De oceanen verliezen zuurstof. Talloze onderzoeken op basis van directe metingen van de afgelopen jaren hebben dit aangetoond. Omdat water minder gas kan oplossen als de temperatuur stijgt, deze resultaten waren niet verrassend. Naast de opwarming van de aarde, factoren zoals eutrofiëring van de kustzeeën dragen ook bij aan de voortgaande deoxygenatie. Zullen de oceanen op een bepaald moment in de toekomst volledig zuurstofarm raken als de opwarming van de aarde doorzet? Dergelijke zuurstofloze fasen hebben zich in de geschiedenis van de aarde verschillende keren voorgedaan, gecombineerd met grote massa-extincties. Ze gingen ook gepaard met hoge kooldioxideconcentraties in de atmosfeer en hoge temperaturen op aarde.

Vandaag, wetenschappers van het GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel hebben modelsimulaties gepubliceerd in het internationale tijdschrift Natuurcommunicatie over de ontwikkeling van het zuurstofgehalte van de oceanen tot het jaar 8000. In hun scenario ze gaan ervan uit dat een groot deel van de fossiele hulpbronnen zal worden verbrand, dat de uitstoot zal blijven stijgen tot het einde van de eeuw en dan zal dalen tot nul in het jaar 2300. In het model de planeet warmt nog eens 6 graden op, en de temperaturen blijven op dit hoge niveau tot het einde van de simulatie.

Het verrassende resultaat betreft het zuurstofgehalte van de oceaan:na een verdere afname gedurende enkele honderden jaren, de zuurstofvoorraad van de oceaan stijgt weer en bereikt in iets minder dan 4000 jaar zelfs een hoger niveau dan voor de industrialisatie. Op het eerste gezicht, het lijkt paradoxaal dat ondanks de verwachte verdere uitbreiding van de reeds bestaande minimumzones voor zuurstof in de oceanen van de wereld, het model levert een onverwachte toename van zuurstof op naarmate de temperatuur op aarde stijgt.

Uit onderzoeken van het Kiel Collaborative Research Center 754 is bekend dat dergelijke zuurstofarme gebieden doodszones zijn voor grotere organismen zoals vissen of koppotigen. Echter, bepaalde bacteriën die nitraat inademen in plaats van zuurstof gedijen daar heel goed. "Ze halen hun energie uit een chemisch proces dat we denitrificatie noemen. Het is een belangrijk onderdeel van de stikstofcyclus, waardoor er tijdens de ademhaling van organisch materiaal minder zuurstof wordt verbruikt dan tijdens de fotosynthese", legt professor Oschlies uit.

In de nieuwe modelsimulatie de onderzoekers hebben voor het eerst consequent de zuurstofcyclus gekoppeld aan de stikstofcyclus in dergelijke wereldwijde langetermijnsimulaties. De onderzoekers ontdekten dat vanwege de verlengde zuurstofminimumzones, steeds meer organisch materiaal wordt via denitrificatie niet meer met zuurstof maar met nitraat ingeademd. Na enkele duizenden jaren, de daarmee gepaard gaande zuurstofbesparing is groter dan het zuurstofverlies van de oceanen door opwarming. "Echter, we kunnen niet spreken van een herstel, omdat de uitgebreide zuurstofminimumzones nabij het zeeoppervlak zouden blijven. Een groot deel van de extra zuurstof gaat de diepe oceaan in, " zegt Angela Landolfi, co-auteur van de studie.

Echter, er is een nieuw probleem:de anoxische fasen die zich in de geschiedenis van de aarde hebben voorgedaan tijdens warme klimatologische omstandigheden, zijn nog moeilijker te verklaren met de nieuwe bevindingen. Er zijn uiteraard factoren en feedbackprocessen in de complexe interacties van biologische, fysische en chemische processen in de oceaan die nog niet volledig begrepen zijn. “Daarom is het onderzoek ook voor het heden van belang. Het wijst op kennislacunes, zoals de interactie van denitrificatie en stikstofbinding, die ook relevant kunnen zijn voor voortdurende veranderingen in de oceaan, " zegt Andreas Oschlies, het belang van het onderzoek samenvatten.