Smeltend ijs verandert de voedselketen op de Noordpool

Tot nu toe dachten wetenschappers dat het terugtrekkend poolijs de groei van plankton zou stimuleren, want minder ijs betekent dat zonlicht dieper in het water doordringt. Dat zou betekenen dat fotosynthese toeneemt en plantaardig plankton een duw in de rug krijgt. Een logische veronderstelling, ware het niet dat de data een ander beeld laten zien, aldus Marta Santos-García, doctoraatsonderzoeker verbonden aan universiteit van Edinburgh.

Santos-García nam twee decennia aan observaties onder de loep, afkomstig van de Framstraat, een zeestraat tussen Groenland en het arctische eiland Svalbard. ‘Satellietbeelden geven duidelijk aan dat het poolijs in de Framstraat door de jaren heen vermindert in oppervlakte en in dikte. Net als elders in het poolgebied trouwens.’

‘Maar tegelijkertijd zagen we dat de hoeveelheid plantaardig plankton niet toenam zoals men zou verwachten. Zeker sinds 2009 tekent er zich net een omgekeerde tendens af die, volgens ons model, te verklaren valt door een afname in de beschikbaarheid van stikstof voor de groei van plankton.’

De stikstofverbinding nitraat vormt een essentieel nutriënt voor de groei van plantaardig plankton. Wanneer de beschikbaarheid ervan vermindert, stokt ook de groei van plankton, verduidelijkt Santos-García.  ‘Die groei zou normaal gezien door de verhoogde penetratie van zonlicht in het water toenemen, maar dat gebeurt niet omdat het plankton te weinig nitraat ter beschikking heeft. Licht is dus niet langer de limiterende factor bij de groei van plankton, maar wel een tekort aan voedingstoffen, en dan specifiek nitraat.’

Zuurstoftekort

De verklaring voor afnemende nitraatgehaltes ligt bij een fenomeen gekend als benthische denitrificatie. Het beschrijft het proces waarbij bacteriën in zuurstofarme waterbodems nitraat en nitriet omzetten in stikstofgas, dat vervolgens in de atmosfeer terecht komt, zo verduidelijkt Raja Ganeshram, professor Geochemie, en mede-auteur van de studie. ‘De wateren op de Noordpool zijn relatief ondiep. Dat maakt dat sediment snel neerslaat op de bodem, wat zuurstofarme omstandigheden creëert. Wanneer organisch materiaal in deze sedimenten oxideert, raakt de beschikbare zuurstof snel uitgeput. Onder dergelijke zuurstofarme condities schakelen bacteriën over naar stikstof in plaats van zuurstof bij het afbreken van organisch materiaal. Zo raakt de beschikbare nitraat in het water opgebruikt.’

De verminderde beschikbaarheid van nitraat als gevolg van benthische denitrificatie heeft niet alleen gevolgen voor plankton, maar laat zich evengoed voelen hogerop in de voedselketen. Plankton vormt immers de basis voor het voedselweb omheen de Noordpool. ‘Minder nitraat betekent vooral dat grotere, snelgroeiende types plantaardig plankton het moeilijk krijgen,’ vertelt Ganeshram ‘Kleinere soorten zijn hier wat minder gevoelig voor.’

Het resultaat is dat er minder voedsel onderaan de voedingspiramide beschikbaar is, zo gaat Ganeshram verder. ‘Bovendien wordt de voedselketen langer, want nutriënten uit kleinere types plankton vragen meer stappen om bovenaan de keten terecht te komen. Daarbij komt dat bij elke stap nutriënten verloren gaan. Minder nitraat bekent dus dat het vermogen van het arctische ecosysteem om leven te ondersteunen afneemt. Hoe precies, dat valt nog af te wachten.’