Van de vlo, de alg en de schimmel

Biologen hebben lang gedacht dat watervlooien de kiezelalg Asterionella links laten liggen als voedselbron, omdat deze simpelweg te groot is om op te eten. Een schimmel blijkt nu een sluiproute te bieden.

ER IS EEN INGEWIKKELDE wapenwedloop aan de gang in de Maarsseveense Plassen. Op microscopische schaal, wel te verstaan. Algen proberen te ontsnappen aan begrazing door watervlooien door zo groot te groeien dat zij niet meer te behappen zijn. Tegelijkertijd infecteren schimmels de algen op grote schaal en houden zo een ongebreidelde algenbloei onder de duim. De door de schimmels gedode algen zinken naar de bodem van het meer. Tot nu toe dachten biologen dat de voedingsstoffen die in deze algen zijn opgeslagen ongebruikt blijven en voor langere tijd uit het water verdwijnen. Pas als bacteriën de algen verteren, komen de voedingsstoffen weer beschikbaar, zo was de overtuiging.

Maar de Japanse postdoc Maiko Kagami, werkzaam bij het Nederlands Instituut voor Ecologie NIOO in Nieuwersluis, ontdekte dat watervlooien via een sluiproute toch van voedingsstoffen uit de algen kunnen profiteren. De kreeftachtige diertjes kunnen weliswaar de alg zelf niet verorberen, maar de veel kleinere zwemmende sporen van de schimmel wel. Zo verhuist er toch biomassa van de algen naar het dierlijke plankton, dat zelf weer een belangrijke voedselbron is voor vissen (Limnology and Oceanography, mei).

``Met deze ontdekking is een geheel nieuwe route in het voedselweb van zoetwatermeren blootgelegd'', zegt prof.dr. Ellen van Donk, begeleider van Kagami. ``Wij noemen het in het Engels de myco-loop, wat precies klinkt als de voornaam van onze Japanse postdoc. Via deze route komen voedingsstoffen versneld beschikbaar en dat is heel belangrijk om te begrijpen hoe het voedselweb in elkaar steekt.''

De ontdekking van de myco-loop strekt zich verder uit dan alleen de Maarsseveense Plassen verzekert Van Donk. ``De Asterionella-algen en de chytride-schimmel waar het hier om gaat zijn heel algemene soorten die je overal ter wereld in zoetwatermeren aantreft. In de Maarsseveense Plassen, maar ook in Engeland, Noorwegen en Japan en zelfs op een afgelegen eilandengroep als de Azoren bestaan dezelfde soorten.''

Bekeken onder de lichtmicroscoop speelt zich in een druppel water uit zo'n meer heel wat af. De Asterionella-algen zijn zichtbaar als stervormige kolonies van vijf tot acht spaakvormige cellen die wijd uiteen staan. De algen hebben een lengte van circa 70 micrometer en zijn daarmee te groot om door de watervlo gegeten te worden. Sommige algen dragen één of meer bolletjes op hun buitenkant; dat zijn de chytride-schimmels Zygorhizidium planktonicum en Rhizophydium planktonicum die specifiek parasiteren op grote algen zoals Asterionella formosa.

vruchtlichamen

De kiezelalg beschikt over een beschermend pantser bestaand uit twee helften, maar dat mag niet baten. De zwemmende schimmelsporen hechten zich precies tussen de twee dekselhelften. Schimmeldraden groeien naar binnen en de schimmel zuigt de alg als het ware leeg. Aan de buitenkant groeien de sporen uit tot vruchtlichamen waaruit weer nieuwe sporen vrijkomen, klaar om een nieuwe alg te infecteren. Deze zwemmende sporen zijn niet groter dan 2 tot 5 micrometer. Ze vallen daarmee ruim binnen de grens van 50 micrometer die het filtersysteem van de watervlo maximaal aankan.

In laboratoriumproeven van Kagami bleek dat het aantal schimmelsporen in een rechte lijn afnam naarmate er meer watervlooien in een monster aanwezig waren. Dat vertaalde zich tegelijkertijd in een sterk verminderde infectie van de algen. ``De watervlooien groeien goed op de schimmelsporen'', zegt Van Donk. ``Mogelijk hebben zij er bijzonder belang bij om schimmelsporen te eten. Schimmels bevatten ergosterol, een bouwsteen van cholesterol. Dat is een erg goede voedingsstof gebleken voor kreeftachtigen zoals garnalen. Dat geldt misschien ook voor watervlooien die ook tot die familie behoren.''

Van Donk pakt er een vergeeld boekje bij. ``Dit is mijn eigen proefschrift uit 1983'', vertelt ze. ``Ik heb destijds de fluctuaties in de bloei van verschillende algensoorten in de Maarsseveense Plassen bekeken. Nadien is het onderzoek blijven liggen, maar we hebben het nu weer opgepikt omdat we met moderne technieken veel meer kunnen zien. En er blijkt nog steeds veel nieuws te ontdekken.''

Tijdens haar promotieonderzoek, nu meer dan twintig jaar geleden, ontdekte Van Donk dat strenge winters een sterk effect hebben op de soortensamenstelling van de algenbloei in het daarop volgende jaar. Een van de relaties die zij vond was dat Asterionella profiteert van een strenge winter omdat de parasitaire schimmel onder invloed van de lage temperatuur zogeheten rustsporen maakt die niet infectueus zijn.

Van Donk: ``In het voorjaar, in januari en februari, zie je een grote bloei van de alg gevolgd door een piek van de schimmel, waardoor de algenbloei weer ineen stort. Aan het eind van de zomer, in augustus, zie je opnieuw een algenbloei, maar nu is de schimmel niet langer in staat deze te bedwingen. Dat vonden we toen vreemd, want in de zomer zijn de omstandigheden voor de schimmel dankzij de hoge temperaturen juist gunstig. De zomerpiek kunnen we nu goed verklaren door de bijdrage van de watervlooien. Zij eten de schimmelsporen kennelijk in zo'n grote mate op dat de schimmel de algenpopulatie niet meer de baas kan.''

Hoe groot de nutriëntenstroom vanuit de schimmelsporen naar de watervlo is moeten de ecologen nog in kaart brengen. Van Donk: ``Ook gaan we onderzoeken of er nog andere grote algen via deze mycoloop meedoen aan de voedselkringloop en of behalve watervlooien ook ander zoöplankton zoals raderdiertjes en roeipootkreeftjes van de schimmelsporen profiteren.''