Op zoek naar het kleinste in de grootste oceanen
Sommige UvA-wetenschappers trotseren woeste zeeën om meer te weten te komen over de meest kleine schepsels die belangrijke informatie verbergen over de oceanen. Het zijn grote onderzoeksgebieden waar nog maar weinig over bekend is. ‘Misschien missen we verder wel iets belangrijks; 93 procent van de oceanen is nog helemaal niet beschreven.’
‘Onder water is er echt magie. Vanaf mijn zestiende ben ik gaan duiken. Het leek me erg tof om dat te combineren met mijn werk.’ Dat is Jasper de Goeij gelukt. Hij is tegenwoordig universitair docent mariene biologie aan de UvA en bezocht voor zijn onderzoeken onder meer Bonaire, Curaçao en Noorwegen.
Voor zijn onderzoek naar koraalriffen moet hij zo nu en dan een diepe duik nemen in de oceanen. Mooie plekken, maar volgens De Goeij wel vergelijkbaar met een woestijn. ‘Als je goed kijkt naar de oceanen, zijn die voedselarm. De vraag is: hoe kan zoiets moois als een koraalrif in een “woestijn” bestaan? Dat is niet makkelijk om te onderzoeken.’
Oases in de woestijn
Met behulp van kleine cameraatjes die in de donkere, diepe gedeelten van de oceanen filmden, kwam De Goeij erachter dat sponzen een belangrijke rol spelen. ‘Sponzen kunnen opgeloste stoffen goed opnemen. Ze werken als een filter.’ Voor het filteren gebruiken ze geen organen – want die hebben ze niet – maar filtercellen. ‘Sponzen vervangen hun filtercellen in twaalf uur tijd. Ze gooien oude cellen er weer uit, net zoals je darmen dat na drie dagen doen. Het is een enorm snelle celdeling, waardoor ze steeds verjongen.’
De Goeij en zijn collega’s ontdekten dat sponzen de voedingsstoffen die ze opnemen recyclen. ‘Hierdoor maken ze goed voedsel voor de andere organismen, bijvoorbeeld voor koraalriffen, die deze stoffen zelf niet goed kunnen opnemen. We noemen dit recyclemechanisme de sponge loop. Dit verklaarde een hoop; die sponzen creëren kleine oases in de “woestijn”. Het is een sleutelorganisme waar we veel meer over willen weten. We weten ook al dat sponzen ter verdediging allerlei chemicaliën uitstoten.’ Daar kunnen wij weer van leren, bijvoorbeeld hoe we biomaterialen of zelfs medicijnen voor kanker kunnen maken. ‘Maar misschien missen we verder wel iets belangrijks; 93 procent van de oceanen is namelijk nog helemaal niet beschreven.’
Planktonslakken als bio-indicatoren
Iemand die ook steeds wat meer van de oceanen probeert te begrijpen is marien en evolutiebioloog Katja Peijnenburg. Ze is universitair hoofddocent aan de UvA en groepsleider bij Naturalis Biodiversity Center. Peijnenburg kijkt naar een stuk kleinere organismen dan De Goeij. ‘Ik vond plankton meteen al fascinerend toen ik begon aan de specialisatie mariene biologie. In mijn onderzoek nu kijk ik vooral naar dierlijk plankton, met name planktonslakken. Planktonslakken zijn het enige dierlijke plankton met goede fossielen. Ze zijn meestal maar een paar millimeter groot, maximaal een paar centimeter, maar er zijn er wel triljoenen van in de oceaan.’ Sommige planktonslakken hebben een schelpje, bijvoorbeeld de zeevlinders, en andere zijn een soort naaktslakken, zoals de zee-engelen.
Planktonslakken staan nu wereldwijd in de belangstelling. ‘Dat komt omdat ze bio-indicatoren zijn van de effecten van oceaanverzuring,’ legt Peijnenburg uit. Die oceaanverzuring komt door een hogere hoeveelheid koolstofdioxide in de lucht. De oceanen nemen daar een groot deel van op. Planktonslakken kunnen in zuurdere oceanen weer moeilijker een kalkhuisje maken. ‘Met behulp van een fluorescente marker die aan kalk bindt, kunnen we kijken hoe planktonslakken hun kalkhuisje kunnen maken onder verschillende omstandigheden. Het steeds zuurder worden van de oceanen is problematisch voor deze slakken en andere zeedieren met een kalkskelet. Er zijn al plekken op de wereld waar planktonslakken aan het oplossen zijn. We willen weten of planktonslakken zich kunnen aanpassen aan het veranderende klimaat en of dat snel genoeg gaat.’
