Een onlangs gepubliceerde studie door een team van onderzoekers, alumni en studenten van de Universiteit van Hawai'i aan de Manoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST) toonden aan dat lokale effecten van mensen - vervuiling door voedingsstoffen door activiteiten op het land - de negatieve effecten van wereldwijde oceaanverzuring op koraalriffen kunnen versnellen.

Koraalriffen leveren essentiële ecosysteemdiensten, waaronder voedselzekerheid en kustbescherming, aan kustgemeenschappen. Deze diensten zijn grotendeels afhankelijk van de zeer complexe driedimensionale structuur van koraalriffen. Om koraalriffen te laten gedijen, verkalkende organismen, zoals koralen, moet het rif sneller bouwen dan bio-eroderende organismen en natuurlijke ontbinding breekt het rif af.

"Er is een lange geschiedenis van het onderzoeken van de effecten van nutriëntenvervuiling en oceaanverzuring op koraalriffen, " zei hoofdauteur Nyssa Silbiger, assistent-professor aan de California State University, Northridge en alumna van het UH Manoa Hawai'i Institute of Marine Biology (HIMB) bij SOEST. "Echter, er is weinig bekend over hoe deze twee stressoren op elkaar inwerken en het functioneren van het koraalrifecosysteem beïnvloeden."

Eerder onderzoek toonde aan dat stressoren die verband houden met van de mens afgeleide koolstofdioxide (CO ₂ ) uitstoot, zoals oceaanverzuring, koraalriffen verschuiven naar nettoverlies, wat in de toekomst zou leiden tot het verlies van het driedimensionale raamwerk. De nieuwe studie in Proceedings van de Royal Society B:Biologische Wetenschappen toonde aan dat vervuiling door nutriënten koraalriffen kwetsbaarder kan maken voor verzuring van de oceaan en de voorspelde verschuiving van nettogroei naar algeheel verlies kan versnellen.

Bij HIMB, het team gebruikte een ultramodern systeem waarin ze continu voedingsstoffen (nitraat en fosfaat) toevoegden aan aquaria die verschillende leden van de koraalrifgemeenschap huisvesten, inclusief koralen, zeewier, dood rif puin, of zand. Vervolgens vergeleken ze dit met een experiment dat natuurlijke systemen nabootste met een gemengde gemeenschap die alle vier de bestanddelen bevat en de kritische "ecosysteemfuncties" van koraalrifgemeenschappen gemeten:verkalking, ontbinding, fotosynthese, en ademhaling.

"We hebben aangetoond dat vervuiling door nutriënten de algehele rifgroei vermindert en de natuurlijke chemische dynamiek op koraalriffen verstoort, " zei Silbiger. "In met voedingsstoffen verontreinigd zeewater, calcifiers waren minder in staat om te profiteren van de opgeloste verbindingen die de bouwstenen van koraalriffen vormen. Vervuiling door nutriënten verminderde de verkalkingssnelheid - een maatstaf voor hoe snel rifbouwers het skelet creëren - bijna tien keer zo hoog in wateren die anders de rifgroei zouden bevorderen, en verbeterde zowel het oplossen van het skelet als de groei van zeewierconcurrenten."

Er wordt vaak gedacht dat voedingsstoffen uit meststoffen indirect van invloed zijn op riffen, bijvoorbeeld door een voordeel te geven aan weedy zeewieren die riffen kunnen inhalen, een observatie die door deze studie wordt versterkt.

"Deze 'faseverschuivingen' naar algenriffen komen wereldwijd voor, veroorzaakt een grote verandering in de manier waarop riffen functioneren, " zei co-auteur Craig Nelson, faculteit aan UH Manoa in Oceanografie en Sea Grant. "Maar tot nu toe hebben we nooit gekwantificeerd hoe nutriëntenvervuiling het vermogen van koralen om rifstructuur te bouwen direct kan verminderen."

Wat dit werk onthulde, is dat de voedingsstoffen ook de lokale pH-omgeving veranderen door afbreuk te doen aan hoe koralen en andere riforganismen ademen, die de chemie van het rif beïnvloedt.

"De relatie tussen voedingsstoffen en rifmetabolisme verergert de pH-verandering, die het hele systeem vatbaarder kunnen maken voor wereldwijde bedreigingen zoals verzuring van de oceaan, " zei co-auteur Hollie Putnam, assistent-professor aan de Universiteit van Rhode Island en alumna van HIMB.

"Vervuiling van voedingsstoffen heeft een negatieve invloed op de groei van riffen, zowel direct als indirect, het creëren van een dubbele klap voor koraalriffen die al gestrest zijn door de verzuring van de oceaan over de hele wereld, " zei co-auteur Megan Donahue, onderzoeker bij HIMB. "Onze gegevens geven aan dat zowel lokale beheersinspanningen, zoals het verminderen van het wegvloeien van nutriënten en kwel in het grondwater, en wereldwijde acties, zoals het verminderen van de wereldwijde uitstoot van kooldioxide, zijn nodig om riffen te beschermen tegen snel verval."

In de toekomst, het onderzoeksteam zal zich richten op hoe andere rifbestanddelen zoals vissen interageren met deze processen om het functioneren van het koraalrifecosysteem te beïnvloeden, omdat riffen complexe netwerken zijn en deze interacties van cruciaal belang zijn voor veerkracht.