Vier Nederlandse teams op Antarctica

Vier Nederlandse onderzoeksgroepen hebben hun intrek genomen in evenveel labcontainers op Antarctica – ‘Geloof’, ‘Hoop’, ‘Liefde’ en ‘Blijde Boodschap’ heten die. De Nederlandse poolwetenschappers gaan in het ijskoude water rond Rothera op zoek naar spoormetalen, roeipootkreeftjes en DNA.

1 Alg bedreigt wier

De voedselketen in de Antarctische Oceaan bestaat vooral uit reuzen. Uitzonderlijk grote roeipootkreeftjes en andere soorten krill filteren er ongewoon zware kiezelalgen uit het water. De centimetergrote kreeftjes staan op het menu van pinguïns, vissen en walvissen, die op hun beurt gegeten worden door zeeluipaarden en orka’s. De Antarctische voedselketen is overzichtelijk, kort en efficiënt.

En kwetsbaar. Anita Buma, hoogleraar oceanografie aan de Rijksuniversiteit Groningen, en Corina Brussaard van het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) en hoogleraar virusecologie aan de Universiteit van Amsterdam, gaan allebei uitzoeken of het smelten van de ijskappen op het Antarctisch schiereiland dit simpele voedselweb uit het lood kan slaan.

Warm zeewater en zoet smeltwater vormen een laag bovenop het koude, zilte zeewater, legt Brussaard aan de telefoon uit. Kleine, bolvormige algen, flagellaten, gedijen onder deze omstandigheden beter dan de kiezelwieren, diatomeeën, met hun zware kalkskelet. De twee typen algen verschillen ongeveer een factor 100 in grootte. “Vergelijk het met het verschil tussen een muis en een olifant”, schrijft Buma in een e-mail.

Als er door klimaatverandering meer smeltwater de baai in stroomt, komen er ook meer flagellaten. Het probleem is dat roeipootkreeftjes en ander reuzenkrill deze mini-algen niet uit het water kunnen zeven. De mazen in hun filtersysteem zijn daarvoor te groot. Met als gevolg dat de krillpopulaties op zoek moeten naar andere voedselgronden, schrijft Buma, met de pinguïns in hun kielzog.

De groepen van Brussaard en Buma doen verschillend onderzoek. Die van Brussaard telt de algen in het water, één voor één. Om de paar dagen zigzagt het team op een rubberbootje tussen de ijsbergen door, naar één van de drie meetpunten. Daar aangekomen nemen ze algen- en watermonsters door met een handliertje een net of een fles naar beneden en weer omhoog te takelen.

In hun laboratorium worden de algen in een dunne stroom langs een laserbundel gepompt. De verstrooiing van de laserstraal verraadt wanneer er een alg passeert. De onderzoekers houden tijdens de experimenten hun jas aan: in het laboratorium, gebouwd in een container, is het net zo koud als in het zeewater, om de monsters niet te verstoren.

De onderzoeksgroep van Buma bepaalt het DNA in de watermonsters uit de baai. Daaruit is af te leiden welke soorten alg en krill in de baai aanwezig zijn. Tien jaar geleden heeft Buma een soortgelijk project op Rothera begeleid. Ze zag toen nog volop kiezelwieren. “De data die wij toentertijd hebben verzameld zijn voor ons nu van extra waarde. Zij zijn het referentiepunt voor wat we nu gaan meten.”

Buma reist in het volgende onderzoekseizoen af naar Rothera. Brussaard is net terug. Zij heeft promovendus Tristan Biggs en masterstudent Zoi Farenzena achtergelaten.

2. Metaalvreters

Hoogleraar oceanografie Hein de Baar en zijn team zijn twee weken geleden goed op Antarctica aangekomen. De apparatuur werkt perfect. Begin deze week hebben de NIOZ-onderzoekers al watermonsters verzameld en doorgelicht. De eerste uitslagen zijn net binnen: in het water van Ryder Bay is 55 nanogram ijzer per liter opgelost. Een spijkertje opgelost in 15 olympische zwembaden zou dezelfde ijzerconcentratie geven.

Het lijkt weinig, maar al het leven in de baai is van dit snufje ijzer afhankelijk. Algen bouwen het ijzer in de eiwitten in waarmee ze energie uit zonlicht winnen. De algen dienen als voedsel voor grazend krill, die aan de basis van de voedselketen staan. Zonder ijzer geen alg, en zonder alg geen orka.

De afgelopen dagen scheen de zon en was het windstil in Ryder Bay, laat De Baar weten via e-mail. Het zijn de ideale omstandigheden voor een onstuimige algenbloei, en dat is weer een goed moment om te beginnen met meten. “In enkele dagen is het gehalte bladgroen in het water verdubbeld”, schrijft De Baar. Over een paar dagen, als de algen zich hebben volgevreten met ijzer, zal het ijzergehalte gaan zakken, verwacht de Baar.

