Aquatische ecosystemen zijn cruciale componenten van het wereldwijde milieu. Ze leveren niet alleen een essentiële bijdrage aan de biodiversiteit en de ecologische productiviteit, maar leveren ook allerlei diensten aan de mens, zoals drinkwater en irrigatiewater, recreatiemogelijkheden en een habitat voor economisch belangrijke visserijtakken. Aquatische systemen worden echter in toenemende mate bedreigd, direct en indirect, door menselijke activiteiten. Naast de uitdagingen als gevolg van veranderingen in landgebruik, milieuvervuiling en wateroverheveling, zullen aquatische systemen naar verwachting binnenkort ook te maken krijgen met de extra druk van de wereldwijde klimaatverandering.
“Aquatic Ecosystems and Global Climate Change” is het zevende in een reeks rapporten waarin de mogelijke effecten van klimaatverandering op het milieu in de VS worden onderzocht. In het rapport wordt gedetailleerd ingegaan op de waarschijnlijke gevolgen van klimaatverandering in de komende eeuw voor de aquatische ecosystemen in de VS. De auteurs van het rapport, Drs. N. LeRoy Poff, Mark Brinson, en John Day, Jr. constateren:
-
De toename van de watertemperatuur als gevolg van de klimaatverandering zal fundamentele ecologische processen en de geografische verspreiding van aquatische soorten veranderen. Dergelijke gevolgen kunnen worden verzacht als soorten zich trachten aan te passen door naar geschikte habitats te migreren. Door de mens veroorzaakte veranderingen in potentiële migratiecorridors kunnen het vermogen van soorten om zich elders te vestigen echter beperken, waardoor de kans op het uitsterven van soorten en het verlies van biodiversiteit toeneemt.
-
Verschuivingen in seizoenspatronen van neerslag en afvloeiing zullen de hydrologische kenmerken van aquatische systemen veranderen, waardoor de samenstelling van soorten en de productiviteit van het ecosysteem worden beïnvloed. Populaties van aquatische organismen zijn gevoelig voor veranderingen in de frequentie, duur en timing van extreme neerslaggebeurtenissen, zoals overstromingen of droogtes. Veranderingen in de seizoensgebonden timing van het smelten van sneeuw zullen het debiet van stromen veranderen, waardoor de voortplanting van veel aquatische soorten kan worden verstoord.
-
De klimaatverandering zal kwetsbare zoetwater- en kustwetlands, die al negatief worden beïnvloed door een verscheidenheid aan andere menselijke invloeden, zoals veranderde stromingsregimes en verslechtering van de waterkwaliteit, waarschijnlijk nog verder onder druk zetten. Wetlands vormen een kritieke habitat voor veel soorten die slecht zijn aangepast aan andere milieuomstandigheden en fungeren als belangrijke onderdelen van de kust- en zeevisserij.
-
Aquatische ecosystemen hebben een beperkt vermogen om zich aan te passen aan de klimaatverandering. Het verminderen van de kans op significante effecten op deze systemen zal in belangrijke mate afhangen van menselijke activiteiten die andere bronnen van stress op ecosystemen verminderen en het aanpassingsvermogen vergroten. Deze omvatten het behoud van oeverbossen, het verminderen van de belasting met voedingsstoffen, het herstel van beschadigde ecosystemen, het minimaliseren van grondwateronttrekking, en het strategisch plaatsen van nieuwe reservoirs om nadelige effecten te minimaliseren.
De auteurs en het Centrum zijn dankbaar voor de inbreng van Dr. Virginia Burkett, Judy Meyer, Elizabeth Strange, en Alan Covich in dit rapport. Het Centrum wil ook Joel Smith van Stratus Consulting bedanken voor zijn hulp bij het beheer van deze serie milieu-effecten.
Executive Summary
Klimaatverandering van de omvang die voor de Verenigde Staten in de komende 100 jaar wordt verwacht, zal aanzienlijke veranderingen veroorzaken in temperatuurregimes en neerslagpatronen in de Verenigde Staten. Dergelijke klimaatveranderingen brengen ernstige risico’s met zich mee voor zoetwaterecosystemen in het binnenland (meren, beken, rivieren, wetlands) en wetlands aan de kust, en kunnen een nadelige invloed hebben op talrijke essentiële diensten die zij aan de bevolking leveren.
