Researchers unravelled how deep-sea sponge grounds can survive far away from common food sources

~~ for Dutch scroll down ~~

“We analyzed the isotopic composition of the sponges’ body tissue, which reflects the type of food they consume,” says Furu Mienis, deep sea researcher at Royal Netherlands Institute for Sea Research NIOZ. “The isotopic composition tells us if species are at the base of the food chain or predators, high in the food chain.” Sponges are holobionts comprised of the host and its symbiotic microbes. They are filter feeders, but they deviated from the expected filter feeder isotopic composition, depending on their classification as sponges with a high amounts of symbionic microbes or sponges with low amounts of microbes.

The study shows that high microbial abundance sponges, where microbes can account for up to 60% of sponge biomass, had an isotopic composition resembling organisms at the base of the food web. This suggests that they are able to use dissolved food resources that are generally inaccessible to animals. Low microbial abundance sponges, where microbial densities are 100 to 10.000 times lower than with high microbial abundance sponges, had a stable isotopic composition that resembles a predator at the top of the food web. This is very unlikely and appears to be the result of very efficient recycling pathways that are so far unknown.

Additional specific isotope analyses were done as well. “We analyzed the isotopic composition of the single amino acids, which are building blocks of sponges’ proteins”, says Mienis. “We were able to show that fauna on the sponge ground was feeding on sponge-derived organic material.”

Sponges make life in the deepsea easier for other fauna
The researchers concluded that deep-sea sponge grounds do not follow the classical food web structure. The local eco-systems are subsidized by additional food resources entering the food web via sponges. Through this sponge subsidy, sponges are key to the sustenance of thriving deep-sea ecosystems like sponge grounds and other environments where sponges occur, for instance cold-water coral reefs. Due to the ubiquitous abundance, it is expected that these sponge ground might have a global impact on marine ecosystems as well as biogeochemical cycles.

Onderzoekers ontrafelden hoe sponsgronden in diepzee kunnen overleven, ver weg van de gebruikelijke voedselbronnen

Sponsgronden, gebieden met een hoge dichtheid aan diepzeesponzen, zijn hotspots van biodiversiteit en biomassa in de verder voedselarme diepzee. Het zijn net oases in de woestijn. Het was onbekend hoe deze sponsgronden konden overleven in deze voedselarme omgeving. Maar onderzoekers hebben ontrafeld hoe sponzen en de daarmee verbonden fauna zichzelf in stand houden door hun voedselbronnen en interacties in het voedselweb te identificeren. Daarom hebben Ulrike Hans, Furu Mienis en een internationaal team van collega's monsters genomen van een sponsgrond op de Schulz Bank, die zich in de Arctische Atlantische Oceaan bevindt, en deze in het lab geanalyseerd.

"We hebben de isotopensamenstelling van het lichaamsweefsel van de sponzen geanalyseerd, wat een afspiegeling is van het soort voedsel dat ze consumeren," zegt Furu Mienis, diepzeeonderzoeker bij het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee NIOZ. "De isotopische samenstelling vertelt ons of soorten aan de basis van de voedselketen staan of juist roofdieren zijn, hoog in de voedselketen." Sponzen zijn holobionten die bestaan uit de gastheer en zijn symbiotische microben. Het zijn filtervoeders, maar ze wijken af van de verwachte isotopensamenstelling van filtervoeders, afhankelijk van hun classificatie als sponzen met een hoge hoeveelheid symbionische microben of sponzen met een lage hoeveelheid microben.

Uit de studie blijkt dat sponzen met een grote microbiële rijkdom, waarbij microben tot 60% van de biomassa van de spons kunnen uitmaken, een isotopensamenstelling hadden die leek op die van organismen aan de basis van het voedselweb. Dit wijst erop dat zij in staat zijn gebruik te maken van opgeloste voedselbronnen die over het algemeen ontoegankelijk zijn voor dieren. Sponzen met een lage microbiële dichtheid hebben een microbiële dichtheid die 100 tot 10.000 maal lager is dan bij sponzen met een hoge microbiële dichtheid. Deze sponzen hadden juist een stabiele isotopensamenstelling die lijkt op die van een roofdier aan de top van het voedselweb. Dit is zeer onwaarschijnlijk en lijkt het resultaat te zijn van zeer efficiënte recyclingprocessen in de sponzen die tot dusver onbekend zijn.

Er werden ook aanvullende specifieke isotopenanalyses gedaan. "We analyseerden de isotopensamenstelling van de afzonderlijke aminozuren, die bouwstenen zijn van de eiwitten van sponzen", zegt Mienis. "We konden aantonen dat de fauna op de sponsgrond zich voedde met van sponzen afkomstig organisch materiaal."

Sponzen maken het leven in de diepzee gemakkelijker voor andere fauna
De onderzoekers concludeerden dat sponsgronden in de diepzee niet de klassieke voedselwebstructuur volgen. De plaatselijke ecosystemen worden ondersteund door extra voedselbronnen die via sponzen in het voedselweb terechtkomen. Door deze bijdrage zijn sponzen essentieel voor de instandhouding van bloeiende diepzee-ecosystemen zoals sponsgronden en andere omgevingen waar sponzen voorkomen, bijvoorbeeld koudwaterkoraalriffen. Door de wereldwijde aanwezigheid van sponzen wordt verwacht dat zij een wereldwijde invloed zullen hebben op mariene ecosystemen en biogeochemische cycli.