Effecten van toenemende warmte en CO2 op het leven in zee Jack Middelburg Universiteit Utrecht Darwin Centrum voor Biogeologie Netherlands Earth System Science Centre 21 Oktober 2014 KNAW Oceaan in hoge kooldioxide wereld 1. Versterkt broeikaseffect en opwarming Presentatie Henk Dijkstra 2. Oceaan verzuring: het andere CO2 probleem Presentatie Hein de Baar Toekomstige Oceaan: • Warmer en zuurstof armer • Verzuurd Opwarming en Ecosystemen • Directe effecten: – Fysica: stratificatie en circulatie – Chemie: oplosbaarheid van zuurstof – Biologie: fysiologie van organismen • Indirecte effecten op biologie: – Verandering in algengroei – Zuurstofarme zones – Interacties tussen organismen Verandering in Algengroei? 1 % global decline per year Opwarmen geeft meer stratificatie: • Hoge breedtegraden: positief effect want licht gelimiteerd • Lage breedtegraden: negatief effect want voedingsstoffen gelimiteerd Boyce et al. Nature (2010) Zuurstof @ 400 m diepte in de oceaan Zuurstof vanaf 1960 •Jaarlijks een afname van 0.09 to 0.34 μM per year. •De zuurstofarme zone (blauw) is breder en intenser (donker blauw) geworden •Meeste hogere organismen hebben problemen bij overgang blauw/lichtblauw. •Micro-organismen worden belangrijker. Stramma et al. 2008 Veranderende interacties tussen organismen: Experimenteel bewijs Opwarming: Wohlers J et al. PNAS 2009 •Klein effect op algengroei •Meer energie gaat naar micro-organismen en minder naar hogere organismen (vissen) •Minder export van organisch materiaal naar diepzee Oceaan verzuring Toename: • CO2 • HCO3- Afname: • CO32Toename: • H+ (verzuring) Biologische Consequenties • Toename H+ – Beschikbaarheid essentiële metalen voor algen – Demping/voortplanting geluid in oceaan: onderwater geluid • Afname CO32- – Invloed op CaCO3 evenwichten en dus vorming van kalk door organismen • Toename CO2 & HCO3- – Substraat voor primaire producenten (algen, zeegras, etc) Geluid in toekomstige oceaan • Geluid demping hangt af van pH (MgSO4, boraat complexen) • 0.3 pH afname, impliceert ongeveer 40 % afname in demping lage tonen • Consequenties onderwatergeluid Kalk vorming: CO32- beschikbaarheid is essentieel Evenwicht: Ca2+ + CO32- = CaCO3 W= [Ca2+] x [CO32-] Koplosbaarheid W> 1: kalk neerslag W< 1: kalk lost op Twee soorten kalk: Calciet (minder oplosbaar) Aragoniet (meer oplosbaar) Organismen vormen kalk in de zee kalkvorming Afname verzadigingsgraad W door oceaan verzuring Verwachting afname kalkvorming Observaties variabel Verzadigingsgraad zeewater Ries et al., 2009 Oceaan verzuring publicaties Synthese door Meta Analyse - + + - Kalkvorming neemt af Hendriks et al. (2010) Kalkvorming neemt af Bivalven Overleving Activiteit Groei Kalkvorming Coccolieten Koraal Kalkvorming en oceaan verzuring • Aragoniet versus calciet: – Aragoniet vormende organismen (koraal, pteropoden) zijn gevoeliger • Planten/algen versus dieren: – Calcificatie kost energie. • Dieren: beschikbaarheid voedsel • Algen: netto effect hangt af van stimulatie primaire produktie en afname verzadigingsgraad door oceaan verzuring CO2 stimuleert algen en zeegras Cyanobacteria Algen Zeegras Overleving Activiteit Groei Kalkvorming Hendriks et al. (2010) Schelpdier productie neemt af Bij 740 ppmv CO2: •10 % oester schelp afname •25 % mossel schelp afname 10 miljard € omzet wereldwijd Gazeau et al. (2007) Koudwater koraal • Extensieve koraalriffen in donker, koud water • Pas twee decades studie • Biodiversiteit “hotspot” • Vis rijk • 2000: kalkvorming OK • 2100: 65% in corrosief water • Oplossen koraal fundament Hoe sterk is bewijs? • CO2 toename in atmosfeer is spijkerhard • Oceaan verzuring gemeten is identiek aan thermodynamische voorspelling • Biologische effecten tijdens korte, gecontroleerde experimenten zijn evident • Maar….. – Lange termijn – Grote schaal Coccolieten • Laboratorium studies: coccolieten vormen minder kalk en worden meestal kleiner • Veld studies: coccoliet massa hangt af van carbonaat concentratie en dus van oceaan verzuring Beaufort et al. (2011) Natuurlijke CO2 bronnen Normaal, pH = 8.2 pH = 7.3-7.6 • Zeegras verliest kalk neerslag • Geen juvenile slakken • Erosie van volwassen slakken in CO2 rijk water • 30% minder biodiversiteit Hall-Spencer et al. (2008) Natuurlijke CO2 bronnen pH 8.1 7.9 • Verlies aan biodiversiteit – Soorten – Habitats • 30% minder kalk • Zeegras groeit beter <7.7 Fabricius et al (2011) Toekomstige Oceaan • Warmer – minder zuurstof • Verzuurd: – meer H+, CO2, HCO3– minder CO32- • Warmer EN verzuurd – Experimenten met meerdere variabelen – Geologische informatie (presentatie Appy Sluijs)
© Copyright 2024 ExpyDoc
