Hoe piepkleine zeebacteriën bepalen hoeveel CO2 de oceaan opslaat
Elke dag zinkt er in de oceaan een soort sneeuw naar de bodem. Geen gewone sneeuw, maar brokjes dode algen, uitwerpselen en ander organisch materiaal. Wetenschappers noemen dit "marine snow", oftewel zeesneeuw. Deze zeesneeuw speelt een grote rol bij het opslaan van CO2 in de diepe oceaan. Maar nieuw onderzoek laat zien dat piepkleine bacteriën dit proces flink kunnen beïnvloeden, en dat op een manier die niemand had verwacht.
De oceaan werkt als een soort pomp voor CO2. Algen aan de oppervlakte nemen CO2 op uit de lucht. Als ze doodgaan, zinken hun resten als zeesneeuw naar beneden. Komt die zeesneeuw diep genoeg, dan blijft de koolstof honderden jaren opgeslagen op de bodem van de oceaan. Maar onderweg wordt een groot deel van die zeesneeuw opgegeten door bacteriën. Zij zetten het materiaal om in CO2, dat weer terug kan naar de atmosfeer. Hoeveel koolstof uiteindelijk de diepte bereikt, hangt dus af van hoe goed bacteriën die zinkende brokjes weten te vinden.
Een onderzoeksteam ging de zee op om dit live te bestuderen. Ze volgden met speciale camera's hoe individuele bacteriën zich gedragen rond vers verzamelde zeesneeuw. Bacteriën kunnen namelijk chemische signalen ruiken die van de brokjes afkomen, en zwemmen daar gericht naartoe. Dit heet chemotaxis: bewegen in de richting van een chemische prikkel.
De onderzoekers ontdekten dat er rond elk brokje zeesneeuw een soort onzichtbare grens zit, die ze een "chemotactische horizon" noemen. Binnen die grens kunnen bacteriën tegen de stroming in zwemmen en het brokje bereiken. Buiten die grens wordt de bacterie door het water meegesleurd en mist het de kans.
Opvallend is hoe snelheid hierbij een rol speelt. Je zou verwachten dat sneller zinkende brokjes gewoon steeds minder goed gevonden worden door bacteriën. Maar dat klopt niet helemaal. Bij een zinksnelheid van 14,4 meter per dag vinden bacteriën de brokjes juist het best. Zinkt een brokje sneller dan 78,1 meter per dag, dan neemt het aantal ontmoetingen snel af. Bij zulke hoge snelheden gedraagt een brokje zich bijna als een object dat simpelweg meedrijft met de stroming, zonder dat bacteriën er nog goed grip op krijgen.
Met deze metingen bouwden de onderzoekers een wiskundig model van hoe bacteriën en zinkende deeltjes zich gedragen. Daaruit bleek een duidelijke knik te ontstaan: sommige bacteriën blijven als het ware "hangen" rond langzaam zinkende brokjes, terwijl andere brokjes zo snel zinken dat bacteriën ze amper kunnen bijhouden. Deze twee groepen gedragen zich compleet anders, wat weer invloed heeft op hoeveel koolstof uiteindelijk de diepte haalt.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit onderzoek is gebaseerd op metingen van één onderzoeksteam, uitgevoerd op zee met specifieke monsters zeesneeuw. Het laat een belangrijk mechanisme zien, maar vertelt nog niet hoeveel CO2 dit precies scheelt voor het wereldwijde klimaat. Er is meer onderzoek nodig om te bepalen hoe dit mechanisme werkt in verschillende delen van de oceaan en onder verschillende omstandigheden.
Dit soort kennis is belangrijk voor klimaatmodellen. Wetenschappers proberen al jaren beter te begrijpen hoeveel CO2 de oceaan opslaat, en hoe lang dat duurt. Door te snappen hoe bacteriën en zinkende deeltjes elkaar precies vinden, kunnen onderzoekers in de toekomst preciezer voorspellen hoe effectief de oceaan is als opslagplaats voor CO2.
Bron: Chemotactic Horizons Regulate Threshold Dynamics in the Biological Carbon Pump