Ook in zuur water kan je schelpen bouwen

De verzuring van de oceanen is een bedreiging voor schelpdieren. Kalk lost immers op in zuur water. Maar foraminiferen hebben daar een trucje op gevonden, blijkt uit nieuw onderzoek. Het lijkt er zelfs op dat zuur water de kalkvorming bij deze eencellige zeebeestjes bevordert.

1 februari 2017

Voor schelpen is de verzuring van de oceaan een bedreiging
Jon Sullivan, Publiek Domein (via Wikimedia Commons)

Wie wel eens een koffie-apparaat heeft ontkalkt of een reclame voor wasmachinereiniger voorbij heeft zien komen, kent het principe: kalk lost op in zure vloeistoffen. Voor schelpdieren en andere beestjes met een uitwendig kalkskelet of kalkschaal is de verzuring van de oceanen dus een regelrechte bedreiging. Maar niet voor allemaal, blijkt nu uit onderzoek van het JAMSTEC (Japanese Agency for Marine-earth Science and Technology) in Japan en het NIOZ (Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee) op Texel.

Er bestaan eencellige zeediertjes, foraminiferen, die hun schelpen juist makkelijker lijken te bouwen als het water zuurder is. De dieren reguleren de zuurtegraad in hun zeer nabije omgeving zelf, schreven de aardwetenschappers vorige week in Nature Communications, en creëren daarmee de juiste omstandigheden om kalk te laten neerslaan. Dit beschermt de zeebeestjes tegen de verzuring van het water, die optreedt doordat de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer toeneemt en vervolgens deels wordt opgeslagen in de oceaan.

Evenwicht

In de oceanen is koolstof aanwezig in drie vormen: Kooldioxide (CO₂), bicarbonaat (HCO₃-) en carbonaat(CO₃²-). Het evenwicht tussen deze drie chemische soorten is direct gerelateerd aan de zuurgraad (pH) van het water. Hoe zuurder het water, hoe meer opgelost kooldioxide het bevat.

Waterstof

De foraminiferen regelen de zuurtegraad in de omgeving door waterstof-ionen uit te scheiden. Hierdoor wordt het water rondom zuurder, maar de vloeistof in de cel juist minder zuur. Aan de binnenkant van de cel kan dan kalk (calciumcarbonaat, ofwel CaC0₃) worden afgezet.

Door dit trucje hebben de foraminiferen geen last van de nadelen van het zure water, maar kunnen ze wel van de voordelen gebruik maken. “De diertjes gebruiken opgelost koolstof bij de kalkproductie”, vertelt Lennart de Nooijer, aardwetenschapper bij het NIOZ, die meedeed aan het onderzoek. “En omdat in zuur water meer CO₂ zit (zie kader, red.), hebben ze steeds meer koolstof waar ze gebruik van kunnen maken.”

Opwarming

Dat is goed nieuws, zou je denken – vooral omdat de oceanen vol zitten met foraminiferen, en het zeewater door de stijging van het CO₂-gehalte sinds 1750 al ongeveer 30 procent zuurder is geworden. Toch is dat is slechts ten dele waar.

Door de kalkproductie neemt de zuurtegraad van het water nog verder toe, legt de Nooijer uit. Het gevolg is dat ook de hoeveelheid opgelost CO₂ in het zeewater stijgt, en de oceaan uiteindelijk minder van dit broeikasgas uit de lucht kan opnemen. “Hierdoor zou het CO₂-gehalte in de lucht sneller dan nu kunnen gaan stijgen, met mogelijk een snellere opwarming als gevolg”, zegt Gert-Jan Reichart van het NIOZ, die ook aan de studie meewerkte.

Moerasdiertjes

De wetenschappers deden experimenten aan foraminiferen (Ammonia sp.) uit het brakwatermoeras van de Hiragata-baai bij Yokosuka in Japan, die ze doorkweekten in water met verschillende zuurgraden en vervolgens onder de microscoop bekeken. De onderzoeksresultaten gelden ook voor andere forams, denken ze.

“Andere soorten tonen grote overeenkomsten met de Ammonia ”, legt De Nooijer uit. Zo hebben ze bijvoorbeeld een vergelijkbare chemische samenstelling. “Het lijkt er sterk op dat het proces van kalkvorming bij andere foraminiferen min of meer hetzelfde is.”

Microscoopbeeld van de foraminiferen uit Japan.
NIOZ, Texel

Stootje

Frank Peeters, marien micropaleontoloog aan de Vrije Universiteit in Amsterdam en gespecialiseerd in foraminiferen, is blij met het artikel, waar hij zelf niet bij betrokken was. “Het bevestigt eigenlijk wat we al vermoedden, namelijk dat foraminiferen best tegen een stootje kunnen.” Intuïtief denk je dat eencelligen die kalk bouwen het wel moeilijk zullen krijgen in een zuurdere oceaan, zegt Peeters. “Maar ze blijken dus goed in staat met deze verandering in leefomgeving om te gaan.”

Het lijkt hem een plausibele conclusie. “Per slot van rekening leven er vandaag de dag ook foraminiferen die succesvol zijn in het bouwen van een kalkschaaltje in de Zuidelijke IJszee – en daar zit je in een van de zuurste regionen van de oceaan.”

Bronnen

Toyofuku e.a., Proton pumping accompanies calcification in foraminifera, Nature Communications, 8, (2017) doi:10.1038/ncomms14145
Onverwacht resultaat: Oceaanverzuring kan schelpvorming bevorderen, Persbericht NIOZ