Het verlies aan zuurstof is voornamelijk te wijten aan de opwarming van de aarde en bedreigt de biodiversiteit en de kwaliteit van ons drinkwater.

Dat schrijven onderzoekers in het blad Nature. Ze baseren zich op metingen in bijna 400 zoetwatermeren waarvan de meeste zich in de gematigde klimaatzone bevinden (tussen de 23e en 66e breedtegraad op het noordelijk en zuidelijk halfrond).

Afname
Het onderzoek wijst uit dat het zuurstofniveau in de meren heel snel afneemt – veel sneller dan in de oceanen. Zo blijkt het zuurstofniveau aan het oppervlak sinds 1980 met zo’n 5,5 procent te zijn afgenomen. En op grotere diepte is in dezelfde periode zelfs sprake van een afname van 18,6 procent.

Het is zorgwekkend, zo benadrukt onderzoeker Kevin Rose. “Alle complexe levensvormen zijn afhankelijk van zuurstof (…) En wanneer je zuurstof begint te verliezen, kun je ook soorten kwijt gaan raken.”

Opwarming
Dat de meren zuurstofarmer worden, is volgens de onderzoekers voornamelijk het resultaat van de opwarming van de aarde. De hogere temperaturen zorgen er op verschillende manieren voor dat het water aan het oppervlak en dieper gelegen water zuurstof kwijtraakt. Zo is de afname van het zuurstofniveau in ondiep water vooral het resultaat van de opwarming van het water zelf. “De zuurstofverzadiging, oftewel de hoeveelheid zuurstof die water kan bevatten, daalt als de temperatuur stijgt,” legt Rose uit. Terwijl de temperatuur van het wateroppervlak elk decennium met zo’n 0,38 graden Celsius stijgt, neemt de zuurstofconcentratie elk decennium met zo’n 0,11 milligram per liter af.

Ook in dieper gelegen water neemt de zuurstofconcentratie door de opwarming van de aarde af. Maar daar ligt een iets ander mechanisme aan ten grondslag. Om te begrijpen hoe dat precies zit, moet je allereerst weten dat ook de zuurstof die in diepe wateren zit veelal zijn oorsprong vindt aan het oppervlak. “Zuurstof wordt namelijk geproduceerd door fotosynthetiserende algen en in dieper gelegen water is er niet genoeg licht voor deze algen voorhanden, dus vindt daar ook geen fotosynthese plaats en wordt er ook geen zuurstof geproduceerd,” legt onderzoeker Piet Verburg aan Scientias.nl uit. “De enige manier waarop dieper gelegen water zuurstof kan verkrijgen, is door vermenging met water aan het oppervlak. Maar in een warmer klimaat warmt het water aan het oppervlak veel sneller op dan dieper gelegen wateren. Warm water is lichter dan kouder water en dat betekent dat de dichtheidsverschillen tussen het water aan het oppervlak en het water op grotere diepte, toenemen. En wanneer de dichtheidsverschillen groter worden, vermengen de verschillende waterlagen zich niet meer zo gemakkelijk. “Dan heb je krachtigere winden nodig om die vermenging in meren plaats te laten vinden. Als de winden niet krachtiger worden naarmate de meren opwarmen, betekent het dat er minder vermenging plaatsvindt en de dieper gelegen wateren dus minder zuurstof gaan herbergen. Dit zie je met name in diepe meren, dus in Nederland waar de meeste meren vrij ondiep zijn, is dat niet zo aan de orde. Maar veel Europese meren zijn dieper en daar worden de effecten van klimaatverandering steeds duidelijker.”

