Zoetwaterecosystemen in het Noordpoolgebied
Het Noordpoolgebied, wat misschien een verrassing is, is de thuisbasis van een overvloedige en diverse reeks zoetwaterecosystemen, waaronder meren, vijvers, rivieren en beken naast delta's en wetlands. Sommige van de rivieren en bijbehorende delta's in het Noordpoolgebied zijn de grootste ter wereld, zoals de Lena, Ob en Yenisei.
De regio herbergt ook enkele van de grootste en diepste meren ter wereld, waaronder het Grote Berenmeer, het Grote Slave-meer en het Taymyr-meer. Deze zoetwaterlichamen ontvangen hun water van permanente en intermitterende rivieren en beken die bergen, hooglanden en vergletsjerde gebieden draineren.
Een opvallend feit is dat deze zoetwatersystemen in sommige delen van het Noordpoolgebied tot 80 procent of meer van het totale landoppervlak kunnen beslaan. Ondanks de overvloed aan zoetwatersystemen in het Noordpoolgebied ondersteunen ze over het algemeen geen grote biodiversiteit in vergelijking met zuidelijk gelegen zoetwatersystemen. De diversiteit aan vissoorten is bijvoorbeeld erg laag in vergelijking met lagere breedtegraden.
Afnemende zoetwaterijsbedekking in het Noordpoolgebied
Deze zoetwatersystemen in het Noordpoolgebied bevatten tal van soorten habitats die een grote verscheidenheid aan permanente en tijdelijke organismen ondersteunen die in de loop der tijd geëvolueerd zijn om te overleven in de extreme en meestal variabele omgeving van het Noordpoolgebied: naast de koude temperaturen hebben de zoetwatersystemen in het Noordpoolgebied een laag gehalte aan voedingsstoffen en weinig licht, waardoor het aantal soorten niet van de grond komt.
Deze zoetwateromgevingen zijn cruciale lakmoestests voor wetenschappers die wereldwijde klimaatsystemen bestuderen, omdat veranderingen in de atmosfeer van de aarde meestal de eerste gevolgen hebben voor deze habitats. Wetenschappers hebben al ontdekt dat de ijsbedekking in zoet water de afgelopen 150 jaar gemiddeld met twee weken is afgenomen als gevolg van de stijgende temperaturen wereldwijd.
Met minder ijsbedekking zal de groei van waterplanten en algen na verloop van tijd waarschijnlijk toenemen, waardoor het zuurstofgehalte kan dalen door de hogere afbraaksnelheid. Door de warmere zoetwatertemperaturen zullen de habitats van vissen veranderen, waardoor de populaties van koudwatersoorten afnemen en de kans toeneemt dat warmwatervissen naar het noorden migreren.
De vorming van Arctische meren
De meeste meren en thermokarstmeren in het Noordpoolgebied zijn ontstaan in depressies die zijn achtergelaten door ontdooide permafrost. Deze meren behoren tot de meest overvloedige en productieve aquatische ecosystemen in het poolgebied. Ze worden beschouwd als biologische 'hotspots' en bieden een habitat voor microben, benthische gemeenschappen, waterplanten, plankton, vissen en vogels. Ze zijn ook van vitaal belang voor de menselijke bevolking omdat ze traditionele levenswijzen mogelijk maken en een zoetwaterbron vormen voor gemeenschappen, vooral in gebieden waar geen grondwatervoorraden zijn.
Deze meren zijn echter geen vast gegeven aan de Arctische horizon, want ze verschijnen en verdwijnen soms. Alleen al in het westelijke Canadese Noordpoolgebied zijn duizenden meren verloren gegaan sinds hun ontstaan tijdens een postglaciale warme periode tussen 13.000 jaar voor Chr. en 8.0000 jaar voor Chr. Hoewel deze meren op natuurlijke wijze ontstaan en verdwijnen, is er bezorgdheid dat door de stijgende temperaturen als gevolg van de klimaatverandering zelfs permanente watermassa's in het Noordpoolgebied, die er al duizenden jaren zijn, volledig zullen opdrogen en nooit meer zullen verschijnen.
Rivierdelta's in het Noordpoolgebied
Rivierdelta's in het Noordpoolgebied worden beschouwd als meerrijke en slecht begrepen ecosystemen. De MacKenzie-delta, de op één na grootste delta in het circumpolaire gebied, is een grote delta die zich vormt vanaf de uitmonding van de MacKenzie-rivier in de Beaufortzee in het West-Canadese Noordpoolgebied en die het sub-tot-lage Noordpoolgebied doorkruist. Ongeveer 90 procent van de watertoevoer van de delta komt van de MacKenzie River met kleine bijdragen van de Peel River en andere bronnen.
Het deltagebied heeft talrijke kanalen en thermoklastische meren en wetlands. De uiterwaarden van de delta bestaan ook uit slib en zand dat wordt beïnvloed door permafrost. Het oppervlak is bedekt met soorten spar, els, wilg, berk, populier en toendra.
