Kalkskeletjes goed gereedschap voor klimaatonderzoekers

‘t Horntje, 23 november 2023 – De fossiele kalkskeletjes van eencellige ééncellige foraminiferen zijn prachtige geschiedenisboeken, bijvoorbeeld om de CO2-gehalten in de oceanen uit het verre verleden mee te reconstrueren. “Maar om die geschiedenis écht te begrijpen, moet je eerst begrijpen hoe deze eencellige organismen hun skeletjes precies bouwen.” Die waarschuwing uit aardwetenschapper Linda Dämmer in het proefschrift waar zij 29 november op hoopt te promoveren aan de Universiteit Utrecht. 

Forambaby van 07/10 bij 21 graden Celcius (Amphistegina lessonii). Foto: Linda Dämmer, NIOZ.

Zuurgraad en temperatuur

Foraminiferen, of kortweg ‘forams’, zijn eencelligen die een huisje van kalk maken, om hun ene cel te beschermen tegen de buitenwereld. Dat huisje heeft ook een soort ‘raampjes’ (foramina in het Latijn) wat de naam verklaart. De skeletjes bestaan niet alleen uit kalk (CaCO3) maar ook uit spoortjes magnesium. “De hoeveelheid kalk in de skeletjes kan iets zeggen over de hoeveelheid CO2 en de zuurgraad van de oceaan op dat moment”, zegt Dämmer. “Daarnaast kan de hoeveelheid magnesium iets zeggen over de temperatuur van het zeewater. Maar daar zitten wel de nodige haken en ogen aan”, waarschuwt de onderzoekster.

Licht en donker

De hoeveelheid magnesium blijkt niet alleen samen te hangen met de temperatuur van het zeewater, maar ook met de hoeveelheid daglicht, zo ontdekte Dämmer bij de experimentele kweek van haar forams in het laboratorium. Begint een eencellige bij het vallen van de avond met het uitbouwen van de kamer rond zijn kalkskelet, dan zit daar meer magnesium in ten opzichte van calcium, dan in een soortgenoot die bij dezelfde temperatuur, maar in continu daglicht leeft. “Een al te platte vertaling van de hoeveelheid magnesium naar de temperatuur waarin die eencellige heeft geleefd, is dus een versimpeling van de werkelijkheid”, aldus Dämmer.

Meer foraminiferen bij meer CO2

Sommige soorten foraminiferen zullen waarschijnlijk profiteren van de toenemende hoeveelheid CO2 in de oceanen, als gevolg van de uitstoot uit onze schoorstenen en uitlaten. Die groei kan misschien wel doorzetten tot een hoeveelheid CO2 in onze atmosfeer van 700 deeltjes per miljoen (ter vergelijking: nu is dat iets meer dan 400). Daarboven zal de zuurgraad van het water zelfs voor deze organismen te hoog worden om nog eenvoudig kalkskeletjes te kunnen vormen.

Chemisch begrip

Dämmer is niet zozeer geïnteresseerd in de ecologische gevolgen van een toename van de ene of de andere foraminifeer. “In de voedselketens in de oceaan ga je dit vermoedelijk niet merken. Maar om de complete boekhouding van CO2 en kalk in de oceanen te begrijpen, is het wel heel belangrijk om te weten wat deze eencellige organismen precies doen. Op sommige plekken in de open oceanen bestaat maar liefst de helft van de hoeveelheid vastgelegde kalk uit deze minuscule forams. Wat dat betreft kunnen ze zich qua belang voor de ocenaanchemie meten met koraalriffen op andere plekken in de oceanen.”

Een micro-CT scan van een foraminifeer uit één van Dämmers experimenten. De resolutie waarmee zulke scans worden gemaakt, kunnen worden gebruikt om de hoeveelheid kalk die ze maken tijdens een experiment (hier in rood) te kwantificeren. Foto: Linda Dämmer, NIOZ.

Prof. Dr. Gert-Jan Reichart (NIOZ/UU), promotor van Linda Dämmer: “Linda’s onderzoek maakt onderdeel uit van het NESSC, Netherlands Earth System Science Center, waarin onderzoekers van NIOZ, Universiteit Utrecht, Radboud Universiteit Nijmegen, Vrije Universiteit en Wageningen UR onderzoeken hoe warm de aarde wordt als gevolg van klimaatverandering. Het vergelijken van de zeewatertemperaturen tijdens periodes in het verleden met hoge CO2 condities speelt hierin een belangrijke rol. Het NIOZ heeft veel ervaring met het laten groeien van foraminiferen onder gecontroleerde omstandigheden. Zo verbeteren wij de reconstructies van zeewatertemperaturen in het verleden en daarmee verbeteren we ook de zeewatertemperatuurvoorspellingen voor de toekomst.

De foraminiferen voor dit ondezoek worden uit aquaria gehaald met materiaal dat uit de tropen wordt geïmporteerd. In hun natuurlijk habitat leven deze foraminiferen tussen koraalpoliepen. Foto: NIOZ.

Over NIOZ Zeeonderzoek

Het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (kortweg NIOZ Zeeonderzoek), is het nationale oceanografische instituut en het expertisecentrum van Nederland voor oceaan, zee en kust. We bevorderen fundamenteel begrip van mariene systemen, de manier waarop ze veranderen, de rol die ze spelen in klimaat en biodiversiteit én hoe ze duurzame oplossingen kunnen bieden aan de maatschappij van de toekomst.