Bottom-up and top-down forces in a tropical intertidal ecosystem

Klimaatverandering verstoort ecosysteem zeegrasvelden

Jim de Fouw toont in zijn proefschrift aan welke grote ecologische gevolgen klimaatverandering kan veroorzaken in zeegrasgebieden. Zeegrassen zijn zogenaamde ‘biobouwers’ en vormen de basis voor veel kustecosystemen. Het Waddengebied Banc d’Arguin is zo’n kustgebied. Het zeegras Zostera noltii daar barst van het leven waar o.a. de kanoet (Calidris canutus canutus) van leeft. Zeegrassen hebben een belangrijke sturende rol als fundering van onderuit het ecosysteem (bottom-up). Ze creëren geschikte leefomstandigheden voor zichzelf én voor veel andere soorten.

Zeegrasvelden die cruciaal zijn voor de biodiversiteit en kustbescherming worden echter op een onverwachte manier bedreigd door klimaatverandering. Door droogte en hittegolven stopt zeegras met het leveren van zuurstof aan schelpdieren (Loripes lucinalis), die samenleven met sulfide-etende bacteriën. Hierdoor sterven de schelpdieren en hun bacteriën, waarna ophopend sulfide in de zeebodem het zeegras vergiftigt. Men zou verwachten dat, onder normale omstandigheden,  kanoeten Loripes wegeten. Kanoeten beschikken immers over een uniek zintuig in het puntje van hun snavel waarmee ze efficiënt prooien kunnen detecteren zonder direct contact. Maar wat blijkt? In hoge dichtheid zijn de detoxificerende schelpdieren te goed verborgen voor de kanoetensnavel. Wat, in combinatie met de toxiciteit van de schelpen, een sterke doorwerking op het systeem van bovenaf (top-down) voorkomt. Een computermodel liet zien dat de stabiliseerde werking van het mutualisme (interactie tussen verschillende soorten waar beide baat bij hebben) wel degelijk kon worden verstoord door kanoeten: in afstervend zeegras lijken kanoeten in staat om het afsterf proces te versnellen. Door hier de resterende Loripes weg te eten nam het giftige sulfide toe. Daarom concludeert De Fouw dat het top-down effect van kanoeten waarschijnlijk een cumulatief effect is wat het afsterven van het zeegras doet versnellen.

Jim de Fouw promoveert aan de RUG op onderzoek dat hij uitvoerde bij het NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee, afdeling Coastal System Sciences en bij de Conservation Ecology group van het Groningen Institute for Evolutionary Life Sciences (GELIFES). Het project is een onderdeel van een persoonlijke VIDI-NWO beurs, toegekend aan dr. Jan van Gils (NIOZ). De Fouw vervolgt zijn loopbaan als postdoc bij de Radbouduniversiteit.

Persbericht NIOZ: Kanoet moet vechten voor z’n kostje in een zee van voedsel

Elk jaar trekken kanoeten van hun Arctische broedgebieden via onze Waddenzee naar het zuiden. Hier overwinteren ze in Banc d’Arguin, een Waddengebied van contrasten grenzend aan de Sahara en de Oost-Atlantische Oceaan. Terwijl de Sahara een droge zandbak is, barst het van het leven op de met zeegras begroeide wadplaten. Een tafeltje-dekje voor kanoeten, zou je zeggen. Kanoeten beschikken namelijk over een uniek zintuig in de punt van hun snavel waarmee ze schelpen in drooggevallen wadplaten extra snel kunnen vinden. Maar wat blijkt: op de Mauritaanse voedselrijke wadplaten “verstopt” het zeegras de schelpdierprooien voor kanoeten. Dit verrassende mechanisme en het feit dat het verstoppertje spelen bij extreme droogte niet meer werkt, ontdekte Jimmy de Fouw tijdens zijn promotieonderzoek bij het NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee; hij verdedigt zijn proefschrift op 29 april aan de Rijksuniversiteit Groningen.

Zeegras verstopt prooienOp de Banc d’Arguin overwinteren zo’n kwart miljoen kanoeten. In de jaren negentig werd op het NIOZ ontdekt dat de kanoeten beschikken over een uiterst gevoelig ‘zesde zintuig’ in het puntje van hun snavel. Uit experimenten en veldwaarnemingen in de Waddenzee bleek dat kanoeten ingegraven schelpdieren in het natte zand van een wadplaat zonder direct contact kunnen detecteren. “We gingen er blindelings vanuit dat dit in de rijke zeegrasvelden van de Banc d’Arguin ook het geval zou zijn", aldus promovendus Jimmy de Fouw. “Maar uit experimenten bleek tot onze verbazing dat de kanoeten veel moeite hebben om hun prooi, het schelpdiertje Loripes lucinalis, tussen de dichte zeegraswortelmat te vinden. Door de wortels functioneert het ‘zesde zintuig’ van de kanoet niet optimaal meer waardoor ze terug moeten vallen op directe aanraking met hun snavelpunt. Dit heeft niet alleen effect op de kanoet maar zeegras beschermt zichzelf hiermee tegen sulfide vergiftiging vanuit de bodem".

Samenwerking zeegras en schelpen gevoelig voor droogteZeegrassen staan bekend als biobouwers. Ze creëren niet alleen geschikte leefomstandigheden voor zichzelf maar ook voor veel andere soorten en zijn daarmee aanjagers van biodiversiteit. Zeegrassen op de Banc d’Arguin werken samen met de Loripes schelpdiertjes die in de bodem tussen de zeegraswortels leven. Deze schelpdiertjes hebben bacteriën in hun kieuwen die het voor zeegras giftige sulfide uit de zeebodem ontgiften. De schelpdiertjes en hun bacteriën profiteren op hun beurt doordat ze zuurstof krijgen via de wortels van het zeegras. Uit dit proefschrift blijkt dat de symbiose tussen zeegrassen en Loripes schelpen erg kwetsbaar is voor langdurige droogte. “Als gevolg daarvan zijn de zeegrasplanten niet meer in staat om de schelpdiertjes en hun bacteriën van zuurstof te voorzien, waardoor deze sterven. Hierdoor wordt het sulfide niet meer ontgift en daardoor sterft vervolgens ook het zeegrasveld af” aldus de Fouw.

Versnellen kanoeten afsterven zeegras?Gezond zeegras beschermt dus de Loripes schelpen tegen kanoeten door hun ‘zesde zintuig’ onbruikbaar te maken. Maar wat bleek, in door extreme droogte afstervend zeegras functioneert dit zintuig wél weer. Daarom vinden de kanoeten de schelpen hier weer gemakkelijker. Een computersimulatie liet zien dat de kanoeten in staat kunnen zijn om het door droogte in gang gezette afstervingsproces te versnellen door de resterende Loripes-schelpdiertjes snel te vinden en op te eten. De Fouw: "Hierdoor hoopt het sulfidegehalte in het bovenste deel van de wadbodem op, wat het afsterven van het zeegras nog versnelt. Is een zeegrasveld eenmaal weg, dan ontstaat er een geheel zandig en armer ecosysteem, waarin de dichtheid aan schelpdieren veel lager is en de kanoeten uiteindelijk minder te eten hebben. Dit kan heeft ook gevolgen voor onze Waddenzee, want als de vogels niet vet genoeg uit de overwinteringsgebieden vertrekken, dan halen ze de Waddenzee niet meer".

Einde persbericht NIOZ

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/788ff8cd-4cde-457f-a6b9-55850f1e4c44