De microbiële verschuivingen die het Noordpoolgebied voor altijd zouden kunnen veranderen

Thuis
27/04/2021
Piepkleine micro-organismen in het Noordpoolgebied reageren op het opwarmende klimaat – en dat kan gevolgen hebben voor al het leven op aarde.
 
Artikel zoals gepubliceerd op National Geographic

  National Geographic logo Dash logo

Martin Nielsen reikt over het gangboord van de Porsild en grijpt het 100-meter lange bongonet terwijl het uit het Noordpoolwater wordt getrokken. Hij wordt geholpen door een van de bemanningsleden, Eli Martensen, een Inuit-visser met blozende wangen die regelmatig meegaat op deze maandelijkse veldexcursies.

Het net is ontworpen om enkele van de kleinste organismen van de oceaan te vangen: zoöplankton. Terwijl het aan boord wordt gesleept, verplaatst Nielsen, een moleculair bioloog en momenteel wetenschappelijk hoofd van Arctic Station op Disko-eiland voor de westkust van Groenland, zijn vangst naar een monsterpot en houdt hem omhoog. Ontelbare doorzichtige garnalen drijven in het water alsof ze in een sneeuwbol zitten.

“Als je het over micro-organismen in de oceaan hebt, moet je je realiseren dat het er heel veel zijn,” legt Nielsen uit. “[Ze] zijn een essentieel onderdeel van de voedselketen.”

 

Martin Nielsen staat op de boeg van het onderzoeksschip Porsild terwijl het langs ijsbergen vaart voor de kust van Disko-eiland in West-Groenland.

Credit: National Geographic
BIJSCHRIFT: Martin Nielsen staat op de boeg van het onderzoeksschip Porsild terwijl het langs ijsbergen vaart voor de kust van Disko-eiland in West-Groenland.

Naast bacteriën en virussen zijn zoöplankton (dieren) en fytoplankton (planten) de meest talrijke wezens in de oceaan. Ze zijn een primaire voedselbron voor vissen en zeezoogdieren, waaronder grote walvisachtigen zoals bultruggen en noordkapers. In één dag eten deze reuzen bijna duizend kilo krill, een soort zoöplankton, en de kleinere vissen die krill eten, zoals lodde.

Wetenschappers bemonsteren en bestuderen nu al jaren micro-organismen in Disko Baai voor de westkust van Groenland. “Arctic Station bevindt zich hier al meer dan 100 jaar,” legt Martin uit. “Als je aan wetenschap doet, is het van groot belang om deze lange, continue metingen uit te voeren.”

Sinds 1906 leggen onderzoekers hier zorgvuldig gegevens vast over alles van bodemsamenstelling tot bewolking en klimaat. En hoewel wetenschappers voorzichtig zijn met het trekken van conclusies uit deze gegevens, zijn twee dingen zeker: de Noordpool warmt sneller op dan waar dan ook op aarde, en haar ecologie ondergaat grote veranderingen over extreem korte periodes.

Martin Nielsen verplaatst monsters gevuld met fytoplankton en zoöplankton die hij heeft verzameld op zijn veldlocatie, een sectie van de open oceaan voor de kust van Disko-eiland. Met deze monsters kunnen onderzoekers na verloop van tijd populatieschommelingen en mogelijke verbanden met het veranderende klimaat registreren.

Credit: National Geographic
BIJSCHRIFT: Martin Nielsen verplaatst monsters gevuld met fytoplankton en zoöplankton die hij heeft verzameld op zijn veldlocatie, een sectie van de open oceaan voor de kust van Disko-eiland. Met deze monsters kunnen onderzoekers na verloop van tijd populatieschommelingen en mogelijke verbanden met het veranderende klimaat registreren.

Terug op Arctic Station kijkt Nielsen door een microscoop naar een petrischaaltje gevuld met roeipootkreeftjes – kleine schaaldieren die de dominante leden zijn van het pelagisch zoöplankton. Een cluster ijsbergen is zichtbaar door het raam. Walvissen komen hier meestal in de zomer samen om te eten, maar dit jaar zijn ze niet verschenen. Dat wijst erop dat de lodde die ze eten ook niet is verschenen. “We zien een verschuiving in de populatiedynamiek”, zegt Martin. “Een verschuiving in welke soorten er zijn en welke soorten dominant zijn.”

Dit heeft voor een groot deel te maken met het veranderende klimaat. “Fytoplankton en zoöplankton zijn sterk afhankelijk van het klimaat ... dus we merken hier dat de omvang van het zee-ijs echt heel belangrijk is voor deze kleine gemeenschappen.”

Volgens Nielsen floreren sommige fytoplankton- en zoöplankton-soorten onder de veranderende omstandigheden, terwijl andere soorten mogelijk verdwijnen. Dit heeft een indirect effect op wezens die op hen vertrouwen: “via vissen tot walvissen tot mensen.” Recent onderzoek in de Fram Straat tussen oostelijk Groenland en de Noorse archipel van Svalbard wijst erop dat naarmate het smelten van het ijs versnelt, zeer voedzame algen die zich in het ijs bevinden mogelijk verdrongen worden door fytoplankton dat tijdens de zomermaanden in open water floreert. De laatste hebben lagere lipidenniveaus dan hun ijsgebonden neven, die een voedzaam feestmaal vormen voor krill en vis, die op hun beurt de walvissen die hier eten in stand houden. “Alles is instabiel en zeer moeilijk te voorspellen”, concludeert Martin.

