Onderzoek in Antarctica kan licht werpen op hoe microalgen het klimaat helpen reguleren

Gedijen op winterkost

Net als hogere planten zijn microalgen foto-autotroof: door middel van fotosynthese binden ze koolstof uit de lucht met behulp van energie uit zonlicht. Veel microalgen in de koude zee bij Antarctica kunnen ook op een meer 'dierlijke' manier leven: ze eten andere algen en organisch materiaal dat is opgelost in zeewater. "Deze zogenaamde mixotrofe levensstijl zou de microalgen kunnen helpen om de pikdonkere poolwinter en -lente te overleven," zegt Susanne Wilken, ecologisch onderzoeker bij het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (IBED) aan de Universiteit van Amsterdam (UvA). "Waarschijnlijk geeft die winterse kost de microalgen een kickstart in het nieuwe seizoen om de andere algen voor te zijn."

Antivries resulteert in wolkenvorming

Microalgen rond Antarctica hebben nog een andere unieke eigenschap: ze binden zwavel door de stof DMSP, dimethylsulfoniopropionaat, te produceren. Wilken: "Voor de microalgen werkt het DMSP eigenlijk als een zoutregulator en antivries, waardoor ze in het zee-ijs kunnen overleven. Zodra het ijs smelt, moeten ze het DMSP kwijt en het afbraakproduct DMS is een gas dat in de atmosfeer terecht kan komen. Daar stimuleert het de vorming van wolken en blokkeert het zonlicht. Door hun antivries na gebruik af te breken, spelen microalgen dus indirect een belangrijke rol bij het reguleren van het klimaat."

Relatie tussen eetstijl van algen en klimaatverandering

In dit project werkt Wilken samen met massaspectrometrist Gertjan Kramer van het Swammerdam Instituut voor Levenswetenschappen van de UvA en met fytoplankton-ecofysioloog Jacqueline Stefels van de Rijksuniversiteit Groningen. Zij ontvangen financiering van het Nederlands Polair Programma. Ook wordt er samengewerkt met onderzoekers van de British Antarctic Survey. Het onderzoeksteam is benieuwd naar de relatie tussen de mixotrofe levensstijl van de microalgen en de rol van deze organismen in de wereldwijde koolstof- en zwavelcycli, een belangrijke factor in klimaatverandering. Wilken:"Juist omdat zowel mixotrofie als de zwavelhoudende antivries de microalgen helpen overleven in poolijs, verwachten we dat er een sterke relatie is tussen de twee."

Om het verband tussen het voedsel van de microalgen en klimaatregulatie te ontrafelen, gaan de wetenschappers de komende vijf jaar onder andere onderzoek doen in de wateren en het zee-ijs rond Antarctica. Ze maken daarbij gebruik van het Nederlandse Dirck Gerritsz Laboratorium, dat gevestigd is in het onderzoeksstation Rothera van de British Antarctic Survey. In twee lenteseizoenen zullen ze voor de kust van het westelijke Antarctische schiereiland meten welk deel van de groei van microalgen afkomstig is van fotosynthese en welk deel van het eten van organisch materiaal.

De wetenschappers zullen ook gecontroleerde laboratoriumstudies uitvoeren. Kramer: "Door middel van proteomics, wat betekent dat we de brede set eiwitten bestuderen die een organisme produceert, zullen we de interactie tussen de mixotrofe levensstijl en DMS-productie vaststellen, terwijl we ook de bijdrage van mixotrofe organismen aan biogeochemische cycli en DMS-concentraties in de atmosfeer onderzoeken."

Waarschuwing voor klimaateffecten

Het voordeel voor mixotrofe microalgen ten opzichte van andere algen die 's winters niet in zee-ijs kunnen groeien, bestaat alleen zolang er voldoende winters zee-ijs is. Vorig jaar was de omvang van het Antarctische zee-ijs lager dan ooit gemeten in de huidige tijd, met satellieten. Een veranderende hoeveelheid zee-ijs zal de groei van microalgen in de toekomst beïnvloeden. Wilken: "De resultaten van het onderzoeksproject kunnen daarom inzicht geven in hoe smeltend zee-ijs het verkoelende effect van microalgen op het klimaat tenietdoet. Het kan ons waarschuwen voor de versnellende gevolgen van klimaatverandering."

Tekst: Institute for Biodiversity and Ecosystem Dynamics (IBED)
Foto's: Jacqueline Stefels, Rijksuniversiteit Groningen