Verrassende bevindingen over bacteriegroei als bedreiging voor koraalriffen
Een nieuwe studie door een internationaal team van onderzoekers van NIOZ en andere instituten, onder leiding van de Universiteit van Bremen, suggereert dat op door algen gedomineerde koraalriffen niet de algen, maar de koralen zelf kunnen bijdragen aan de groei van schadelijke bacteriën. Deze ontdekking werpt licht op het feit dat niet de aanwezigheid van een bepaald organisme op zich, maar een verschuiving van een dominant naar een voorheen minder overvloedig aanwezig organisme de opkomst van opportunistische en potentieel schadelijke bacteriën kan bevorderen.
Onderwaterscène van een koraalrif. (foto: NIOZ)
Een dergelijke verschuiving kan een verandering veroorzaken in de samenstelling van opgeloste organische stoffen die door deze organismen worden afgegeven en daarmee het delicate evenwicht van de bacteriegemeenschappen die erop groeien verstoren, met mogelijk negatieve gevolgen voor het functioneren van het ecosysteem. Deze bevindingen kunnen niet alleen van belang zijn voor koraalriffen, maar ook voor andere mariene ecosystemen, zoals zeegrasvelden of kelpwouden.
“De ontdekking is verrassend”, legt hoofdauteur dr. Bianca Thobor van de afdeling Mariene Ecologie van de Universiteit van Bremen uit. “Aanvankelijk dachten we dat algenuitscheidingen – opgeloste organische stoffen die door algen worden afgegeven – de belangrijkste oorzaak waren van de groei van schadelijke bacteriën. Onze bevindingen wijzen er echter op dat op door algen gedomineerde riffen juist de uitscheidingen van de koralen zelf een belangrijke rol zouden kunnen spelen in dit proces.”
Opportunistische, heterotrofe en pathogene bacteriën nemen toe
Het onderzoek werd uitgevoerd tijdens een excursie naar het CARMABI-onderzoeksstation op Curaçao, die werd georganiseerd door NIOZ en het Sealink-project. Het veldwerk voor deze publicatie werd uitgevoerd onder leiding van dr. Andi Haas van NIOZ en er waren nog twee NIOZ-promovendi uit zijn groep bij betrokken (Milou Arts en Meine Boer).
Andi Haas: “Het meest interessante resultaat van deze studie is – naast de karakterisering van de koolhydraatfractie in het exsudaat – de bevinding dat, ongeacht in welke richting de regimeverschuiving in een marien ecosysteem gaat (d.w.z. van ongerept naar aangetast of van aangetast naar ongerept), de microbiële gemeenschap een vergelijkbare initiële reactie vertoont. Opportunistische, heterotrofe en pathogene bacteriën nemen toe. Dit toont aan dat het steeds moeilijker wordt om een gezond rifsysteem te herstellen als je eenmaal op weg bent naar aangetaste, door algen gedomineerde bentische gemeenschappen.”
“De balans van opgeloste organische stoffen in het water is cruciaal”
De studie, die nu is gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift mSystems, levert onverwachte resultaten op: in een met algen begroeid koraalrif zijn het de exsudaten van de koralen zelf die de groei van schadelijke bacteriën bevorderen, niet die van de algen. "Dit suggereert dat de heersende samenstelling van opgeloste organische stoffen in het water cruciaal is. Een verandering in deze samenstelling kan dit evenwicht verstoren, bijvoorbeeld een verandering in de respectieve abundantie van koralen en algen als gevolg van menselijke invloeden, kan de groei van schadelijke micro-organismen bevorderen", aldus de bioloog.
Dit onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met de afdeling Mariene Glycobiologie van de Universiteit van Bremen en internationale partners op het Caribische eiland Curaçao, en werpt nieuw licht op de bedreigingen voor koraalriffen. Koraalriffen worden al ernstig bedreigd door klimaatverandering en milieuschadelijke vervuiling. “Sinds de jaren 1950 zijn we wereldwijd al de helft van alle harde koralen kwijtgeraakt, vooral in het Caribisch gebied, waar veel riffen nu overgroeid zijn met algen,” benadrukt Thobor.
Resultaten ook belangrijk voor zeegrasvelden en kelpwouden
De wetenschappers analyseerden de samenstelling van suikers die door steenkoralen en algen in het water worden afgegeven, evenals de suikers die al in het rifwater aanwezig zijn. Deze suikers werden vervolgens gemengd met zeewater uit een door algen gedomineerd rif op Curaçao en vier dagen lang gevolgd. Om te achterhalen hoe de bacteriegemeenschap zich in die periode ontwikkelde, namen de onderzoekers op verschillende momenten watermonsters en sequentieerden zij het genetisch materiaal van de bacteriën.
Deze resultaten kunnen niet alleen van belang zijn voor koraalriffen, maar ook voor andere mariene ecosystemen, zoals zeegrasvelden of kelpwouden. Thobor benadrukt: “Deze resultaten laten zien hoe gevoelig de balans van mariene habitats is voor veranderingen in het opgeloste organische materiaal in het water – en hoe zulke veranderingen potentieel schadelijke effecten kunnen hebben op de stabiliteit en gezondheid van deze ecosystemen.”
Onderwaterzicht op een kleurrijk koraalrif. (foto: NIOZ)