Geplaatst op

Bodemorganismen in de Nederlandse Waddenzee voeden zich met ‘kliekjes’


NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee

05-nov-2022De Waddenzee is een uiterst productief ecosysteem. Aan de basis van het voedselweb staan diatomeeën en andere ‘primaire producenten’. Door een onderzoek naar stikstofisotopen in de voedselketen kon dr. Philip Riekenberg van het NIOZ achterhalen wat de bron is van de grote productiviteit van de Waddenzee: kliekjes in de bodem.

Het onderzoek is recent gepubliceerd in Frontiers of Ecology and Evolution. Riekenberg is marien biogeochemicus aan het NIOZ. Hij vertelt dat de bron van veel stikstof niet het zeewater is, maar de bodem. “Diatomeeën op droogvallende wadplaten voeden zich met de stikstof die ze deels halen uit gerecyclede resten van organisch materiaal in het poriënwater tussen de zandkorrels,” aldus Riekenberg. “Ze voeden zich bij wijze van spreken met de kliekjes in de bodem.”

Isotopen

Voor deze studie keken Riekenberg en collega’s naar de chemische variaties in de isotopen van stikstof. Er zijn twee veel voorkomende vormen van stikstof ‘stikstof-14’ en de zwaardere versie, ‘stikstof-15’. Wanneer een organisme eiwitten verteert, bijvoorbeeld uit plankton, wordt het achterblijvende stikstof weer gebruikt om eigen eiwitten te maken. Bij dit proces gaat het lichtere stikstof-14 een beetje verloren, zodat de concentratie van het zware stikstof-15 bij iedere stap in de voedselketen relatief  toeneemt. Daardoor hebben dieren hoger in de voedselketen in vergelijking steeds meer stikstof-15 in hun weefsels.

Mosselen, zeewier en anemonen zijn hogere organismen in de voedselketen

Mosselen, zeewier en anemonen zijn hogere organismen in de voedselketen (Source: Oscar Franken)

Individuele aminozuren

De laatste jaren is het mogelijk geworden om ook de verschillende stikstofisotopen van individuele aminozuren te analyseren. Bepaalde aminozuren – de bouwstenen van eiwitten – kunnen niet door hogere organismen zelf worden aangemaakt. Deze zogeheten essentiële aminozuren moeten uit de voeding worden gehaald en blijven daarom in de hele voedselketen grotendeels onveranderd. In de essentiële aminozuren blijft de verhouding van stikstof-14 en -15 ook onveranderd na elke stap van eten of gegeten worden. Andere, zogenaamde trofische aminozuren, veranderen wél sterk bij iedere stap in de voedselketen. Het verschil in stikstofsamenstelling tussen trofische en essentiële aminozuren geeft dus aan hoe hoog een organisme in de voedselketen staat.

Zeeduizendpoot bij een algenplek. Algen staan aan de basis van de voedselketen

Zeeduizendpoot bij een algenplek. Algen staan aan de basis van de voedselketen (Source: Jim van Belzen)

Afval in het poriewater

Aan monsters die tussen 2011 en 2014 werden verzameld tijdens het langdurige monitoringprogramma SIBES (Synoptic Intertidal BEnthic Survey) van het NIOZ, analyseerde Riekenberg de stikstofisotopen van aminozuren van 340 verschillende dieren uit de hele Nederlandse Waddenzee. Zo kon hij nagaan welke stikstofbronnen deze dieren gebruikten. Riekenberg: “We zagen dat een flink deel van de stikstof niet uit de bovenliggende waterkolom kwam, maar van de primaire producenten op de bodem, zoals diatomeeën. Ze gebruiken stikstof uit het poriewater in de bodem van de Waddenzee. Dit stikstof is overgebleven na de afbraak en denitrificatie van organisch materiaal. Het heeft daardoor een duidelijk afwijkende isotopensamenstelling, en kan daarom worden gevolgd in een deel van het voedselweb.”

Ecologische modellen

Riekenberg benadrukt dat dit nieuwe stukje van de puzzel belangrijke kennis toevoegt aan de kennis over het ecosysteem van de Waddenzee. “Nu we weten dat stikstof uit afgebroken organisch materiaal in de bodem een belangrijke directe bron van voedingsstoffen is, moet dit worden meegenomen in ecologische modellen die we van de Waddenzee maken. Tot nu toe gingen ecologen ervanuit dat met name stikstof uit de waterkolom de bron was. Als onze modellen van het ecosysteem van de Wadden niet alle bronnen van voedingsstoffen meenemen, kunnen die modellen de ecologie van de Waddenzee ook niet nauwkeurig weergeven wanneer ze worden gebruikt om toekomstige effecten of veranderingen te voorspellen.”

Meer informatie

Tekst: NIOZ
Beeld: Josje Snoek (leadfoto: diatomee Asterionellopsis glacialis); Oscar Franken, NIOZ; Jim van Belzen, NIOZ