Birgitte Danielsen is een aardrijkskundige die gespecialiseerd is in bodemwetenschap en klimaatverandering. Ze is toevallig ook de vriendin van Martin. “Ik ben naar het Noordpoolgebied verhuisd om aan het veldwerk te beginnen voor mijn proefschrift over de dynamiek van Arctisch ondergronds gas”, legt ze uit. Dat veldwerk omvat een trektocht van 45 minuten naar een locatie op de toendra net onder een gletsjer. Hier meet en registreert ze nauwgezet CO2- en methaanniveaus op verschillende dieptes. “We willen onderzoeken hoe deze extreme winterse opwarmingsgebeurtenissen de bodem en micro-organismen beïnvloeden ten aanzien van de hoeveelheid koolstof die ze in de atmosfeer zullen loslaten als CO2.”

Birgitte Danielsen registreert koolstofdioxide- en methaanniveaus in de bodem op haar veldlocatie in de toendra, gelegen op een trektocht van ongeveer een uur landinwaarts vanaf Arctic Station. Het opwarmende klimaat zorgt er mogelijk voor dat microbiële gemeenschappen meer broeikasgassen in de atmosfeer loslaten.

Credit: National Geographic
BIJSCHRIFT: Birgitte Danielsen registreert koolstofdioxide- en methaanniveaus in de bodem op haar veldlocatie in de toendra, gelegen op een trektocht van ongeveer een uur landinwaarts vanaf Arctic Station. Het opwarmende klimaat zorgt er mogelijk voor dat microbiële gemeenschappen meer broeikasgassen in de atmosfeer loslaten.

Net als bij mariene micro-organismen is het moeilijk om definitieve conclusies te trekken uit deze gegevens. Maar het is heel goed mogelijk dat opwarming een terugkoppelingslus creëert, waarbij de microbiële activiteit in de bodem toeneemt en zo bijdraagt aan de uitstoot van broeikasgassen. “Na het kleine zeeleven denk ik dat bodemmicro-organismen de volgende [meest] talrijke levende wezens op aarde zijn”, zegt Birgitte. “En je kunt zien dat de temperatuur een groot verschil maakt.”

Wat dit alles betekent voor Groenland en het Noordpoolgebied is nog onduidelijk, maar in zo'n extreme omgeving, aan de frontlinie van klimaatverandering, is de onvoorspelbaarheid uitermate zorgwekkend. “We zien met behulp van de gegevens en de wetenschap dat de omvang van het zee-ijs afneemt en instabiel wordt, en we horen hetzelfde van de lokale bevolking die het zee-ijs in hun dagelijks leven gebruikt”, zegt Martin.

De ijskap van Groenland is de op één na grootste ter wereld, na Antarctica. Het eiland is momenteel de grootste mondiale bijdrager aan de wereldwijde zeespiegelstijging: tussen 1992 en 2018 heeft het, volgens een onderzoek van NASA en het Europees Ruimteagentschap, maar liefst 3,8 biljoen ton ijs verloren. Het onderzoek voorspelt dat de zeespiegel alleen al vanwege het smelten van de Groenlandse ijskap tot 12,7 cm zal stijgen in 2100, waardoor 100 miljoen mensen jaarlijks overstromingen zullen ervaren.

Birgitte en Martin zijn al meer dan een jaar op Disko-eiland, van de winter, waarin de zon zich nauwelijks aan de horizon laat zien, tot de zomer, waarin zij er nauwelijks onder zakt. Hun bungalow, dichtbij de laboratoria en onderzoeksfaciliteit van Arctic Station, is een kleine oase vol met planten die ze hebben meegebracht uit Denemarken. Maar door hun aanwezigheid hier zijn ze zich bewust van hun eigen impact op het milieu.

Martin Nielsen onderzoekt zoöplanktonmonsters in het laboratorium van Arctic Station. Dit is een belangrijke voedingsbron, maar het veranderende klimaat verstoort mogelijk hun spreidingspatronen.

Credit: National Geographic
BIJSCHRIFT: Martin Nielsen onderzoekt zoöplanktonmonsters in het laboratorium van Arctic Station. Dit is een belangrijke voedingsbron, maar het veranderende klimaat verstoort mogelijk hun spreidingspatronen.

“We hebben ons hier gerealiseerd dat onze dagelijkse gewoontes [het] klimaat beïnvloeden”, zegt Birgitte.

“We proberen dus duurzaam te zijn in de manier waarop we leven; we proberen energie te besparen wanneer we maar kunnen”, vervolgt Martin. Dit omvat het uitschakelen van lichten, hergebruiken en recyclen waar mogelijk, het composteren van organisch afval – en het wassen van kleding in kortere cycli en op lagere temperaturen.

Martin kijkt uit het raam naar een oceaan vol micro-organismen: de basis van de maritieme voedselketen. “Weet je, kleine dingen doen er echt toe”, mijmert hij. “Het klimaat is aan het opwarmen; het is aan de gang en we moeten er allemaal iets aan doen.”

In Europa wordt gemiddeld tot wel 60 procent van de uitstoot van broeikasgassen veroorzaakt door het verwarmen van het water in onze wasmachines – meer dan verpakkingen of ingrediënten. Het verlagen van de temperatuur met slechts een paar graden kan de energieverspilling drastisch verminderen.