“Diatomeeën of kiezelwieren vormen een wijdverspreide groep algen die zorgen voor de vastlegging van kooldioxide in organisch materiaal. Daarom zijn ze van groot belang in de biogeochemische cycli in de oceanen. De stijging van het kooldioxidegehalte in de atmosfeer zorgt voor opwarming van onze planeet en verzuring van de oceanen. Dit heeft gevolgen voor de temperatuur, het zoutgehalte en de zuurgraad van de oceanen; het eerst in de oppervlaktelaag. Daardoor kunnen zeestromingen veranderen wat gevolgen heeft voor de verdeling van voedingsstoffen en spoormetalen, wat op zijn beurt weer consequenties heeft voor de intensiteit van algenbloeien. Kiezelwieren zijn vooral dominant in een smalle band van de Zuidelijke Oceaan rond Antarctica. Als er daar voldoende licht, voedingsstoffen en warmte aanwezig is, vermenigvuldigen de diatomeeën zich daar explosief. Zo’n algenbloei vormt de basis van het Antarctisch voedselweb; zonder algen geen vis, walvis of pinguïn", benadrukt Middag.

Groei en afbraak van kiezelwieren
Tijdens de snelle ontwikkeling nemen diatomeeën in de bovenste waterlaag grote hoeveelheden sporenelementen en voedingsstoffen op, in het bijzonder silicium (‘kiezel’) voor de opbouw van hun celwand en het metaal zink als component van belangrijke enzymen. Hierdoor ontstaat op den duur een groot tekort aan opgeloste voedingsstoffen in grote delen van de oceaan. “Dit gebrek aan “benzine” in de bovenste, licht doorlatende waterlaag beperkt op een gegeven moment de verdere ontwikkeling van een algenbloei” aldus Rob Middag. Na een algenbloei stroomt de qua voedingsstoffen sterk verarmde bovenste waterlaag van de Zuidelijke Oceaan richting de evenaar. Tussen de 45e en 50e breedtegraad zakt de koude laag onder een warmere oppervlaktelaag. Deze middelste waterlaag reikt tot ver in meer noordelijke oceanen en mengt zich nauwelijks met andere lagen. Het blijft daarom arm aan voedingsstoffen en heeft een sterke invloed op de hoeveelheid voedingstoffen in grote delen van de wereld oceaan.

Identieke diepteprofielen
Hoewel silicium en zink worden gebruikt in heel verschillende onderdelen van de kiezelwiercel, zijn de diepteprofielen van hun concentraties in oplossing identiek: ergo, het lijkt erop dat beide componenten vanuit afgestorven kiezelwiercellen gelijktijdig weer beschikbaar komen in oplossing. Dit is raar want de gedachte was altijd dat de enzymen uit de celinhoud al in de bovenste laag weer beschikbaar zouden komen maar dat de celwand pas later- en dus dieper- zou afbreken. Maar dit is niet in overeenstemming met de observaties. Verklaring: De stormachtige wind in dit deel van de wereldzeeën mengt de bovenste waterlaag zo snel tot op een diepte van ongeveer 200 meter, dat de afbraak pas vanaf die diepte begint; zowel celinhoud als celwand worden gelijktijdig afgebroken. Dezelfde winden kunnen deze voedingsstoffen ook weer snel recyclen naar het zeeoppervlak: een nieuwe algenbloei kan beginnen. Water dat nog dieper zinkt komt veel moeilijker naar het zeeoppervlak terug.

Waarom toch zoveel zink nodig?
Waarom nemen diatomeeën zoveel zink op, terwijl hun behoefte voor de inbouw in enzymen maar heel klein is? Verklaring: “De organismen bezitten transporteiwitten, die ijzer in de cel moeten brengen. Opgelost ijzer is de Zuidelijke Oceaan echter zeer schaars. Om toch genoeg ijzer op te nemen, moeten deze transporteiwitten als het ware hyperactief worden. De goede chemische vorm van opgelost ijzer (Fe2+) is echter net als voor zink een tweewaardig positief geladen ion. Maar zink komt vaak veel meer voor dan ijzer; het is dus een soort neveneffect van de ijzerhonger van de cel”, aldus Middag.

Meer informatie

Wetenschappelijk contact voor NIOZ:
Rob Middag

Communicatie contact:
NIOZ, Jan Boon (ook voor hoge resolutie foto's)