Grondwater dat overtollig stikstof uit landbouwmeststoffen bevat, heeft waarschijnlijk de koraalriffen op de Cook Eilanden in de tweede helft van de 20e eeuw verontreinigd, jarenlang doorgaan nadat het gebruik van kunstmest is gestopt, volgens een nieuwe studie. De bevinding suggereert dat menselijke activiteiten langdurige gevolgen hebben voor koraalrifgemeenschappen en kunnen bijdragen aan hun achteruitgang.

Koraalriffen behoren tot de meest diverse en waardevolle ecosystemen op aarde, het ondersteunen van meer soorten per oppervlakte-eenheid dan enig ander marien milieu, volgens NOAA. Riffen bufferen aangrenzende kusten tegen golven en voorkomen erosie. Ongeveer een half miljard mensen in de wereld leven binnen 100 kilometer (62 mijl) van koraalriffen en profiteren ervan. Riffen kunnen elk jaar goederen en diensten leveren ter waarde van $ 375 miljard en worden gebruikt om medicijnen voor artritis te ontwikkelen, bacteriële infecties en virussen.

Koralen op de eilanden in de Stille Oceaan zijn de afgelopen decennia afgenomen als gevolg van uitbraken van roofzuchtige zeesterren, cyclonen en El Niño-bleken, volgens onderzoeken uit 2013 door de Khaled bin Sultan Living Oceans Foundation. In de Stille Zuidzee, koraalriffen zijn de afgelopen twee decennia met ongeveer 25 procent afgenomen.

In veel landen in de Stille Oceaan, snelle toeristische groei en landbouwontwikkeling sinds de jaren 1960 leidden tot bezorgdheid over de verontreiniging van kustwatervoerende lagen met door de mens gemaakte voedingsstoffen. Wetenschappers vermoeden dat grondwater dat is vervuild met overtollige voedingsstoffen uit meststoffen heeft bijgedragen aan de achteruitgang van koraalriffen in de Stille Zuidzee in de afgelopen decennia, maar dat ze niet in staat zijn geweest om patronen in de stikstofafvoer uit het grondwater nauwkeurig te meten.

"Vooruit gaan, onze studie toont aan dat grondwaterverontreiniging vandaag een probleem is dat zich tot ver in de toekomst zal uitstrekken, " zei Dirk Erler, een onderzoeker aan het Centre for Coastal Biogeochemistry van Southern Cross University in Lismore, Australië, en hoofdauteur van de nieuwe studie in Geofysische onderzoeksbrieven , een tijdschrift van de American Geophysical Union.

Riffen in Rarotonga

Erler en zijn team onderzochten de achteruitgang van koraalriffen op de Cook Eilanden, die ten noordoosten van Nieuw-Zeeland in de Stille Zuidzee liggen, tussen Frans Polynesië en Amerikaans Samoa. Het zelfbesturende land bestaat uit 15 grote eilanden verspreid over 2,2 miljoen vierkante kilometer (849, 425 vierkante mijl).

In veel landen in de Stille Oceaan, inclusief de Cook Eilanden, toerisme en landbouw kwamen in de jaren zestig in een stroomversnelling. Als resultaat, overtollige meststoffen, zoals stikstof, sijpelden jarenlang in de watervoerende lagen van de Cook Eilanden.

Stikstof is een essentiële voedingsstof in water die een sterke groei van planten en dieren bevordert. Echter, in overvloed, stikstof kan het door algen gedomineerde ecosysteem verschuiven. Overtollige algen kunnen te veel zuurstof opnemen, het verlaten van een gebied in de oceaan met uitgeputte zuurstofniveaus. Het verarmde gebied is hypoxisch, wat betekent dat er niet genoeg zuurstof is om het leven te ondersteunen, waaronder vissen en koralen, volgens NOAA.

"Het gaat vooral om concurrentie met algen, Erler zei. "Deze meststoffen hebben hetzelfde effect op zeeplanten als terrestrische planten, dus in feite promoot je alleen maar de proliferatie van algen."

Koraalriffen bedekken minder dan 0,5 procent van het aardoppervlak, maar ondersteunen 25 procent van alle mariene soorten. Als riffen zouden afnemen, meer dan 1 miljoen planten- en diersoorten die ermee geassocieerd zijn, kunnen ook afnemen, volgens de U.S. Geological Survey.