Zware nachten
Voor dit onderzoek is het wel afzien. ‘In de nacht zwemmen planktonslakken richting het oppervlak van de zee. Daarom moet je middernacht beginnen met voorbereiden en ’s nachts gaan vissen. Daarna ga je in een lab zonder ramen de monsters met een microscoop bekijken. Rond lunchtijd ga je slapen. Je dag-en-nacht-ritme raakt dus wel in de war – soms wel zeven weken lang. Maar je wordt goed verzorgd op een onderzoeksschip; er wordt drie keer per dag voor je gekookt. En je kunt lekker de hele tijd naar plankton kijken en over slakken praten, heerlijk. Dat is wel een guilty pleasure.’
(Lees verder onder de afbeelding)
Wanneer het zwaar weer is, is het werk nog een stuk pittiger. Je moet een beetje zeebenen hebben. ‘Soms lig je te rollen in je bedje,’ aldus Peijnenburg. ‘Gelukkig zijn de meeste mensen na drie dagen niet meer zeeziek. Je moet “ingeslingerd raken”. Ik ben dat nu gewend en ik weet beter hoe je daarmee om moet gaan.’
Plant en dier tegelijkertijd
Susanne Wilken, universitair docent Aquatic Microbial Ecology, heeft net zoals haar collega Peijnenburg onder zware weersomstandigheden aan boord van een onderzoeksschip gezeten. ‘Als het erg slecht weer is, kun je gewoon niet werken.’ Wilken moet voor haar onderzoek naar marine microben – eencellige eukaryotenEukaryoten zijn organismen met een celkern. Dieren, planten en schimmels vallen hieronder. die tegelijkertijd als plant en dier leven – namelijk grote onderzoeksinstrumenten gebruiken.
Maar wanneer het kan, start ze om vier uur ’s ochtends om in het donker microben te verzamelen. ‘Dit levert minder stress voor ze op, omdat ze gevoelig zijn voor zonlicht,’ zegt Wilken. ‘Rond zonsopgang stoppen we de gevangen microben in flessen met water die weer in incubators op het dek gaan.’ In de incubators kan Wilken precies de hoeveelheid licht, de temperatuur en de stroming van het water instellen. Zo kan ze de effecten van verschillende omstandigheden bepalen.
De mixotrophs, zoals Wilken ze noemt, gedragen zich bijvoorbeeld anders bij warmte dan bij kou. ‘Het lijkt erop dat ze zich meer gaan gedragen als dieren zodra de temperatuur hoger is. Dat ze dan meer voedsel opnemen en meer koolstofdioxide uitstoten. Wanneer de temperatuur lager is, lijken de mixotrophs eerder op planten. Net zoals planten halen ze hun energie uit zonlicht en nemen ze koolstofdioxide op. Ze zijn dus heel functioneel. Ik ben nieuwsgierig naar hun reactie op klimaatverandering. Ze zijn namelijk belangrijk voor het klimaat, omdat ze bij warmte meer koolstofdioxide lijken uit te stoten en bij kou juist koolstofdioxide opnemen. Eigenlijk zijn oceanen voor klimaatverandering net zo belangrijk als de regenwouden.’ De Goeij beaamt dat. ‘Er is ook heel veel koolstofdioxide opgeslagen in de oceanen.’
(Lees verder onder de afbeelding)
Prijzig onderzoek
Het onderzoek van de wetenschappers heeft naast de lange dagen op zee nog een ding gemeen: het is ontzettend duur. Zo wilde De Goeij bij de Noordpool onderzoek doen, omdat sponzen ook daar te vinden zijn. ‘We willen graag weten hoe ze daar bij -1 graden Celsius overleven, dus gingen we met een onderzeeër de diepzee in. Wij mogen zo’n onderzeeër niet zelf besturen. Die kost namelijk 40 miljoen euro en de hele expeditie wel 50.000 euro per dag. Het kan zijn dat er onderweg wat fout gaat, dat de boot door slecht weer een deel van je onderzoek in het water achterlaat, of gewoon omdat de meetapparatuur niet teruggevonden wordt. Daar gaat je jaar voorbereiding dan; je moet het onderzoek nog een keer herhalen – als je al een volgende kans krijgt. Dat is een grote uitdaging.’
Peijnenburg heeft ook duizenden euro’s nodig om planktonslakken te onderzoeken. ‘Je hebt allerlei apparatuur nodig in het lab en dan komen de kosten van het onderzoeksschip er nog bij. Het hangt van het schip af, maar het kost al snel minstens 15.000 euro per dag. Vaak deel je een onderzoeksschip met andere onderzoeksgroepen. Je verdeelt dan de scheepstijd zodat je bijvoorbeeld een uur per dag het schip ter beschikking hebt voor je onderzoek gedurende een expeditie van zeven weken.’
Die hoge kosten beperken wel hoe ver de mariene wetenschappers met hun onderzoek kunnen gaan. ‘Mijn onderzoek vindt plaats in de bovenste 300 of 400 meter van het water, maar het is soms wel 3 tot 4 kilometer diep,’ vertelt Peijnenburg. ‘We weten niet wat daar in die diepte gebeurt. Ik zou dat dolgraag willen onderzoeken, maar dan heb je nog meer geld nodig.’
