Cyanobacteriën die ‘de longen van de oceaan’ vormen staan onder druk

Het is het kleinste en tegelijkertijd meest voorkomende zuurstofproducerende organisme op aarde: Prochlorococcus. De cyanobacterie komt in 75 procent van de door zonlicht beschenen oceanen voor – de met ijs bedekte wateren tellen dus niet mee. Vooral in tropische en subtropische oceanen tiert de microbe welig, maar de vraag is voor hoe lang. Volgens een Amerikaanse modelstudie in Nature Microbiology kan de Prochlorococcus-productie de komende 75 jaar met ruim 50 procent afnemen. En dat is zorgwekkend, want de cyanobacterie staat aan de basis van de mariene voedselketen.

Microscopisch klein plankton leeft in de bovenlaag van oceanen en zorgt daar dankzij fotosynthese voor de productie van organische koolstof: een essentiële bron van voedsel voor ander onderwaterleven. Een van de hoofdrolspelers is de micrometergrote Prochlorococcus, die zich makkelijk aan uiteenlopende omstandigheden kan aanpassen. Om die reden wordt altijd aangenomen dat de cyanobacterie zou profiteren van opwarmende oceanen en zelfs richting de polen zou kunnen oprukken. Maar los van enkele labexperimenten is er nooit echt uitvoerig onderzoek gedaan naar de gevolgen van opwarming voor plantaardig plankton.

Negentig onderzoekscruises

Daar wilden de Amerikaanse microbiologen verandering in brengen. Tijdens negentig onderzoekscruises gedurende tien jaar bemonsterden ze 200.000 vierkante kilometer oceaanoppervlak en keken ze onder meer naar de relatie tussen de celdeling van Prochlorococcus en temperatuur. Zo bleek bijvoorbeeld dat de deling bij opwarming in eerste instantie sneller verloopt, tot er een drempelwaarde wordt bereikt: boven de 28 graden Celsius kelderen de snelheden en rond 31 graden Celsius gaan de delingen net zo traag als bij 19 graden ónder het vriespunt.

Dat wil niet zeggen dat Prochlorococcus-groei bij die temperaturen onmogelijk is, haasten de auteurs zich te zeggen: sommige gemeenschappen zijn wellicht beter aangepast aan de warmte. Maar een toenemende groeisnelheid bij 28 graden Celsius of meer lijkt in ieder geval erg onwaarschijnlijk.

Op basis van die informatie ontwikkelden de onderzoekers een computermodel waarbij ze uitgaan van een opwarming van respectievelijk 1,9 en 3,8 graden Celsius tot 2100 (gebaseerd op veelgebruikte CO₂-uitstootscenario’s) en een afname van de voedselbeschikbaarheid in de oceanen. Dat laatste zou in theorie in het voordeel van Prochlorococcus kunnen werken, omdat de cyanobacteriën juist gedijen in voedselarme omstandigheden.

Afname in tropische wateren

Toch blijkt uit de modelvoorspellingen dat Prochlorococcus-aantallen tussen 2090 en 2100 met 17 tot wel 51 procent zullen afnemen in tropische wateren, afhankelijk van het scenario. En zelfs als er tegelijkertijd wél een uitbreiding van het areaal plaatsvindt richting de polen, dan nog zal de wereldwijde productie met 10 tot 37 procent dalen. Dat is niet alleen nadelig voor de cyanobateriën zelf, maar ook voor soorten hogerop in de voedselketen, inclusief vissen. Want zelfs al zullen er andere planktonsoorten voor in de plaats komen, toch zal de koolstofkringloop door een substantiële afname van Prochlorococcus ingrijpend wijzigen – met allerlei nog onbekende gevolgen.