Zeeleven verandert door smeltend ijs rond Antarctica

Door het smelten van zeeijs en gletsjers in Antarctica verandert de samenstelling van het eencellige leven in zee. Dat beïnvloedt de gehele voedselketen én de opslag van koolstof in de diepzee – en daarmee ook het klimaat. Patrick Rozema van de Rijksuniversiteit Groningen deed hier onderzoek naar tijdens twee veldseizoenen op de Zuidpool. Op 1 december 2017 – Antarcticadag – verdedigt hij zijn proefschrift.

Antarcticadag is de jaarlijkse, wereldwijde viering van de verjaardag van het Antarctisch Verdrag. In dat verdrag, getekend op 1 december 1959, hebben landen afgesproken hoe ze Antarctica willen beschermen. Nederland is geen lid van het verdrag, maar mag wel als waarnemer meepraten. Voorwaarde daarvoor is dat Nederland zelf ook onderzoek doet op Antarctica. Vanaf 2013 gebeurt dat vanuit een eigen onderzoekslab op Antarctica: het Dirck Gerritsz Laboratorium. De Groningse bioloog Patrick Rozema verbleef daar in de periode 2013-2014 twee keer enkele maanden.

Sneeuwstormen

‘Heel bijzonder om mee te maken’, vertelt Rozema, die dit jaar op Antarcticadag promoveert. ‘De eerste keer was het al volop zomer, maar de tweede keer was er nog veel zeeijs en lag er 2,5 meter sneeuw. We hebben alles meegemaakt, van stralend blauwe lucht tot eindeloze grauwe bewolking en sneeuwstormen. Gemiddeld was het een graad of vier, warmer dan op dat moment in Nederland.’

Antarctisch voedselsysteem

Rozema onderzocht de ééncellige algen en bacteriën in het zeewater rond Antarctica. Die micro-organismen vormen de basis van het hele Antarctische voedselsysteem. De algen leggen zonlicht vast in de vorm van biomassa en dienen als voedsel voor krill, de kleine garnaaltjes die zelf het stapelvoedsel zijn voor pinguïns en walvissen. De bacteriën breken de dode algen af en zorgen dat de voedingsstoffen weer opnieuw beschikbaar komen.

‘Het gaat om minstens duizend soorten organismen’, vertelt Rozema. ‘Maar ik heb ontdekt dat er ook binnen soorten grote verschillen kunnen zijn. Veel soorten kennen genetisch verschillende “ecotypen” die op verschillende plekken leven en op verschillende tijdstippen pieken. Ze spelen dus ook verschillende rollen in het ecosysteem. Onderzoekers hielden daar tot nu toe geen rekening mee.’

Minder zeeijs, minder algen

In jaren met minder zeeijs worden de zeewaterlagen beter gemengd door de wind. ‘Algen krijgen daardoor gemiddeld minder zonlicht’, vertelt Rozema, ‘omdat ze door die menging ook veel tijd doorbrengen in de donkere, diepere waterlagen.’ Daar groeien ze minder hard, waardoor er minder voedsel beschikbaar komt voor krill en andere algeneters. Dat werkt door in de hele voedselketen.

Minder kiezelwieren, minder koolstofvastlegging

Niet alleen de hoeveelheid algen verandert als er minder zeeijs is, maar ook de soortensamenstelling. Hoe minder zeeijs, hoe meer flagellaten (kleine, eencellige algen met een staartje) en hoe minder diatomeeën (kiezelwieren).

‘Juist die kiezelwieren zijn belangrijk als voedsel voor krill’, merkt Rozema op. ‘Daarnaast leggen zij veel koolstof vast. Als ze doodgaan, zinken ze naar de bodem, waardoor de koolstof voor langere tijd uit het systeem verdwijnt.’ Dat is van belang voor de wereldwijde koolstofbalans en dus voor klimaatverandering. Flagellaten vervullen die rol niet. Als de balans verschuift van diatomeeën naar flagellaten, dan kan dat dus ook gevolgen hebben voor het klimaat.

Orka’s rond de boot

Het veldwerk in de poolzee was avontuurlijk. Als het weer het toeliet, trokken Rozema en zijn collega’s er dagelijks op uit met een zodiac, een stevige rubberboot met motor. ‘We voeren naar verschillende plekken in de baai om watermonsters te nemen’, vertelt hij, ‘bijvoorbeeld bij gletsjers of juist in diepere gedeelten. We hadden een dik survivalpak aan, dus regen of sneeuw maakte ons niet uit. Alleen als het te hard waaide, bleven we thuis.’

Als het water spiegelglad was, kwamen er vlakbij de zodiac bultruggen en zeevogels op krill vissen. ‘Eén keer kwam er een groep orka’s naar ons toe, echt om ons even te bekijken. Ze keken in de boot en bliezen bubbels. Dat vergeet ik nooit meer.’

Meer informatie

• Promotie Patrick Rozema op 1 december aan de Rijksuniversiteit Groningen. Promotor: prof.dr. Anita Buma, Ocean Ecosystems — Energy and Sustainability Research Institute Groningen .
• Het proefschrift To diversity and beyond - Shifting Antarctic microbial communities along environmental gradients is hier te downloaden:
• Contact: Patrick Rozema . Foto's Patrick Rozema.