Binnenwateren in ademnood: hoe de mens de zuurstofcyclus verandert

Rivieren, beken, meren en reservoirs vormen niet alleen schilderachtige elementen van ons landschap, maar zijn ook essentiële motoren voor het leven op aarde. Deze binnenwateren 'ademen' zuurstof, zoals wij dat doen. Toch toont een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van de Universiteit Utrecht aan dat we deze vitale ecosystemen de afgelopen eeuw – een periode die we kennen als het Antropoceen – hebben verstikt. Het onderzoek, dat vandaag werd gepubliceerd in Science Advances, onthult dat de wijze waarop zuurstof in binnenwateren wordt geproduceerd en verbruikt sinds 1900 ingrijpend is veranderd. De oorzaak? Onze menselijke activiteiten.

Zuurstof, de meest essentiële bron voor het leven op aarde, speelt ook een cruciale rol in andere nutriëntencycli, zoals die van koolstof en stikstof. Een tekort aan zuurstof in het water, ook wel hypoxie genoemd, veroorzaakt ernstige problemen die zich opstapelen in diverse kust- en zoetwatersystemen. Het gevolg? Stervende vissen, verstoorde voedselwebben, verminderde waterkwaliteit en nog veel meer, waarmee zoetwaterecosystemen wereldwijd momenteel worden getroffen. Dit onderzoek maakt duidelijk dat het geen lokaal, maar een mondiaal probleem betreft.

Zuurstofgebrek verklaard: de versnelde zuurstofcyclus

Een team van onderzoekers, onder leiding van de Utrechtse aardwetenschappers Junjie Wang en Jack Middelburg, heeft voor het eerst een wereldwijd model ontwikkeld dat de volledige zuurstofcyclus van binnenwateren wereldwijd beschrijft. “Met dit model bieden we een zo volledig mogelijk inzicht in deze cyclus op grote schaal, zodat men zuurstofgerelateerde problemen kan zien aankomen, de oorzaken kan achterhalen en hopelijk op tijd kan ingrijpen”, legt Jack Middelburg uit.

Binnenwateren zijn veel drukker geworden als het gaat om zuurstof. Het team ontdekte dat de wereldwijde ‘zuurstofturnover’ – de hoeveelheid zuurstof die wordt geproduceerd en verbruikt – is toegenomen. Het verrassende gevolg? Deze wateren verbruiken nu meer zuurstof dan ze zelf produceren, waardoor ze steeds meer zuurstof uit de atmosfeer opnemen.

Oorzaak

"Meer landbouw, meer afvalwater, meer dammen en een warmer klimaat – al deze factoren verstoren de werking van onze zoetwaterecosystemen," zegt Junjie Wang. Wanneer er meer voedingsstoffen in rivieren, meren en reservoirs terechtkomen, versnelt de algengroei. Maar wanneer deze algen afsterven en vergaan, verbruiken ze enorme hoeveelheden zuurstof. "We hebben ontdekt dat de belangrijkste oorzaken te vinden zijn in menselijke activiteiten. Ten eerste blijkt dat de toevoer van voedingsstoffen, bijvoorbeeld door overbemesting, een cruciale factor is in deze versnelling. Ten tweede blijkt de langere reistijd van zoet water naar zee, veroorzaakt door de aanleg van dammen en stuwmeren, net zo belangrijk te zijn," voegt Jack Middelburg toe.

Tegelijkertijd zorgen indirecte menselijke invloeden, zoals de stijgende temperaturen, ervoor dat zuurstof minder goed oplosbaar is in water, langzamer verticaal door de waterkolom wordt getransporteerd en processen versnellen die het zuurstofverbruik nog verder doen toenemen. Tot nu toe was er brede consensus in de wetenschappelijke literatuur dat de temperatuurstijging de belangrijkste oorzaak van deze versnelling is. “Maar ons model toont aan dat de opwarming slechts voor ongeveer 10-20% bijdraagt aan dit fenomeen,” zegt Junjie Wang.

Onmiskenbare stempel van het Antropoceen

Dit onderzoek laat zien dat de moderne zuurstofcyclus in binnenwateren er aanzienlijk anders uitziet dan aan het begin van de 20e eeuw. “Hoewel deze wateren slechts een fractie van het aardoppervlak beslaan, onttrekken ze elk jaar bijna 1 miljard ton zuurstof aan de atmosfeer – dat is de helft van wat de gehele oceaan uitstoot,” zegt Middelburg. “We kunnen de binnenwateren niet langer negeren in de mondiale klimaat- en zuurstofbudgetten,” voegt Junjie Wang eraan toe. “Ze veranderen sneller dan we dachten en vormen cruciale puzzelstukjes van ons Aardse systeem.”

Wetenschappelijke publicatie

Wang, J., Liu, X., Bouwman, A. F., Vilmin, L., Beusen, A. H. W., Mogollón, J. M., Hoek, W. J., Middelburg, J. J. (2025), Global inland-water oxygen cycle has changed in the Anthropocene, Science Advances. https://doi.org/10.1126/sciadv.adr1695