Virussen verminderen visproductie in toekomstige Noordoost Atlantische Oceaan
Voor het eerst is de sterfte gemeten van verschillende mariene algen en bacteriën door virussen langs een noord-zuid transect in the Atlantisch Oceaan. Mariene virussen doden deze micro-organismen met een snelheid die tenminste gelijk is aan die van begrazing door dierlijk plankton. Daarbij stroomt koolstof niet meer door naar de hogere trofische niveaus, zoals vissen, vogels en zoogdieren, wat de netto productie van het ecosysteem verlaagt. De virussen verlagen ook de opnamecapaciteit van de oceaan voor kooldioxide; een belangrijk broeikasgas. Dit zijn de twee belangrijkste conclusies uit het proefschrift van Kristina Moijca, die haar onderzoek verrichte bij het NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee. Kristina verdedigt haar proefschrift aan de Universiteit van Amsterdam op woensdag 16 september.
Mariene voedselweb
Gezien het feit dat meer dan 95% van de levende biomassa in de zeeën en oceanen uit micro-organismen zoals eencellige algen en bacteriën bestaat, is het belangrijk te onderzoeken hoe deze organismen sterven en wat dat betekent voor het functioneren van het mariene ecosysteem. In absolute aantallen zijn mariene virussen de meest talrijke levensvormen in zee. Zoals alle virussen kunnen ze zichzelf niet vermenigvuldigen, maar infecteren ze daarvoor andere micro-organismen waarbij ze de biologische machinerie van hun gastheren gebruiken. Wanneer een virus zichzelf vermenigvuldigd heeft, komen de nieuwe virussen vrij uit de gastheercel (cellysis) waarnaar ze andere gastheercellen kunnen infecteren. Kristina Moijca concentreerde zich op de door virussen veroorzaakte sterfte van mariene microbiële populaties in de Noordoost Atlantische Oceaan. Zij deed dit langs een noord-zuid gradiënt om daarmee de efficientie van het mariene voedselweb in de toekomst (o.i.v. klimaatverandering) te voorspellen.
Sterfte door virussen beperkt doorstroom koolstof
Mojica bepaalde de verhouding van de sterfte door virussen en begrazing (predatie) door dierlijk plankton van bacteriën en plantaardig planktonpopulaties tijdens meerdere cruises aan boord van RV Pelagia. "Voor plantaardig plankton leverden onze inspanningen de grootste gepubliceerde (11 augustus 2015, ISME Journal) dataset op. Over het geheel genomen was de sterfte door virusinfecties van vergelijkbare grootte als de traditionele verliesfactor begrazing. Deze twee sterftefactoren beïnvloeden de voedselketen op verschillende manieren. Sterfte veroorzaakt door virussen vergroot de activiteit van bacteriën die het dode organisch materiaal afbreken, wat leidt tot recycling van mogelijk groei-beperkende voedingsstoffen. In tegenstelling tot begrazing zorgt de activiteit van virussen ervoor dat organisch koolstof grotendeels in het microbiële deel van het voedselweb blijft en niet doorstroomt naar de hogere trofische niveaus."
Klimaatverandering
Door klimaatverandering warmt de zee op (broeikasteffect). Dit versterkt en vervroegt de verticale stratificatie (gelaagheid) van de bovenste waterlaag waardoor de voedingszouten (zoals stikstof en fosfaat) niet meer uit de diepere lagen ingemengd worden. De data werden daarom verzameld langs een noord-zuid gradient van stratificatie met de sterkste gelaagheid in het zuiden. Voor bacteriën bleek sterfte door virussen altijd de dominante factor, maar was er meer productie dan verlies in de noordelijke regio. Mojica: "We vinden een opvallende toename van de bijdrage van sterfte door virussen op de door fotosynthese vastgelegde organische koolstofstroom in de voedselarme gebieden in het zuiden: zoveel als 80% blijft hier in het microbiële deel van het voedselweb. Dit is veel horger dan tot nu toe werd aangenomen, en is ongeveer tweeëneenhalf keer hoger dan gemeten voor de noordelijke breedtegraden. Deze resultaten laten duidelijk zien dat bij het modelleren van ecosystemen de door virussen veroorzaakte sterfte van micro-organismen moet worden meegenomen."
De uitkomsten van Mojica's promotieonderzoek suggereren dat de bijdrage van de door virussen veroorzaakte sterfte zal toenemen bij verdere opwarming van de aarde. De doorstroming van organisch materiaal naar de hogere trofische niveaus van het mariene voedselweb wordt daarmee geremd. De opnamecapaciteit van de Noordoost Atlantische Oceaan voor kooldioxide uit de atmosfeer neemt dan af.
