Utrecht, 08 december 2015

Samen overleven in voedselschaarste

Diepzeekoraal zeer zuinig met voedsel

Samenvatting

Diepzeekoralen leven in een omgeving met heel weinig voedsel. Onderzoekers van de Universiteit Utrecht, het NIOZ, de universiteit van Goeteborg en het Duitse GEOMAR leggen een nieuw stuk van de stofwisseling van diepzeekoralen bloot, en laten zien dat ze op een enorm efficiente manier omgaan met hun schaarse voedselbronnen. Hun resultaten worden op dinsdag 8 december 2015 gepubliceerd in Nature Scientific Reports.

Diepzeekoraalriffen

Detail van de koraalgemeenschap

Individuele poliepen

Koralen in ondiepe, tropische zeeen halen hun energie uit een samenlevingsbestaan (een symbiose) met algen die energie halen uit zonlicht en daarmee koolstofdioxide kunnen omzetten in biomassa. Diepzeekoralen leven echter in het pikkedonker, dus fotosynthese is daar onmogelijk. Ze zijn daarom gedwongen hun energie te halen uit de weinige voedingsstoffen die vanuit het zonnige wateroppervlak naar beneden zinken. Er is nog weinig bekend over hoe de diepzeekoralen omgaan met deze voedselschaarste.

Stikstof en koolstof

Hoofdonderzoekers Jack Middelburg, aardwetenschapper aan de Universiteit Utrecht, en Dick van Oevelen, bioloog bij het NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee, haalden samen met hun team koralen van zo'n driehonderd meter diep uit de zeeen van Noorwegen, en lieten ze onder gecontroleerde omstandigheden in een laboratorium voortleven. In verschillende experimenten onderzochten ze nauwkeurig hoe diepzeekoralen omgaan met belangrijke voedingsstoffen als stikstof en koolstof.

" Jack Middelburg, hoogleraar Geochemie

We wisten nog niet dat diepzeekoraalgemeenschappen zo ontzettend efficient omgaan met hun voedingsstoffen.

Jack Middelburg, hoogleraar Geochemie "

Opgeslagen in de koralen

Van Oevelen: "Door stabiele isotopen van de twee stoffen aan het milieu van de koralen toe te voegen konden we volgen wat de koralen hiermee doen. Als eerste vonden we dat bacterien die met het koraal samenleven de resterende energie van de afvalstof ammonium konden gebruiken om anorganische koolstof om te zetten naar biomassa. Dit betekent dat er ook in de koraalgemeenschap in het donker koolstoffixatie plaatsvindt. De vastgelegde koolstof vonden we terug in essentiele vetten en eiwitten. Daarmee vervullen deze bacterien een functionele rol die lijkt op de symbiotische algen in tropische koralen".

Bovendien bleek het geheel van samenlevende organismen binnen 24 uur in staat stikstofgas om te zetten in biologische beschikbare vormen van stikstof. Dat is opvallend, omdat dat proces veel energie vraagt en daarom niet verwacht wordt in de energie gelimiteerde diepzee. Vervolgonderzoek is nodig om te begrijpen wat de rol van stikstoffixatie is voor de diepzeekoralengemeenschap.

" Dick van Oevelen, bioloog bij het NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee

De bacterien die met het koraal samenleven, vervullen een functionele rol die lijkt op de symbiotische algen in tropische koralen.

Dick van Oevelen, bioloog bij het NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee "

Ontzettend efficient

"Dat tropische koralen een sterke symbiose hebben met alle organismen die in de koraalrifgemeenschap leven was al bekend", vertelt Middelburg. "Maar we wisten nog niet dat diepzeekoraalgemeenschappen zo ontzettend efficient omgaan met hun voedingsstoffen, en zelfs stikstofgas fixeren, wat een energievretend proces is. We vermoeden dat deze stofwisselingsmechanismen essentieel zijn om te kunnen overleven in de voedselarme diepzee."

Samenwerking

In november 2014 tekenden het NIOZ en de Universiteit Utrecht een intentieverklaring voor een intensieve samenwerking. De twee kennisinstellingen werken al meer dan 25 jaar samen op de gebieden van mariene en klimaatwetenschappen. Dit onderzoek benadrukt deze hechte samenwerking.Tevens valt dit onderzoek binnen het Netherlands Earth System Science Centre (NESSC), een universiteit-overstijgend onderzoeksinitiatief dat wetenschappers met achtergronden in natuurkunde, aardwetenschappen, ecologie en wiskunde bij elkaar brengt om klimaatverandering beter te begrijpen en betere voorspellingen te kunnen doen over de klimaatsontwikkeling in de nabije toekomst.

Dit onderzoek sluit nauw aan bij het strategische thema Sustainability van de Universiteit Utrecht.