De ijzerconcentratie in de baai is waarschijnlijk hoger dan op open zee. De gletsjer aan de rand van Ryder Bay schuurt over de ijzerrijke rotsbodem, en spoelt zo grote hoeveelheden spoorelementen het zeewater in. Zal die metaaltoevoer stokken, nu de gletsjer steeds verder smelt en zich terugtrekt? De Baar en zijn collega’s hopen het de komende jaren uit te zoeken.

Omdat het onderzoeksteam minieme metaalconcentraties moet kunnen meten, werkt het in het superschone minilab ‘Liefde’. Bij de afwerking van deze labcontainer in Nederland is geen metaal gebruikt, om vervuiling van de monsters te voorkomen.

Het team van De Baar verzamelt genoeg monsters om ook na het veldseizoen door te gaan met meten, in Nederland. “We nemen honderden zeewatermonsters mee naar huis, naar het NIOZ, om andere spoormetalen te meten, met name zink, mangaan en kobalt.”

3 Smeltend of groeiend ijs

Aan de oostkant van het Antarctisch schiereiland kruipen dikke plakken gletsjerijs het water over. Ook zomers zijn de baaien er bedekt met ijs. Nog wel. Het schiereiland warmt snel op. “Dit is één van de weinige plekken op Antarctica waar de gletsjers smelten”, zegt Carleen Tijm-Reijmer van de Universiteit Utrecht aan de telefoon. Ze wil weten wat voor effect het smeltwater heeft op de gletsjers en ijsplaten in de regio.

Tijm-Reijmer vermoedt dat een toename van de hoeveelheid smeltwater betekent dat de ijsplaten sneller zullen opbreken. Omdat water zwaarder is dan ijs, kan smeltwater dat ijsspleten insijpelt en zich daar ophoopt het ijs laten scheuren.

Het onderzoek van Tijm-Reijmer is het enige van de vijf Dirck Gerritsz-projecten dat niet op Antarctica zelf plaatsvindt. Tijm-Reijmer ontvangt alle gegevens die zij nodig heeft digitaal. Een drietal automatische weerstations op de ijsplaat verzamelt al sinds 2009 een keur aan meteorologische gegevens, zoals temperatuur, windsnelheid, luchtvochtigheid en de hoeveelheid zon. In Utrecht rekent Tijm-Reijmer aan de hand hiervan uit hoeveel smelt er optreedt en in welke richting het water stroomt.

Op de zuidpool is Tijm-Reijmer afhankelijk van de Britten om haar onderzoek gaande te houden. “Als het even kan, verricht de British Antarctic Survey onderhoud aan de stations”, zegt Tijm-Reijmer. “Ook halen ze de kaart met meetgegevens op. De stations geven weliswaar hun gegevens door via de satelliet, maar de data die lokaal worden vastgelegd zijn van betere kwaliteit.”

Of de ijsplaat voor de kust groeit of slinkt durft Tijm-Reijmer nu nog niet te zeggen. “Gletsjers op het land voeren steeds nieuw ijs aan, terwijl de plaat aan de buitenste randen opbreekt en krimpt.” Zij hoopt dat de stations nog minimaal vijf jaar blijven staan. Alleen zo worden meerjarige trends zichtbaar.

4 Antivries in de zee

Op 5 januari klonk er gejuich in het containerlab ‘Hoop’. Op het computerscherm van Jacqueline Stefels van de Rijksunversiteit Groningen was zojuist een scherpe, haarfijne piek verschenen. Voor Stefels het bewijs dat de meegebrachte massaspectrometer werkt én dat er flink wat dimethylsulfide (DMS) in het zeewater rond Rothera zit.

DMS heeft de naam van ‘anti-broeikasgas’. In de atmosfeer wordt DMS omgezet tot sulfaat, waaromheen water kan condenseren. Een klein mistdruppeltje kan dan later uitgroeien tot een volwaardige wolk, die invallend zonlicht weerkaatst.

De algen en bacteriën in het zee-ijs rond Antarctica zijn één van de belangrijke bronnen van DMS op aarde. De algen gebruiken het molecuul als een soort antivries, schrijft Stefels in een e-mail. Zodra het ijs smelt en de algen aangevreten worden door krill of openbarsten na een virusinfectie, komt het DMS vrij.

Stefels gaat de komende weken meten hoe snel DMS wordt omgezet in andere verbindingen. De modellen die daarvoor bestaan wil Stefels aan kwantitatieve gegevens toetsen.

Stefels en haar team kwamen samen met de laatste labcontainer aan op Rothera, op 21 december. Na aankomst hadden de Nederlandse onderzoekers met kleine opstartproblemen te kampen, laat Stefels weten. Zo bleken de containers te veel warmte af te geven. De temperatuur in ‘Hoop’ moet rond de 16 °C liggen, maar het werd steeds warmer in de container. Steefels: “Dat probleem kon uiteindelijk eenvoudig worden opgelost, door de deuren open te zetten.”

Na dit veldseizoen keert Stefels in oktober terug naar Rothera, voor metingen van DMS in zee-ijs.

Lucas Brouwers

    • Lucas Brouwers