Ecologen weten al lang dat vervuiling door landbouw en riolering kan leiden tot een laag zuurstofgehalte en vissterfte in rivieren. Een studie die vandaag is gepubliceerd in Natuurcommunicatie meldt dat afval van nijlpaarden een soortgelijk effect kan hebben in de Mara-rivier in Afrika, die door het wereldberoemde Maasai Mara National Reserve van Kenia loopt, thuis voor meer dan 4, 000 nijlpaarden.

Co-auteur Emma Rosi, een zoetwaterecoloog aan het Cary Institute of Ecosystem Studies, verklaart, "Samen, de inwonende nijlpaarden van de Mara voegen er ongeveer 8 toe, Elke dag komt er 500 kg – of 9,3 ton – gedeeltelijk verteerd plantaardig materiaal in de rivier. We waren geïnteresseerd in hoe deze massale toestroom van organisch materiaal en voedingsstoffen het waterleven beïnvloedde."

Nijlpaarden brengen hun nachten door met grazen in de savanne en hun dagen wentelen zich in ondiepe poelen om koel te blijven en aan de zon te ontsnappen. Terwijl ze zich wentelen, ze scheiden afval af, die zuurstof uit het water put als het ontleedt. Microbiële activiteit produceert ook chemicaliën zoals ammonium en sulfide, waarvan bekend is dat het giftig is voor vissen.

"Tijdens droge periodes, zuurstofarm water hoopt zich op in nijlpaardenpoelen. Periodieke hevige regenval spoelt uiteindelijk het water stroomafwaarts. Deze plotselinge puls van zuurstofarm water kan tijdelijke hypoxie en vissterfte veroorzaken, " merkt Rosi op.

Ruim drie jaar, het team bewaakte de waterchemie en stroomafwaarts van 171 nijlpaardenpoelen. Van de gedocumenteerde 55 spoelstromen - gedefinieerd als wanneer regenbuien de rivierstroom deden toenemen tot tweemaal de normale snelheid - namen de opgeloste zuurstofconcentraties af tijdens 49 van de gebeurtenissen, laag genoeg vallen om 13 keer vissterfte te veroorzaken.

Om de mechanismen te begrijpen die crashes van opgeloste zuurstof veroorzaken, het team ondernam meerdere experimentele benaderingen. Omdat nijlpaarden te gevaarlijk zijn om te benaderen, sensoren die aan een op afstand bestuurbare boot waren bevestigd, werden gebruikt om de waterchemie in nijlpaardenpoelen te meten. Om stroomstroming te simuleren en de effecten van zuurstofverbruik door toegevoegd nijlpaardafval te begrijpen, experimenten werden uitgevoerd in kunstmatige stromen ter grootte van een badkuip. Het team manipuleerde ook een zwembad in de Mara om een ​​experimentele spoelstroom te produceren.

Twee verschillende factoren waren gekoppeld aan dalingen in opgeloste zuurstof. Wanneer zuurstofarm water uit nijlpaardenpoelen zich vermengt met stroomopwaarts rivierwater, het vermindert de totale opgeloste zuurstofconcentratie van de rivier. Tegelijkertijd, sedimenten van nijlpaarden die tijdens spoelstromen worden weggespoeld, blijven zuurstof verbruiken terwijl ze stroomafwaarts ontbinden.

Dit onderzoek suggereert dat het veranderen van het stroomregime van een rivier door dammen of wateronttrekkingen ecologische gevolgen kan hebben in Afrikaanse rivieren met nijlpaarden. Co-auteur David Post van Yale University legt uit:"In het Mara River-systeem, spoelstromen zijn belangrijk voor het opruimen van nijlpaardenafval uit zwembaden, maar de opgehoopte giftige chemicaliën en zuurstofarm water hebben ernstige gevolgen voor het waterleven stroomafwaarts."

Hoewel periodieke vissterfte misschien als een slechte zaak klinkt, het team merkte op dat de dode vissen een voedselbron waren voor aaseters zoals vogels en krokodillen.

De studie draagt ​​bij aan ons begrip van een riviersysteem met grote populaties nijlpaarden, die waarschijnlijk veel vaker voorkwam voordat nijlpaarden uit een groot deel van hun historische bereik werden geëlimineerd.

Hoofdauteur Christopher Dutton van Yale University legt uit:"Er is het idee dat ongerepte rivieren geen opgeloste zuurstofcrashes zouden hebben, maar we denken dat dit komt omdat generaties wetenschappers plaatsen hebben bestudeerd waar geen intacte grote populaties wilde dieren meer zijn, terwijl de Mara-rivier uniek is omdat hij dat wel doet. Dit systeem biedt een kijkje in het verleden en illustreert hoe ecosystemen mogelijk hebben gefunctioneerd vóór menselijke invloeden."