De meeste thermoklastmeren in de delta ontstaan door de hitte van stilstaand overstromingswater dat de permafrost doet smelten en verzakkingen veroorzaakt. De meren zijn echter vloeiende systemen en onderzoekers delen ze in drie types in op basis van hun overstromingsfrequentie: meren zonder afsluiting die continu verbonden zijn met de rivier; meren met een lage afsluiting die jaarlijks verbonden zijn tijdens overstromingen voordat ze worden losgekoppeld en meren met een hoge afsluiting die minder dan jaarlijks verbonden zijn.
Variërende verbindingstijden van rivier naar meer
Met meer dan 40 jaar aan verzamelde gegevens stelden wetenschappers vast dat de gemiddelde verbindingstijd van rivier tot meer varieerde van meer dan 150 dagen per jaar in de laagst gelegen meren tot minder dan 5 dagen per jaar in het hoogst gelegen meer. Een veranderend klimaat heeft niettemin invloed op de meren in het stroomgebied door de opwarming van de luchttemperatuur, veranderende overstromingspatronen van rivieren en een stijgende zeespiegel.
Een wetenschappelijk onderzoek heeft aangetoond dat in de afgelopen drie decennia de verbindingstijden van rivier naar meer in de MacKenzie Delta met meer dan 30 dagen zijn toegenomen in de laagst gelegen meren, terwijl in de hoger gelegen meren het aantal dagen dat de rivier naar het meer stroomt mogelijk is afgenomen.
De wetenschappers speculeren dat langere verbindingstijden erop wijzen dat de laagwaterstanden in de zomer in de hele delta met ongeveer 0,3 meter zijn gestegen, wat gelijk staat aan meer dan drie keer de lokale zeespiegelstijging in de regio. Ondertussen wordt gespeculeerd dat kortere verbindingstijden het gevolg zijn van afnemend opbreken van rivierijs.
Nutriëntenniveaus veranderen in Arctische zoetwatersystemen
Klimaatverandering zal waarschijnlijk invloed hebben op de zoetwatersystemen van het Noordpoolgebied doordat de concentratie voedingsstoffen toe- of afneemt. Het fosforgehalte in het water van meren zal waarschijnlijk afnemen door de verhoogde primaire productie als gevolg van de warmere watertemperaturen, wat gevolgen heeft voor de biodiversiteit.
Een grotere afvloeiing als gevolg van meer neerslag zal de nutriëntenniveaus waarschijnlijk verhogen, maar dit kan een nadelig effect hebben op inheemse soorten, omdat hogere concentraties nutriënten en warmere wateren een grotere soortenrijkdom zullen bevorderen - veel soorten zullen naar het noorden migreren - wat gevolgen heeft voor het vermogen van inheemse soorten om te overleven, omdat ze nog niet eerder hebben hoeven concurreren om voedsel of licht.
In meren zonder vis zullen verhoogde nutriëntenniveaus waarschijnlijk resulteren in grote massa's grazend zoöplankton. Als er overvloedige hoeveelheden voedingsstoffen in zoetwatersystemen terechtkomen, kunnen mossen zelfs dominante primaire producenten in stromen worden en het grootste deel van de beschikbare hulpbronnen gebruiken.
Een ander probleem van stijgende temperaturen en verhoogde productiviteit van meren is de kans op algenbloei, die op zijn beurt het zuurstofgehalte in het meer kan verlagen door afbrekende algengroei.
Veranderende bodembedekking beïnvloedt zoetwatersystemen in het Noordpoolgebied
Stijgende temperaturen zullen waarschijnlijk ook een invloed hebben op zoetwaterecosystemen door veranderingen in de bodembedekking van stroomgebieden en oeverzones. Er zullen waarschijnlijk verschuivingen optreden in de vegetatiezones, waarbij bosvegetatie, berkenbossen en Arctische toendra waarschijnlijk noordwaarts zullen migreren. Arctische zoetwatersystemen zullen waarschijnlijk veranderen door een verandering in de energie in deze systemen, van een systeem dat wordt gevoed door de productie van algen naar een systeem dat wordt gevoed door grof detritus van nieuw ontwikkelde oeverbomen en -struiken.
Deze verandering zal gevolgen hebben voor de biodiversiteit. Daarnaast zal klimaatverandering en de daarmee samenhangende verandering in bodembedekking waarschijnlijk leiden tot veranderingen in de migratie van soorten: wetenschappers in Spitsbergen hebben ontdekt dat toegenomen temperaturen ertoe hebben geleid dat ganzenpopulaties gebieden zijn binnengetrokken die voorheen te koud waren. Dit heeft op zijn beurt geleid tot meer eutrofiëring door vogelpoep in meren en plassen.
Er wordt wetenschappelijk onderzoek uitgevoerd om meer inzicht te krijgen in de manier waarop klimaatveranderingen de zoetwaterecosystemen in het Noordpoolgebied kunnen beïnvloeden, om de veranderingen in de ecosystemen te begrijpen en mogelijk zelfs te beperken.