Hoger zuurstofgehalte
Zo leidt de opwarming van aan het oppervlak gelegen water er dus op verschillende manieren toe dat het zuurstofgehalte in de meren daalt. Maar er zijn een paar uitzonderingen. Zo kunnen de onderzoekers in hun studie ook meren aanwijzen die – ondanks dat ze ook opwarmen – toch meer zuurstof zijn gaan herbergen. Het blijkt dan met name te gaan om meren die overmatig veel voedingsstoffen aangevoerd krijgen (bijvoorbeeld doordat water afkomstig van bemeste akkers in de meren belandt). Het bevordert – in combinatie met de hogere watertemperaturen – algenbloei, waarbij algen middels fotosynthese grote hoeveelheden zuurstof in het oppervlaktewater brengen. “Deze groep meren is de uitzondering op de regel dat de zuurstofconcentratie afneemt als het water in een warmer klimaat opwarmt,” legt onderzoeker Piet Verburg uit. “Deze meren worden productiever, wat betekent dat er meer algen groeien en algen produceren – net als planten – zuurstof terwijl ze groeien. Normaal gesproken herbergen meren daardoor zoveel zuurstof dat ze oververzadigd raken; ze bevatten dan meer zuurstof dan het water kan bevatten en overtollig zuurstof geven de meren daarop af aan de lucht erboven. Dat gaat echter relatief langzaam, waardoor het water aan het oppervlak toch lang oververzadigd blijft.” Maar deze meren die in ieder geval aan het oppervlak boordevol zuurstof zitten zijn – zoals gezegd – een uitzondering. “In de meeste meren loopt het zuurstofgehalte terug, omdat water dat warmer wordt, minder zuurstof kan herbergen.”

Verlies aan biodiversiteit
Door de bank genomen, neemt het zuurstofgehalte in de meren in gematigd klimaat dus af. “Meren verliezen 2.75 tot 9.3 keer sneller zuurstof dan de oceanen,” aldus Rose. Het heeft gevolgen voor de dieren die in deze meren leven en van zuurstof afhankelijk zijn. Hoewel meren slechts drie procent van het landoppervlak beslaan, herbergen ze een veel groter percentage van de biodiversiteit. En dus hebben we ook veel te verliezen.

Grotere uitstoot
Maar onderzoekers maken zich niet alleen zorgen over de soorten die in deze meren wonen. Ze vrezen ook dat de daling van het zuurstofgehalte – die met een verdere opwarming van de aarde zeer waarschijnlijk verder doorzet – leidt tot een grotere uitstoot van broeikasgassen. Zo wijzen ze erop dat een daling van de zuurstofconcentratie in de meren gunstig is voor bacteriën die gedijen in zuurstofarme omgevingen. Ht gaat dan bijvoorbeeld om bacteriën die het krachtige broeikasgas methaan voortbrengen. De onderzoekers zijn dan ook bang dat een afname van het zuurstofgehalte in meren leidt tot hogere methaanconcentraties in de atmosfeer.

Drinkwater
Ten slotte zijn er ook zorgen over de kwaliteit van ons drinkwater (dat ook juist dankzij een vrij hoog zuurstofgehalte zo lekker fris smaakt). “Als het zuurstofgehalte in dieper gelegen wateren naar nul zakt en de zuurstof dus compleet verdwijnt, verandert de chemie tussen het sediment en het water en dat resulteert in het vrijkomen van fosfor en metalen,” aldus Verburg. “Dat kan een effect hebben op drinkwater, zeker als fosfor de algenbloei een extra impuls geeft.”

Al met al is er dus nogal wat reden tot zorg. “Onderzoek heeft aangetoond dat het zuurstofniveau in de oceanen snel afneemt,” aldus onderzoeker Curt Breneman. “Deze studie laat nu zien dat het probleem in zoete wateren nog veel groter is en onze drinkwatervoorraad en de delicate balans die de complexe ecosystemen in zoetwater doet gedijen, bedreigt.” De onderzoekers hopen dat hun studie mensen wakker schudt en aanzet tot actie. Want hoewel er de afgelopen jaren al veel maatregelen zijn getroffen om de aanvoer van overtollige voedingsstoffen en daarmee de algenbloei en zuurstofverlies in diepe wateren te bestrijden, laat dit onderzoek zien dat er meer werk aan de winkel is. “Onze resultaten suggereren dat er rigoureuze maatregelen nodig zijn om de effecten van veranderingen in het klimaat en landgebruik tegen te gaan.” Maar wat kunnen we dan heel concreet doen? “De oplossingen zijn niet eenvoudig,” stelt Verburg. “In sommige meren wordt het water kunstmatig vermengd om de hoeveelheid zuurstof in diepe wateren te vergroten. Maar in de meeste meren is dat veel te duur. De enige oplossingen zijn het wereldwijd reduceren van de CO2-uitstoot en op lokaal niveau het reduceren van de voedingsstoffen die in meren belanden.”