Het geografische verspreidingsgebied van veel aquatische en wetlandsoorten wordt bepaald door de temperatuur. De gemiddelde mondiale oppervlaktetemperatuur zal naar verwachting tegen 2100 met 1,5 tot 5,8oC zijn gestegen (Houghton et al., 2001), maar in de Verenigde Staten kan de stijging groter zijn (Wigley, 1999). De verwachte stijging van de gemiddelde temperatuur in de Verenigde Staten zal naar verwachting de huidige patronen van de verspreiding van planten en dieren in zoetwaterecosystemen en wetlands aan de kust sterk verstoren. Zo zullen koudwatervissen zoals forel en zalm naar verwachting verdwijnen uit grote delen van hun huidige geografische verspreidingsgebied op het vasteland van de Verenigde Staten, wanneer door de opwarming de watertemperatuur hun thermische tolerantiegrenzen overschrijdt. Soorten die geïsoleerd leven in habitats in de buurt van thermische tolerantiegrenzen (zoals vissen in beken in de Grote Vlakten) of die zeldzame en kwetsbare habitats bewonen (zoals vochtige alpiene gebieden), kunnen in de Verenigde Staten uitsterven. Daarentegen zullen veel vissoorten die de voorkeur geven aan warmer water, zoals de largemouth bass en de karper, hun verspreidingsgebied in de Verenigde Staten en Canada mogelijk uitbreiden naarmate het oppervlaktewater opwarmt.
De produktiviteit van zoetwaterecosystemen in het binnenland en van wetland-ecosystemen aan de kust zal ook aanzienlijk worden gewijzigd door de stijging van de watertemperaturen. Warmer water is van nature productiever, maar de soorten die er gedijen, kunnen ongewenst of zelfs schadelijk zijn. De bloei van “hinderlijke” algen bijvoorbeeld, die in veel meren optreedt tijdens warme, voedselrijke perioden, zal in de toekomst naar verwachting in frequentie toenemen. Grote visroofdieren die koel water nodig hebben, kunnen uit kleinere meren verdwijnen naarmate de temperatuur van het oppervlaktewater opwarmt, en dit kan indirect meer bloei van hinderlijke algen veroorzaken, wat de waterkwaliteit kan verminderen en potentiële gezondheidsproblemen kan opleveren.
Verwacht wordt dat de opwarming in Alaska permafrostgebieden zal doen smelten, waardoor het ondiepe grondwaterpeil in de zomer zal dalen; de daaropvolgende uitdroging van wetlands zal het risico van catastrofale veenbranden en het vrijkomen van enorme hoeveelheden kooldioxide (CO2) en mogelijk methaan in de atmosfeer doen toenemen.
Naast de onafhankelijke effecten zullen temperatuurveranderingen synergetisch werken met veranderingen in de seizoensgebonden timing van de afvloeiing naar zoetwater- en kustsystemen. In het algemeen zal de waterkwaliteit waarschijnlijk sterk achteruitgaan als gevolg van de verwachte vermindering van de afvloeiing in de zomer en de verhoogde temperaturen. Deze effecten zullen zich ook doen gevoelen bij aquatische soorten, omdat de levenscycli van vele soorten nauw verbonden zijn met de beschikbaarheid en het seizoengebonden tijdstip van water uit neerslag en afvloeiing. Bovendien zal het verlies van de wintersneeuwval een belangrijke bron van grondwateraanvulling en zomerafvoer sterk verminderen, wat zal resulteren in een mogelijk aanzienlijke verlaging van het waterpeil in beken, rivieren, meren en wetlands tijdens het groeiseizoen.
Het volgende vat de huidige inzichten samen met betrekking tot de mogelijke effecten van klimaatverandering op de aquatische ecosystemen van de V.S.:
1. Aquatische en wetland-ecosystemen zijn zeer kwetsbaar voor klimaatverandering. De stofwisselingssnelheid van organismen en de algemene productiviteit van ecosystemen worden rechtstreeks door de temperatuur geregeld. Verwacht wordt dat temperatuurstijgingen de huidige verspreidingspatronen van planten en dieren in aquatische ecosystemen zullen verstoren. Veranderingen in neerslag en afvloeiing veranderen de hoeveelheid en kwaliteit van de habitat voor aquatische organismen, en beïnvloeden dus indirect de productiviteit en diversiteit van ecosystemen.
