fytoplankton, eencellige fotosynthetische microben, spelen een fundamentele rol in de wereldwijde koolstofcyclus en voeden mariene voedselwebben. wereldwijd, De productiviteit van fytoplankton wordt gereguleerd door de beschikbaarheid van essentiële voedingsstoffen zoals stikstof en ijzer. Onderzoekers van het GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research, Kiel, hebben nu kunnen aantonen dat de groei van fytoplankton over grote delen van de oceaan niet wordt beperkt door een enkele voedingsstof, maar door meerdere voedingsstoffen tegelijk. De studie is vandaag gepubliceerd in het wetenschappelijke toptijdschrift Natuur .

De stromen van nutriënten naar de oppervlakte van de oceaan veranderen. Dergelijke veranderingen zullen vrijwel zeker de productiviteit van fytoplankton beïnvloeden en de mariene voedselwebben en de koolstofcyclus beïnvloeden. Maar hoe, precies, zal de productiviteit van fytoplankton worden beïnvloed? Om deze vraag te beantwoorden, het is belangrijk om te weten welke voedingsstoffen de groei van fytoplankton in de oceaan beperken. Metingen van nutriëntenconcentraties in de oceaan hebben een wijdverbreide uitputting van meerdere elementen tegelijk aangetoond. Echter, daten, geen enkele experimentele studie heeft op overtuigende wijze de zogenaamde co-beperking van de groei door meer dan één voedingsstof over grote delen van de oceaan aangetoond.

Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de mariene biogeochemist Dr. Thomas Browning van het GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research, Kiel, heeft nu aangetoond dat over brede gebieden van de Zuid-Atlantische Oceaan, een combinatie van twee voedingsstoffen was nodig om de groei van fytoplankton te stimuleren, terwijl in sommige gevallen drie afzonderlijke voedingsstoffen waren nodig om de groei te maximaliseren. Het team heeft zijn resultaten gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuur . "Co-beperking van voedingsstoffen is al vele malen eerder voorgesteld. we konden het voor het eerst experimenteel bewijzen over grote oceanografische uitgestrektheden, " zegt dr. Browning.

Het onderzoek is gebaseerd op de resultaten van een expeditie die in november-december 2015 werd uitgevoerd als onderdeel van het International GEOTRACES-programma op het Duitse onderzoeksschip METEOR voor de kust van Zuidwest-Afrika. Dr. Browning nam watermonsters voor experimenten waarbij stikstof, ijzer, en kobalt werden in alle mogelijke combinaties toegevoegd en geïncubeerd in een omgeving die de oceaan simuleerde.

"De experimentele opzet klinkt vrij eenvoudig. de technische uitvoering van dit soort experimenten is eigenlijk complex omdat we absoluut geen besmetting van de experimentele kamers met sporenelementen moeten garanderen. Dit is een uitdaging omdat deze elementen bijna overal op schepen worden aangetroffen, zelfs op nieuwe plastic oppervlakken, " legt Dr. Browning uit. "Fytoplankton is ook erg gevoelig voor licht en temperatuur, dus er moest speciale aandacht worden besteed aan het verzamelen en bewaren van deze monsters".

Er werden ook ruimtelijke patronen gevonden in voedingsstoffen die de groei van fytoplankton beperken. Terwijl in sommige monsters dichter bij de kustlijn een enkele voedingsstof de groei van plankton aanzienlijk verhoogde, er waren minstens twee voedingsstoffen nodig om de groei van monsters uit de open oceaan te stimuleren. "Een andere belangrijke bevinding was dat we ontdekten dat deze beperkingsregimes konden worden verzoend met de gemeten nutriëntenconcentraties in het omringende zeewater, " zegt dr. Browning.

Dit latere resultaat is significant omdat het de mogelijkheid suggereert om grootschaligere voorspellingen te doen over nutriëntenbeperking met behulp van nieuwe gegevens van programma's zoals GEOTRACES - een grote internationale inspanning om nutriëntenconcentraties in de oceaan in kaart te brengen. De resultaten hebben ook implicaties voor wereldwijde oceaanmodellen. "Veel biogeochemische modellen gaan nog niet adequaat in op het belang van co-limitatie van nutriënten. Onze studie kan helpen om de weergave hiervan te verbeteren, " zegt Dr. Browning. Hij voegt eraan toe:"Natuurlijk, dit is slechts de eerste stap. Soortgelijke experimenten zouden in andere regio's moeten worden uitgevoerd om te beoordelen hoe wijdverbreid het fenomeen is. uiteindelijk, het combineren van dergelijke informatie met wereldwijde nutriëntenmetingen en verbeteringen in de biogeochemische oceaanmodellen zal ons in staat stellen om robuuste voorspellingen te doen over de beperking van nutriënten en de reactie ervan op veranderingen op wereldschaal. "