Koraalverbleking in het Groot Barrièrerif: “And then we wept”

De luchtfoto hierboven, genomen in maart 2016, geeft een stukje weer van ’s werelds grootste koraalrifsysteem, het Groot Barrièrerif (bron: Hughes et al. maart 2017). De lichte plekken in de foto duiden op een verbleking van het koraal. Koraalriffen zijn ecosystemen die voorkomen in ondiep water en worden opgebouwd door de koraaldiertjes. Deze diertjes zetten zich vast op de ondergrond door het bouwen van een behuizing bestaande uit een kalkskelet. Ze leven in symbiose met eencellige algen, de zogenaamde zoöxanthellen, die de koralen hun kleur geven. Als de koralen de algen afstoten door stress, zoals vervuiling of een langdurig verblijf in te heet zeewater, verbleekt het koraal en kan het uiteindelijk ook afsterven. De opwarming van de aarde heeft geleid tot warmer zeewater dan in vroeger tijden en een El Niño kan daar tijdelijk nog een schepje bovenop doen. Rond het einde van 2015 en het begin van 2016 was er zo’n El Niño en de temperatuurpiek als gevolg daarvan zorgde voor een forse verbleking van de koralen van het Groot Barrièrerif.

Een van de wetenschappers die zich bezighoudt met het onderzoek naar koraal is Professor Terry Hughes. Hughes is hoofdauteur of medeauteur van maar liefst vier Nature artikelen en een Science artikel over koralen, alle gepubliceerd sinds begin 2017. Eind 2016 was hij door Nature al op een lijst gezet van mensen die dat jaar belangrijk voor de wetenschap waren geweest. De meest recente publicatie van Hughes et al. in Nature betreft een onderzoek naar de verandering in de samenstelling van koraalsystemen in het Groot Barrièrerif als gevolg van de massale verbleking van het koraal in de periode van eind 2015 en begin 2016. Niet iets om vrolijk van te worden: de onderzoekers rapporteren een verlies van 30% van de koralen gemiddeld over het gehele Groot Barrièrerif. In het noordelijke deel stierf maar liefst 50% van de koralen. Het meest aangrijpende vond ik zijn pinned tweet over zijn onderzoek, alweer van twee jaar terug.

I showed the results of aerial surveys of #bleaching on the #GreatBarrierReef to my students, And then we wept. https://t.co/bry5cMmzdn

—
Terry Hughes (@ProfTerryHughes) April 19, 2016

In het Nature artikel van april 2018 geven Hughes et al. aan dat het water in het noordelijk deel van het Groot Barrièrerif dermate warm was tijdens die El Niño van begin 2016 dat veel temperatuurgevoelige soorten koraal al binnen enkele weken afstierven zonder verbleking. Koraal kan na verbleking afsterven omdat de algen, die het koraal van voedsel voorzien, niet altijd weer terugkeren. In gebieden waar de hittestress het hoogst was geweest, is de soortensamenstelling van het koraal drastisch veranderd, minder soorten met veel vertakkingen en meer soorten met simpelere vormen. Een voorbeeld is de foto in figuur 1.

Figuur 1. Een sterk verbleekte acropora koraalkolonie tussen minimaal verbleekte porites koraalkolonies. Bron: ARC Centre of Excellence for Coral Reef Studies/ Gergely Torda>.

De grafiek hieronder in figuur 2 geeft de verandering in samenstelling van een koraalrif in het Groot Barrièrerif aan als functie van de hittestress tijdens periode van de El Niño van 2016. De hittestress wordt in de grafiek aangegeven met “Degree Heat Weeks (DHW)”, dat is het aantal graden dat het oceaanwater boven een gedefinieerd lange termijn gemiddelde uitkomt, vermenigvuldigd met het aantal weken (in Hughes et al. is een NOAA definitie gebruikt). Een DHW van 2 kan dan overeenkomen met 2 weken met een temperatuur van 1 °C boven het gemiddelde óf 1 week met 2 °C boven het gemiddelde. De grafiek laat een drempelwaarde zien: de verandering in de soortensamenstelling van een koraalrif neemt sneller toe als het rif blootgesteld wordt aan een DHW van meer dan circa 6-7 °C-weken.

Figuur 2: De verandering in samenstelling van koraalriffen als functie van de hittestress in Degree Heat Weeks, gemeten op het hoogtepunt van de verbleking en 8 maanden daarna. Elke driehoekje is een individueel rif van het Groot Barrièrerif. Bron: figuur 4 uit Hughes et al. april 2018.