2. Stijgingen van de watertemperatuur zullen een verschuiving veroorzaken in de thermische geschiktheid van aquatische habitats voor residentiële soorten. Het succes waarmee soorten zich door het landschap kunnen verplaatsen zal afhangen van dispersiecorridors, die regionaal variëren maar over het algemeen door menselijke activiteiten worden beperkt. Vissen in laaglandbeken en -rivieren die geen noordwaartse verbindingen hebben, en soorten die koel water nodig hebben (b.v. forel en zalm), zullen waarschijnlijk het zwaarst worden getroffen. Sommige soorten zullen hun verspreidingsgebied in de Verenigde Staten uitbreiden.
3. Seizoensgebonden verschuivingen in de afvloeiing van stromen zullen aanzienlijke negatieve gevolgen hebben voor veel aquatische ecosystemen. Stromen, rivieren, wetlands en meren in de westelijke bergen en de noordelijke vlakten zullen waarschijnlijk het meest worden getroffen, omdat deze systemen sterk worden beïnvloed door het smelten van de sneeuw in het voorjaar en de opwarming de afvloeiing in de wintermaanden vroeger zal doen plaatsvinden.
4. Het verlies van wetlands in de boreale streken van Alaska en Canada zal waarschijnlijk resulteren in extra uitstoot van CO2 in de atmosfeer. Modellen en empirische studies suggereren dat de opwarming van de aarde het smelten van permafrost in noordelijke wetlands zal veroorzaken. De daaropvolgende uitdroging van deze boreale veengebieden zal ertoe leiden dat de in veen opgeslagen organische koolstof in de vorm van CO2 en mogelijk methaan in de atmosfeer vrijkomt.
5. Kustwetlands zijn bijzonder kwetsbaar voor de stijging van de zeespiegel als gevolg van de wereldwijde temperatuurstijging. Overstroming van wetlands aan de kust door de stijgende zeespiegel vormt een bedreiging voor wetlandplanten. Voor het voortbestaan van veel van deze systemen is een voortdurende toevoer van sedimenten in suspensie uit instromende beken en rivieren vereist om bodemaanwas mogelijk te maken.
6. De meeste specifieke ecologische reacties op klimaatverandering kunnen niet worden voorspeld, omdat nieuwe combinaties van inheemse en uitheemse soorten in nieuwe situaties op elkaar zullen inwerken.Dergelijke nieuwe interacties kunnen de betrouwbaarheid in het gedrang brengen waarmee ecosysteemgoederen en -diensten door aquatische en wetland-ecosystemen worden geleverd.
7. Verhoogde watertemperaturen en seizoensgebonden verminderde stroomsnelheden zullen vele ecosysteemprocessen veranderen, hetgeen directe maatschappelijke kosten met zich mee kan brengen. Zo zal warmer water, in combinatie met een hoge afvoer van nutriënten, waarschijnlijk leiden tot een toename van de frequentie en de omvang van hinderlijke algenbloei, waardoor de waterkwaliteit afneemt en gezondheidsproblemen kunnen ontstaan.
8. De wijze waarop de mens zich aanpast aan een veranderend klimaat zal van grote invloed zijn op de toekomstige status van zoetwaterecosystemen in het binnenland en wetlandecosystemen aan de kust. Het minimaliseren van de negatieve gevolgen van menselijke activiteiten door middel van beleid dat een meer wetenschappelijk gefundeerd beheer van aquatische hulpbronnen bevordert, is de meest succesvolle weg naar een blijvende gezondheid en duurzaamheid van deze ecosystemen. De beheersprioriteiten moeten onder meer bestaan uit het voorzien van aquatische hulpbronnen met een adequate waterkwaliteit en -hoeveelheid op de juiste momenten, het verminderen van de belasting met voedingsstoffen en het beperken van de verspreiding van exotische soorten.
Over het geheel genomen geven deze conclusies aan dat klimaatverandering een aanzienlijke bedreiging vormt voor de soortensamenstelling en -functie van aquatische ecosystemen in de Verenigde Staten. Er bestaan echter nog grote onzekerheden over de wijze waarop specifieke soorten en ecosystemen als geheel op klimaatverandering zullen reageren. Deze onzekerheden vloeien zowel voort uit onzekerheden over hoe het regionale klimaat zal veranderen als uit onzekerheden over hoe complexe ecologische systemen zullen reageren. Naarmate de klimaatverandering de productiviteit van ecosystemen en de soortensamenstelling wijzigt, worden namelijk veel onvoorziene ecologische veranderingen verwacht die een bedreiging kunnen vormen voor de goederen en diensten die deze systemen aan de mens leveren.