Science-publicatie: Zeegrassen overleven dankzij ondergrondse samenwerking

Het was tot dusver een raadsel hoe zeegrassen ondanks dodelijke concentraties sulfide in de zeebodem als enige vaatplanten kunnen leven in zee. In een gezamenlijke studie van de Rijksuniversiteit Groningen, Radboud Universiteit Nijmegen en het Koninklijk Nederlands Instituut voor Zeeonderzoek concluderen onderzoekers nu dat zeegrassen een ondergrondse samenwerking hebben met kleine schelpdiertjes en bacteriën die het sulfide onschadelijk maakt. De resultaten verschijnen deze week in het vooraanstaande wetenschappelijke tijdschrift Science.

Uit eerdere studies aan fossielen bleek dat de schelpdieren en bacteriën al sinds de evolutie van zeegrassen in het Krijt in zeegrasbedden voorkomen. De onderzoekers denken daarom dat de samenwerking zo’n 100 miljoen jaar geleden ontstond, toen zeegrassen vanaf het land de zee veroverden. Sindsdien zijn zeegrassen van groot belang voor de biodiversiteit in alle wereldzeeën. De planten groeien in brak tot zout water en komen over de hele wereld voor in ondiepe kustwateren.

Biobouwers

Zeegrassen zijn zogenaamde ‘biobouwers’, organismen die hun omgeving sterk kunnen veranderen. Dichte zeegrasvelden verminderen bijvoorbeeld de stroming en golfslag. Zwevend slib zakt dan naar de bodem waardoor het water helderder wordt. Deze omgevingsveranderingen zijn gunstig voor de vissen, schildpadden, dolfijnen en vogels die in zeegrasvelden leven en jagen. Maar het heldere water is ook belangrijk voor het zeegras zelf, omdat het zo meer licht krijgt en dus beter kan groeien.

Sulfide

In de bodem heeft het uitgezakte slib echter een negatief effect op de planten. Het bestaat namelijk vooral uit dood materiaal dat afkomstig is van planten en dieren. Dit wordt in de bodem afgebroken door bacteriën. Omdat zeebodems weinig zuurstof bevatten wordt dit gedaan door bacteriën die sulfaat uit het zeewater gebruiken in plaats van zuurstof. De bacteriën produceren daardoor echter sulfide, een stof die giftig is voor de meeste planten en dieren, waaronder zeegras.

Samenwerking

Het was tot nu toe onduidelijk hoe zeegrassen in staat zijn om goed te groeien terwijl er tussen de wortels van de planten zo veel van dit giftige sulfide vrijkomt. In Science beschrijven de onderzoekers dat tussen de wortels van zeegrassen vaak in grote aantallen kleine schelpdieren van de familie Lucinidae voorkomen. Het was al bekend dat deze diertjes in hun kieuwen speciale bacteriën ‘kweken’ waarvan ze leven. Voor deze bacteriën is sulfide niet giftig; ze gebruiken het juist om te groeien.

Experiment

In een laboratorium experiment lieten de onderzoekers zeegrassen groeien in kweekpotten met en zonder de bijzondere schelpdieren. Ook lieten ze schelpdieren groeien in potten zonder zeegras. Uit de resultaten blijkt dat de schelpdieren en hun bacteriën veel beter tussen de zeegraswortels gedijen dan in kaal zand, omdat de zeegrassen via hun wortels de schelpdieren van zuurstof voorzien. Maar ook werd vrijwel alle sulfide door de hulp-bacteriën van de schelpdiertjes ‘opgegeten’, waardoor de zeegrasplanten op hun beurt ook veel beter groeiden in potten met schelpdiertjes. ‘Een bijzondere samenwerking,’ zeggen de onderzoekers.

Behoud

Hoewel zeegrassen belangrijk zijn voor de biodiversiteit, is het areaal zeegrasvelden door menselijke vervuiling en andere verstoringen de laatste decennia wereldwijd sterk afgenomen. Op veel plaatsen wordt nu geprobeerd om zeegrassen te beschermen en verdwenen zeegrasvelden te herstellen.

’Uit onze ontdekking blijkt dat we voor het behoud en herstel van zeegrasvelden niet alleen naar de planten moeten kijken, maar ook naar de samenwerkingen die ze aangaan met andere organismen’, zegt Tjisse van der Heide van de Rijksuniversiteit Groningen. ‘Tot nu toe is steeds geprobeerd om alleen de zeegrasplanten te transplanteren, maar vaak had dit maar weinig succes. In de toekomst kunnen we de kans op succes mogelijk aanzienlijk vergroten door complete ‘zeegrassystemen’ te transplanteren, dus de planten inclusief de sulfide-etende bodemorganismen. Vooral in de tropen kan dit erg belangrijk zijn.’

Het onderzoek werd gefinancierd door het Waddenfonds en NWO.

Noot voor de pers

Meer informatie: dr. ir. Tjisse van der Heide

Meer informatie over gerelateerd onderzoek: www.waddensleutels.nl.

Referentie: A Three-Stage Symbiosis Forms the Foundation of Seagrass Ecosystems, Tjisse van der Heide, Laura L. Govers, Jimmy de Fouw, Han Olff, Matthijs van der Geest, Marieke M. van Katwijk, Theunis Piersma, Johan van de Koppel, Brian R. Silliman, Alfons J. P. Smolders, Jan A. van Gils. Science, 15 juni 2012, http://dx.doi.org/10.1126/science.1219973