Piepkleine cyanobacteriën blijken cruciaal voor CO2-opslag in de oceaan

Diep onder het oceaanoppervlak voltrekt zich een proces dat cruciaal is voor het klimaat: de biologische koolstofpomp. Dode plankton en andere organische resten zakken van de zonnige oppervlaktelagen naar de oceaanbodem, waar de koolstof honderden tot duizenden jaren opgeslagen blijft. Dit natuurlijke mechanisme is een van de belangrijkste manieren waarop de aarde CO2 uit de atmosfeer haalt en vastlegt.

Onderzoekers gingen er lange tijd vanuit dat relatief grote fytoplanktonsoorten, zoals kiezelwieren, het effectiefst zijn in dit proces. Kleine cyanobacteriën — eencellige organismen die in grote kolonies een blauwgroene kleur krijgen — zouden een marginale rol spelen. Een team onder leiding van onderzoeker Zhang publiceerde nu in het tijdschrift AGU Advances resultaten die dat beeld op zijn kop zetten.

Sedimentvallen op duizend meter diepte

Voor het onderzoek plaatsten de wetenschappers sedimentvallen op duizend meter diepte in de Zuid-Chinese Zee. Deze instrumenten vangen jarenlang organisch materiaal op dat vanuit hogere waterlagen naar beneden zakt. Door de chemische samenstelling van aminozuren in dit materiaal te analyseren, konden de onderzoekers precies herleiden van welke planktongroep de koolstof afkomstig was. De uitkomst: ongeveer tweederde van de koolstof die op deze diepte wordt aangetroffen, is afkomstig van cyanobacteriën en niet van de grotere, eukaryote microalgen.

Waarom kleine bacteriën beter scoren

De verklaring zit niet in de hoeveelheid koolstof die aan het oppervlak wordt geproduceerd, maar in wat er onderweg naar de bodem verloren gaat. Koolstof afkomstig van grotere microalgen wordt tijdens de lange val naar de diepzee grotendeels afgebroken door bacteriën en andere micro-organismen. Koolstof van cyanobacteriën ontsnapt veel beter aan deze afbraak. Dat komt doordat het materiaal van cyanobacteriën vaak samenklontert met mineralen, een proces dat aggregatie en ballasting wordt genoemd. Deze klontjes zinken sneller en zijn beter beschermd tegen microbiële afbraak, waardoor meer koolstof de bodem daadwerkelijk bereikt.

Opvallend is dat de onderzoekers nauwelijks seizoensverschillen zagen in de efficiëntie en herkomst van de koolstof op de bodem, terwijl de samenstelling van het plankton aan het oppervlak wel sterk varieerde met de seizoenen en de beschikbaarheid van voedingsstoffen.

Gevolgen voor klimaatmodellen

De bevindingen kunnen verklaren waarom voedselrijke wateren op hoge breedtegraden, waar grote fytoplanktonsoorten domineren, niet per definitie efficiënter zijn in koolstofopslag dan de voedselarme, cyanobacterie-rijke wateren rond de evenaar. Voor klimaatwetenschappers is dit relevant omdat modellen die de opname van CO2 door de oceaan voorspellen, doorgaans uitgaan van de rol van grotere algen. Als cyanobacteriën inderdaad een grotere bijdrage leveren dan gedacht, moeten deze modellen worden aangepast. De uitkomst is ook relevant voor geo-engineeringstrategieën zoals oceaanijzerbemesting, die juist inzetten op het stimuleren van fytoplanktongroei om meer CO2 vast te leggen. Net als bij blauwe koolstof in kustecosystemen blijkt dat relatief onopvallende organismen een onevenredig grote rol kunnen spelen in de natuurlijke opslag van koolstof.