Hopen dat we toch nog een gelegenheid krijgen om Ryder bay voor de laatste keer te bemonsteren. Daarvoor moet eerst de wind eens gaan liggen. Het inpakken en afronden is volop gaande.  Tussendoor spelen we een potje badminton of tafel tennis. Dit geeft mij mooi de gelegenheid om de meest gestelde vraag te beantwoorden. “Wat doen jullie eigenlijk met al die monsters?” Ik hoop dat deze blog post hier enige duidelijkheid in kan verstrekken.

Wie krijgt welke boot?

Na een enigszins gehaast ontbijt, het is immers een uitdaging om uit het warme bed te komen, is er een korte boating meeting. Tijdens dit overleg vertelt iedereen wat zijn of haar plannen zijn met de boten. Er zijn een aantal duikers op de basis die de grotere  beestjes (meer dan 2mm) op de bodem van de baai bestuderen. Ook hebben de Britten een lange termijn studie om te kijken naar de samenstelling van het water in Ryder bay, het RaTS programma. En natuurlijk zijn er de vier Nederlandse projecten. Tenslotte moet er tijdens het zomerseizoen een boot stand-by staan voor het geval een vliegtuig neerstort. Al met al zijn er dus elke ochtend een groot aantal belanghebbenden voor de vijf boten die er aanwezig zijn.

Zodra de boating officer ons een boot heeft toegewezen, beginnen we onze spullen in te laden. De boten die Ronald en ik gebruiken heten “Terra Nova” en “Sea Rover”. Op deze boten staat een lier die we gebruiken om onze apparatuur naar de juiste diepte krijgen. Ten eerste hebben we onze CTD, dit is een verzameling van meetapparatuur in een metalen frame die wij kunnen laten zakken in het water. Dit instrument meet verschillende parameters waaruit we onder andere de temperatuur, het zoutgehalte en de hoeveelheid algen kunnen afleiden. Deze data wordt door een datakabel naar boven gestuurd zodat wij in de boot alle parameters direct kunnen zien. Ronald zit dan achter de laptop de data te bekijken terwijl ik aan de lier draai. Op deze manier direct zien welke diepten het meest interessant zijn en wat we willen bemonsteren.

Om watermonsters te verzamelen nemen we een Niskin-fles mee.

Dit is een grote, grijze buis met een deksel op beide uiteinden. De deksels zijn verbonden met een elastiek zodat de deksels open blijven staan. Hierdoor kan het water ongehinderd door de fles kan stromen. Zodra de fles op de juiste diepte is, laten we een gewicht los die de fles doet sluiten. Op deze manier hebben we een representatief monster van die specifieke diepte.

Tenslotte nemen we ook nog twee tot drie aluminium kisten mee. Hierin zitten de verschillende attributen die wij nodig hebben om de Niskin-fles leeg te halen. Bijvoorbeeld een aantal silliconen slangen, een plastic kladblok dat waterbestendig is en niet geheel onbelangrijk alle zakken die wij gebruiken om onze monsters in te transporteren. Deze zakken worden vol in de aluminium kisten bewaard, daarin blijven ze op temperatuur en zijn ze beschermd tegen lek prikken. Het laatste dat we meenemen zijn koekjes of mueslirepen voor onszelf. Als we een paar uren op het water zijn dan is het lekker, en verstandig, om onszelf weer op te laden. Natuurlijk geldt dat helemaal als de gevoelstemperatuur ver onder het vriespunt ligt.

Watermonsters

Zodra we weer terug zijn bij ons lab pakken we de boot uit en kleden we ons weer om. De watermonsters bewaren we in onze gedimde, gekoelde container. Dit is belangrijk omdat wij voornamelijk geïnteresseerd zijn in de algen. Dit zijn miniscule, ééncellige planten die zonlicht gebruiken om suikers te maken. Oftewel, met behulp van zonlicht kunnen ze energie vastleggen door CO₂ om te zetten naar suikers. Suikers bevatten bijzonder veel energie die op elk gewenst moment vrij kan worden gemaakt voor andere processen in de cel. Als de algen worden gegeten kan de krill opgeslagen energie dus worden gebruikt door de krill. Op deze manier komt er een voedselketen tot stand. We onderzoeken 3 dingen waar het de algen betreft; diversiteit, productiviteit en lichtabsorbatie. Per onderwerp zal ik de relevantie toelichten en beschrijven hoe we dit onderzoeken.

Wij kijken naar de diversiteit in soorten algen. De soortsamenstelling van de algen op een willekeurig tijdstip hangt van vele variabelen af. Voorbeelden als de hoeveelheid licht of nutriënten die aanwezig zijn, de temperatuur en het zoutgehalte beïnvloeden welke soorten het meest aanwezig zijn. Dit is belangrijk omdat het gehele ecosysteem op en rond Antarctica is gebaseerd op algen. Krill is de belangrijkste grazer van deze minuscule plantjes en wordt gegeten door vissen, walvissen en zeehonden. Nu zijn er een aantal soorten die niet door krill gegeten kunnen worden. Als deze soorten vaker voor gaan komen door bijvoorbeeld de stijgende lucht en water temperaturen dan komt het gehele ecosysteem dus in gevaar.