Nutriënten uit het verleden traceren

Erler en zijn team vermoedden dat diep grondwater op de Cook Eilanden nog steeds stikstof bevatte van meer dan 40 jaar geleden, maar de nutriëntenconcentraties uit het verleden zijn moeilijk te meten, hij zei.

In de nieuwe studie de onderzoekers analyseerden stikstofvingerafdrukken bewaard in langlevende koraalskeletten in de buurt van Rarotonga, de grootste van de Cookeilanden. Stikstof in koralen bevat een handtekening die kan worden gebruikt om het terug te traceren naar de bron. Het team verzamelde koraalkernen van kolonies op twee riflocaties aan de rand rond Rarotonga. De kernen werden in plakken van 7 millimeter (0,3 inch) dik gesneden en geröntgend om de leeftijd en groeikenmerken te bepalen. De koraalskeletten dateren uit 1880 en bevatten goed bewaarde stikstof in hun skeletarchitectuur.

Met behulp van de stikstofvingerafdrukken gevangen in de koraalskeletten, onderzoekers vonden een toename van de stikstofafvoer in het grondwater tussen 1960 en 2000, een periode van zwaar kunstmestgebruik in Rarotonga. Originele documenten van het Cook Islands Department of Agriculture melden tot 10,7 ton ureum - een meststof van 46 procent stikstof - en 35 ton stikstof werd in 1986 in Rarotonga gebruikt. aan het einde van de landbouwhausse. In de hoogte van de giek, onderzoekers schatten dat de toedieningssnelheid van stikstofrijke meststoffen veel hoger is. Onderzoekers vermoeden dat stikstof tot 2000 bleef uitspoelen naar koraalriffen rond de Cook Eilanden, tot 15 jaar nadat het gebruik van mest is gestopt.

Met deze informatie konden de onderzoekers het datumbereik bepalen waarin de koralen waren vervuild. Ze ontdekten dat het grondwater van 1963 tot 1986 verontreinigd was met een teveel aan stikstof. die in 1980 tot 2000 in de omliggende koralen begon uit te spoelen. Het onderzoeksteam wees grondwater aan als de boosdoener na het uitsluiten van andere bronnen, zei Erler.

Stikstof verbinden met landbouw

Om vast te stellen waar de overtollige stikstof vandaan kwam, de onderzoekers vergeleken de gegevens van de koraalstikstof met de historische landbouwgegevens van Rarotonga. Erler bestudeerde gearchiveerd hardcopy materiaal van het ministerie van Landbouw van het eiland.

"Met behulp van rapporten en andere records, we hebben informatie verzameld over de landbouwontwikkeling in de jaren zestig en zeventig, "zei hij. "Kortom, de eilanden werden zwaar bebouwd omdat de vraag naar tropische producten groot was."

De belangrijkste gewassen van Rarotonga waren sinaasappelen, ananas en bananen. De vraag naar deze vruchten verdween in de jaren 80, en stortte in 1986 in, zei Erler.

De nieuwe studie vond de toepassing van stikstofrijke meststoffen op landbouwgrond tijdens de hausse in de jaren zestig, jaren '70 en '80, leidde tot de infiltratie van voedingsstoffen in ondiepe en diepe watervoerende lagen. Zelfs toen de hausse afnam en stikstofrijke meststoffen werden onttrokken, de chemicaliën bleven de omliggende lagune en koraalriffen van het eiland aantasten, volgens Erler.

De onderzoekers stellen voor dat stikstof en andere voedingsstoffen tot de eeuwwisseling bleven uitspoelen naar de omliggende lagunegemeenschappen. Dit betekent dat de grondwaterafvoer van landbouwstikstof nog minstens 15 jaar aanhield nadat de hoogconjunctuur halverwege de jaren tachtig eindigde.

"Onze resultaten laten zien dat ongereguleerde stikstoftoevoer naar tropische eilanden uiteindelijk leidt tot de afvoer van deze stikstof naar omliggende riffen, " zei hij. "Het belangrijke punt is dat de lozing gedurende vele jaren na het einde van de vervuiling kan optreden."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan AGU Blogs (http://blogs.agu.org), een gemeenschap van blogs over aarde en ruimtewetenschap, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.