Carolina, Wilmington. “Maar zodra het kooldioxideniveau een bepaalde drempel bereikt, zal hun groeisnelheid niet meer toenemen omdat ze meer energie zullen moeten omleiden in verkalking in plaats van groei en deling. In dat opzicht verschillen coccolithoforen niet veel van andere kalkvormers – de lage pH-waarde die gepaard gaat met verzuring van de oceaan zal het voor hen uiteindelijk moeilijker maken om te verkalken.”
Hoe beïnvloedt oceaanverzuring de mens?
“Koralen zijn wat we noemen een funderende soort, omdat zij de habitat genereren waarin andere organismen leven. Als de koralen verschuiven of veranderen, heeft dat gevolgen voor iedereen,” zei Doney. En dat geldt ook voor de mens.
“Koralen zijn vooral belangrijk voor de ontwikkelingslanden. Veel kleine kust- en eilandnaties zijn afhankelijk van koraalriffen voor hun voedselvoorziening en de inkomsten die ze genereren door recreatie en toerisme,” zei hij. “De aanwezigheid van koralen beschermt hun kusten ook tegen stormen en golven, dus als deze riffen beginnen te eroderen, neemt die bescherming af.”
De effecten van oceaanverzuring zijn niet gelijk. Sommige regio’s en organismen zullen in sterkere mate en sneller worden getroffen dan andere. Veel kustwateren ondervinden nu al de negatieve effecten van oceaanverzuring. Rivieren kunnen vervuild en zuurder water naar kustgebieden brengen, waardoor de druk op de kustgebieden toeneemt. Oceaanopwellingen, waarbij stromingen kouder water met hogere concentraties kooldioxide uit de diepten van de oceaan naar het oppervlak brengen, vergroten ook de effecten van oceaanverzuring in de kustwateren.
Gerelateerd: Buiten schelpdieren, oceaanverzuring is slecht voor mensen (Op-Ed)
De Pacific Northwest en noordoostelijke Atlantische kusten van de Verenigde Staten lopen vooral risico, zei Doney. Deze regio’s hebben een schelpdierindustrie die miljoenen dollars waard is en die de gevolgen van plaatselijke verzuring uit de eerste hand ondervindt. Oesterkwekerijen in het noordwesten van de Stille Oceaan hebben te kampen gehad met grote productiestoringen nadat miljarden oesterlarven door de verzuring van de oceaan waren opgelost. Ook de wilde zalmvisserij kan in gevaar komen, omdat de schelpen van kleine zeeslakken, pteropoden genaamd (een belangrijke voedselbron voor jonge zalm), oplossen in zure omstandigheden.
Of je nu een microscopisch fytoplankton van de zee bent of een mens die van het land houdt, het is zeer waarschijnlijk dat oceaanverzuring je leven op de lange termijn zal beïnvloeden. Het slechte nieuws is dat onze oceanen steeds zuurder zullen worden naarmate de wereldwijde uitstoot van kooldioxide voortgaat.
“In het beste geval stabiliseren we onze koolstofuitstoot. Op dit moment zitten we op ongeveer 410 deeltjes per miljoen kooldioxide in onze atmosfeer,” zei Doney – een niveau waarop de verzuring van de oceanen zich uiteindelijk zou stabiliseren. “Het ergste geval is dat we de koolstofuitstoot niet vertragen en de verzuring blijft toenemen,” zei hij. “Er zal een drempel zijn die ecosystemen zullen bereiken waar ze het niet meer kunnen bijbenen.”