Koraalriffen gedijen in de grotendeels verlaten tropische oceaan en dat is te danken aan fotosynthese door algen en koralen. Algen en koralen gebruiken ongeveer de helft van de omgezette zonne-energie om te groeien en zich voort te planten. Een deel van de restenergie wordt opgeslagen in opgeloste organische stoffen en uiteindelijk losgelaten in het water. Deze kostbare grondstoffen gaan niet verloren, maar zijn voedsel voor onder andere bacteriën, die op hun beurt door grotere dieren worden opgegeten. Dit recyclingproces van energie wordt de “Microbial Loop" genoemd. Over het algemeen is de afgifte van opgeloste organische stoffen gedurende de dag het hoogst. In de nacht, wanneer er geen fotosynthese plaatsvindt in het donker, daalt de afgifte sterk.

Een onverwachte ontdekking

'Tijdens mijn promotieonderzoek onderzocht ik het effect van licht op de afgifte van opgeloste organische stoffen in verschillende koralen en algen. Zoals verwacht nam in het donker de afgifte sterk af en kwamen er meer opgeloste organische stoffen vrij bij hoge lichtintensiteit vergeleken met matige lichtintensiteit,' legt Benjamin Mueller uit. Echter, toen hij naar turfalgen keek, was hij verrast om te ontdekken dat ze de hoogste afgifte in het donker hadden. 'In eerste instantie was ik bang dat we een fout hadden gemaakt. We dachten dat de monsters besmet waren geraakt, of is er iets was misgegaan met de chemische analyse.'

Wat in eerste instantie op een vergissing leek, bleek een zeer belangrijke ontdekking. Er wordt nu aangenomen dat de hoge nachtelijke afgifte in turfalgen waarschijnlijk wordt veroorzaakt door cyanobacteriën, die in het donker kunnen fermenteren. Cyanobacteriën zijn een toenemende component van turfalg-gemeenschappen. Een divers team van onderzoekers uit Nederland, Duitsland en de Verenigde Staten werd samengesteld om het fenomeen te onderzoeken.

Kwaliteit boven kwantiteit

Het team zette een delicaat experiment op om de afgifte van opgeloste organische stoffen uit turfalgen overdag en 's nachts te meten. De zogenaamde dagstoffen en nachtsstoffen werden vervolgens gevoerd aan heterotrofe bacteriën om te zien hoe effectief ze de stoffen gebruiken om te groeien. Uit de resultaten blijkt dat hoewel de bacteriën de nachtstoffen veel sneller absorberen, ze niet in staat zijn om deze materialen efficiënt te gebruiken om te groeien. In plaats daarvan worden ze gerespireerd en wordt er CO₂ afgeven. De dagstoffen zijn van hogere kwaliteit en worden veel efficiënter opgenomen en omgezet in bacteriële biomassa, wat het rif ten goede komt. 'Deze nieuw gekweekte bacteriën kunnen vervolgens worden geconsumeerd door filtervoeders en andere bacteriële roofdieren en daardoor komen energie en voedingsstoffen die aanvankelijk zijn opgeslagen in opgeloste organische stoffen in de klassieke voedselketen terecht', legt Mueller uit.

Een verandering in de tijd

Curaçaose koraalriffen zijn de afgelopen decennia drastisch veranderd van voornamelijk gedomineerd door koralen en verkalkende algen naar meer vlezige algen en turfalgen die cyanobacteriën bevatten. Het team was geïnteresseerd in het vergelijken van de dag- en nachtafgifte van opgeloste organische stoffen in het heden versus enkele decennia geleden. Mueller: 'Uit onze berekeningen blijkt dat in het verleden ongeveer tweederde van de opgeloste organische stoffen overdag vrijkwam en slechts een derde 's nachts. Tegenwoordig kan tot de helft van de opgeloste organische stoffen 's nachts vrijkomen.' Deze verschuiving in de tijd heeft een effect op het hele rifsysteem, omdat kostbare energie verloren gaat bij de respiratie van de stoffen die niet de klassieke voedselketen binnen gaan.

Toekomstperspectieven

Mueller voorspelt dat het relatieve belang van opgeloste organische stoffen die 's nachts vrijkomen in de toekomst waarschijnlijk zal toenemen. Door klimaatverandering wordt verwacht dat de hoeveelheid matvormende cyanobacteriën en algengemeenschappen zullen toenemen. Mueller en zijn team zullen doorgaan met het bestuderen van de turfalgen en het karakteriseren van de chemische samenstelling van de opgeloste organische stoffen die 's nachts vrijkomen. Ze zullen zich ook richten op de veranderingen in de bacteriële gemeenschap en andere belangrijke organismen, zoals sponzen, die opgeloste organische stoffen consumeren.

Publicatie details

B. Mueller, H.J. Brocke, F.L. Rohwer, T. Dittmar, J. Huisman, M.J.A. Vermeij and J.M. de Goeij: ‘Nocturnal dissolved organic matter release by turf algae and its role in the microbialization of reefs’, in:  Functional Ecology DOI: 10.1111/1365-2435.14101

Contactpersoon