Om deze diversiteit te bestuderen nemen we drie soorten monsters. Ten eerste nemen we monsters om te analyseren met de microscoop. Dit gebeurt gedeeltelijk hier op de basis, maar het grootste gedeelte zal gebeuren in Groningen. Ten tweede nemen we een monster voor de analyse van pigment samenstelling. Hiervoor verzamelen we alle algen uit 5 liter water op filters. Deze worden bevroren in de vloeibare stikstof en bewaard voor analyse in Groningen. De pigmentsamenstelling zegt iets over welke groepen algen aanwezig zijn. Elke groep heeft subtiele verschillende in de types en ratio’s van pigmenten. Dit betekent dat de algen, net als planten, ook verschillende kleuren kunnen hebben. Tenslotte verzamelen we nog meer algen op filters. Deze laatste filterset ga ik gebruiken om het DNA van algen en bacteriën uit te halen. Elke soort heeft een unieke volgorde in DNA base paren, dit gegeven kan ik dus gebruiken om alle verschillende soorten algen te onderscheiden. De DNA volgordes die ik vind kan vervolgens worden vergeleken met een grote wereldwijde database. De resultaten van al deze verschillende methoden geven een vrij compleet beeld over de soort dynamiek in een Antarctisch kust gebied. Deze gegevens kunnen dan worden vergeleken met andere datasets, verzameld door onszelf en andere groepen.

Vragen beantwoorden

De tweede verhaallijn die wij hier volgen is dat van de productiviteit van de algen en bacterien. Hoe snel groeien de bacterien? Hoeveel CO₂ kunnen de algen opnemen in bepaalde lichtomstandigheden? Deze en andere vragen proberen wij te beantwoorden. Dit is belangrijk om te weten, omdat naast de aanwezigheid van de juiste soorten algen er ook voldoende algen aanwezig moeten zijn voor een productief ecosysteem. Wanneer de algen worden opgegeten gebeurt dat bijzonder slordig. De rest die overblijft en natuurlijk de uitwerpselen van de krill worden gerecycled door bacteriën. Op deze manier komt het voedsel voor de algen opnieuw beschikbaar. Ook dit verhoogt dus de productiviteit van het ecosysteem.

Om de productiviteit van algen te meten nemen we het water dat we eerder hebben verzameld en voegen daar een onstabiele variant van CO₂ aan toe. Hiermee doen we incubaties onder 21 verschillende lichtintesiteiten. Op deze manier bootsen wij de water kolom na. Immers, aan de oppervlakte kan er veel licht aanwezig zijn, terwijl er op 75 meter diepte helemaal geen licht meer is. De algen proberen zich aan te passen zodat ze een optimale productie van de eerder genoemde suikers kunnen hebben. Te weinig licht en de algen groeien niet optimaal. Te veel licht en de algen gaan kapot, ze kunnen ook teveel energie binnen krijgen. Het experiment duurt vier uren waarna we de potjes met algen filtreren en het overige CO₂ verwijderen. Vervolgens voegen we een scintillatievloeistof toe. Omdat de CO₂ die is opgenomen onstabiel is vallen deze stoffen uit elkaar. Elke keer dat dit uit elkaar valt ontstaat er een heel erg zwak lichtje in de scintillatievloeistof. In een bijzonder gevoelig apparaat, een scintillatieteller, worden het aantal van deze licht piekjes gemeten. Hoe vaker deze lichtpiekjes optreden, hoe meer CO₂ er is opgenomen in de cellen. Op deze manier weten we dus hoe snel algen de suikers voor groei kunnen produceren.

Volgend jaar

Tenslotte doen we nog een experiment waarbij we bekijken hoeveel licht algen kunnen absorberen. Dit doen we door de algen bloot te stellen aan 10 verschillende lichtintensiteiten. Dit zijn wederom incubaties maar nu slecht voor 20 minuten. We proberen op deze manier te bepalen hoeveel energie gebruikt wordt uit het zonlicht. Het is namelijk niet zeker of alle energie die wordt opgenomen ook wordt gebruikt om suikers te maken. Wanneer dit niet zo is dan zullen dus een verschil vinden tussen dit experiment en het experiment met onstabiele CO₂. En dat zou betekenen dat dat de energie van de zon ook op secundaire manieren verwerkt.

Al met al zijn dit dus een behoorlijk aantal experimenten. Voor een gedeelte van deze resultaten zullen nog enkele jaren nodig zijn om ze volledig uitgewerkt en begrepen te hebben. Dit jaar zijn we het eerste gedeelte van onze dataset aan het verzamelen. Volgend jaar gaan we weer naar Rothera, ditmaal om een volledig zomerseizoen te kunnen beschrijven.

25 maart 2013