Stijgende watertemperaturen zijn verantwoordelijk voor de accumulatie van een chemische stof genaamd nitriet in mariene omgevingen over de hele wereld, een symptoom van bredere veranderingen in normale biochemische routes in de oceaan die uiteindelijk de voedselwebben van de oceaan kunnen verstoren, Dat blijkt uit nieuw onderzoek van de Universiteit van Georgia.

Nitriet wordt geproduceerd wanneer micro-organismen ammonium consumeren in afvalproducten van meststoffen, gezuiverd afvalwater en dierlijk afval. Te veel nitriet kan de soorten en hoeveelheden eencellige planten die in mariene omgevingen leven veranderen, mogelijk van invloed zijn op de dieren die zich ermee voeden, zei James Hollibaugh, co-auteur van de studie die onlangs is gepubliceerd in Milieuwetenschap en -technologie . Het kan ook leiden tot giftige algenbloei en dode zones creëren waar geen vissen of dieren kunnen leven.

"Stijgende oceaantemperaturen veranderen de manier waarop kustecosystemen - en waarschijnlijk terrestrische ecosystemen, ook - processtikstof, " zei Hollibaugh, Distinguished Research Professor of Marine Sciences in UGA's Franklin College of Arts and Sciences. "Een groot deel van de wereldwijde stikstofcyclus vindt plaats in de kustzone."

Hollibaugh en onderzoeker Sylvia Schaefer vonden midzomerpieken in concentraties van nitriet naast enorme toename van het aantal micro-organismen die het produceren in de kustwateren van Sapelo Island, Georgië, in gegevens die in de loop van acht jaar zijn verzameld. Hoewel de meeste onderzoekers denken dat nitrietaccumulatie een gevolg is van zuurstoftekort in een zeemilieu, Hollibaugh en Schaefer dachten dat er iets anders aan de hand was met de accumulatie.

"Het paradigma dat ik op school leerde, was dat hypoxie, of gebrek aan zuurstof, resulteert in nitrietaccumulatie, ' zei Hollibaugh. 'Maar de kust van Georgia wordt niet hypoxisch. Het paste gewoon niet."

Na het uitvoeren van laboratoriumexperimenten waarbij de eencellige organismen, bekend als Thaumarchaea, werden blootgesteld aan variërende watertemperaturen, de onderzoekers ontdekten dat hogere temperaturen de micro-organismen ertoe aanzetten meer nitriet te produceren.

"De micro-organismen die bij dit proces betrokken zijn, zijn zeer tolerant voor lage zuurstofniveaus, "Zei Schaefer. "Typisch, twee groepen micro-organismen werken nauw met elkaar samen om ammonium om te zetten in nitraat, zodat je helemaal geen nitriet ziet ophopen, maar we ontdekten dat de activiteit van die twee groepen werd ontkoppeld als gevolg van de verhoogde watertemperaturen."

Om te zien of het patroon buiten het eiland bleef, Schaefer en Hollibaugh analyseerden milieumonitoringsgegevens van 270 locaties in de VS, Frankrijk en Bermuda, uiteindelijk bevestigend de relatie tussen hogere temperaturen en nitrietaccumulatie.

Deze afhankelijkheid van temperatuur werd tot nu toe niet gewaardeerd door de onderzoeksgemeenschap, en het kan wijdverbreide gevolgen hebben, zelfs buiten het beheer van de kustwaterkwaliteit, zei Hollibaugh.

"Hetzelfde proces hoewel we er niet specifiek naar hebben gekeken, vindt plaats met betrekking tot het bemesten van grond voor agrarische doeleinden, " zei hij. "Het beïnvloedt boeren en hun efficiënt gebruik van kunstmest - wanneer ze het moeten toepassen en in welke vorm het moet zijn - en uiteindelijk zal veel van die kunstmest in de waterwegen terechtkomen, wat kan leiden tot algenbloei die andere soorten verstikt."

Nitrietophoping kan ook leiden tot meer productie van lachgas, een krachtig broeikasgas dat per molecuul meer effect heeft op klimaatverandering dan kooldioxide, zei Hollibaugh. Dat de productie van lachgas dan de temperatuur op aarde meer doet stijgen, veroorzaakt meer nitrietaccumulatie en het creëren van een positieve feedbacklus.

"Als je op een moeras woont en uitkijkt over het water, je zult het waarschijnlijk niet merken, maar als je van schaaldieren houdt, hou van vissen, zoals recreatieve watersporten, dan doen deze bevindingen er toe, Hollibaugh zei. "De informatie die is verkregen uit monitoringprogramma's, zoals degene die we gebruikten om temperatuur- en nitrietgegevens in het hele land en in andere landen te analyseren, kan niet alleen worden gebruikt om te voorspellen wat er in de toekomst gaat gebeuren en wat de langetermijngevolgen van managementbeslissingen zijn, maar ook om met mogelijke oplossingen voor het probleem te komen. De gegevens die door deze programma's worden verzameld, zijn belangrijk voor een verstandig beheer van onze middelen."