De relatie tussen hittestress en koraalverbleking in het Groot Barrièrerif is eerder onderzocht door Hughes en anderen (Hughes et al. maart 2017) voor drie perioden waarin massale verbleking was opgetreden. Zie de beelden in figuur 3. De rode kleur in die beelden komt steeds overeen met plekken met een hoge verbleking (boven) en een hoge hittestress (onder). De onderzoekers concluderen dan ook dat verbleking van het koraal in deze drie perioden verklaard kan worden door de hoge temperatuur van het zeewater. Ander onderzoek laat zien dat de hittestress die de koralen wereldwijd ondergaan hebben tijdens de El Niño van 2016 ongekend was voor de periode 1871-2017. Daarnaast schrijven Hughes e.a. in Science dat de tijd tussen mondiale ernstige koraalverbleking-gebeurtenissen gestaag af is genomen sinds 1980 en nu inmiddels gemiddeld 6 jaar bedraagt. Dit verlaagt de kansen voor het koraalrif om zich te herstellen van verbleking, wat decennia kan duren. Daar de door mensen geïnduceerde opwarming van de aarde niet binnenkort zal stoppen, verwacht men dat deze periode tussen verbleking-gebeurtenissen verder af zal nemen in de toekomst. In 2017 was het in ieder geval opnieuw raak met een massale verbleking in het Groot Barrièrerif en net als in 2002 zonder de invloed van een El Niño.

Figuur 3. Bovenste figuur (a) geeft de mate van verbleking weer voor het Groot Barrièrerif voor de perioden met massale verbleking in 1998, 2002 en 2016. De kleuren geven het percentage van het verbleekte koraal weer: donkergroen < 1%, licht groen 1–10%, geel 10–30%, oranje 30–60% en rood > 60%. De onderste figuur (b) geeft de mate van hittestress weer. Donkerblauw komt overeen met 0 DHW en rood met de maximale DHW voor elk jaar (resp. 7, 10 en 16). Geel en oranje geven tussenliggende waarden van de DHW weer. Bron: figuur 1a en 1b uit Hughes et al. maart 2017.

Een andere stressfactor voor het koraal is de oceaanverzuring door opname van CO₂ door het zeewater. Dit heeft waarschijnlijk nu al een negatieve invloed op de snelheid van het aanmaken van kalkskeletten t.o.v. pre-industriële condities. Simpel is het nooit, want voor koraalriffen in relatief koudere gebieden, bijv. verder weg van de tropen, compenseert de hogere temperatuur echter mogelijk dat effect van oceaanverzuring op het aanmaken van de kalkskeletten. In een recent artikel laten Matear en Lenton zien dat het oppervlak aan zeewatergebieden met omstandigheden die gunstig zijn voor koralen deze eeuw af zal nemen door oceaanverzuring. Mogelijke koolstofcyclus-terugkoppelingen, zoals een verminderde opname van CO₂ door het land, kunnen dit effect nog verergeren, zie figuur 4.

Figuur 4. De verandering in het oppervlak aan zeewatergebieden t.o.v. 2005 dat geschikt is voor koraalvorming. De dichte lijnen corresponderen met de CO₂-concentraties van de vier RCP-scenario’s en de gestippelde lijnen zijn gebaseerd op de emissie-scenario’s van dezelfde vier RCP-scenario’s inclusief koolstofcyclus-terugkoppelingen. Bron: figuur 6b uit Matear en Lenton 2018.

In een overzichtsartikel in Nature (mei 2017) schrijven Hughes en 12 andere collega’s dat oceaanverzuring waarschijnlijk waarneembare effecten zal hebben op de koraalriffen in de wereld, maar dat massale verbleking als gevolg van de opwarming van de aarde, vervuiling en overbevissing de grootste negatieve factor zal zijn voor de koraalriffen in de 21^e eeuw. Inmiddels gaat de Australische overheid nog meer geld (een slordige 330 miljoen euro) steken in het reddingsprogramma voor het Groot Barrièrerif. Ondanks al die Australische dollars zullen de koraalriffen in de oceanen de komende eeuwen volgens de wetenschappers drastisch veranderen:

Om koraalriffen zoals het Groot Barrièrerif, een deel van het werelderfgoed, toch nog enige toekomst te geven, moeten we de opwarming van de aarde deze eeuw beperken en derhalve de broeikasgasemissies terugdringen. En zoals de onderzoekers zelf aangeven, niet de moed opgeven:

Enkele relevante links die niet in het blogstuk staan:

• ARC Centre of Excellence – Coral Reef Studies
• Een interview met Terry Hughes in Nature
• Yes, we can save the world’s coral reefs – TEDx talk van Hughes
• Presentatie van Hughes bij het “Coral Reef Futures Symposium” in juni 2017