Polar Microbal Ecology

Het Nederlands onderzoek

 
The significance of viruses for polar marine ecosystem functioning (VIRPOL)
Projectleider: Dr. C.P.D. (Corina) Brussaard
Uitvoerder: Dr. C. (Claire) Evans
NIOZ - Biologische Oceanografie
IPY Activity: 71
abstract
poster
populaire samenvatting: zie onder

NIEUWS: Volg ook het weblog "Vissen op virussen" op de VPRO Noorderlicht Pooljaar website, waarin Corina en Claire vanaf begin januari tot eind februari 2007 verslag doen vanaf hun expeditie in de wateren rond Antarctica.

Voor een overzicht van IPY onderzoek op het NIOZ, zie: www.nioz.nl/ipy 
 

Consequences of climate change for Arctic marine pelagic microbial communities. (coordinating project)
Coordinator: Dr. A.G.J. (Anita) Buma
Rijksuniversiteit Groningen, Centre for Ecological and Evolutionary Studies (CEES) - Ocean Ecosystems
IPY Activity: 71
abstract
populaire samenvatting: zie onder

• Consequences of climate change for Arctic marine pelagic microbial communities (CAMP)
  Projectleider: Dr. A.G.J. (Anita) Buma
  Uitvoerder: Dr. W.H. (Willem) van de Poll (postdoc)
  Rijksuniversiteit Groningen - Ocean Ecosystems
  abstract
  poster
  populaire samenvatting: zie onder
  
  NIEUWS: Volg nu ook het weblog "Gletsjermelk en microben" op de VPRO Noorderlicht Pooljaar website, waarin Willem van de Poll en Ronald Visser van half mei tot eind juni 2007 verslag doen vanuit Spitsbergen.
  

• Pelagic Archaea in the changing coastal Arctic (PACCA)
  Projectleider: Prof. dr. G.J. (Gerhard) Herndl
  Uitvoerder: Dr. M. (Eva) Sintes
  NIOZ - Biologische Oceanografie
  abstract
  populaire samenvatting: zie onder

 Populair wetenschappelijke samenvattingen

The significance of viruses for polar marine ecosystem functioning (VIRPOL)

Microbiële gemeenschappen (fytoplankton, bacteriën, archae, heterotrofe protozoa en virussen) bevatten het merendeel aan biomassa in de oceanen en drijven de voedingstoffen- en energiekringloop aan, waaronder dat van de polaire ecosystemen. Het toenemende besef dat de reactie van ecosystemen op klimaatverandering grotendeels afhangt van de microbiële gemeenschap, dat fytoplanktonproductiviteit van vitaal belang is voor het wereldomvattende klimaatsysteem, en dat virussen een belangrijke speler is die biodiversiteit en biogeochemische processen beïnvloedt, onderstreept de noodzaak om de ecologische role van virussen in polaire ecosystemen op te helderen. Ondanks dat het waarschijnlijk is dat virussen in polaire marien ecosystemen belangrijk zijn, is de ecologische rol van virusgeïnduceerde mortaliteit van polaire microben (en met name fytoplankton) en het kwantitatieve belang van polaire virussen tav klimaat- en bijbehorende milieuveranderingen nauwelijks bestudeerd. Het huidige project zal de eerste uitgebreide studie zijn met als focus virussen en virus-gerelateerde processen in polaire omgevingen. De doelen van het project

1. Het bestuderen van de concentraties en compositie van virussen en hun gastheren (prokaryoten en fytoplankton) in het bipolaire mariene milieu,
2. Het vergelijken van het belang van virussen en hun invloed op de sterfte van microben en op de geochemische kringloop in polaire mariene ecoystemen (Arctisch vs. Antarctisch),
3. Het ontravelen van de invloed van klimaat- en milieuverandering op de ecologische rol van virussen en hun activiteit.

Speciale aandacht zal worden gegeven aan virus-geïnduceerde mortaliteit van fytoplankton, de groep organismen die de basis van het elk pelagisch voedselketen vormt. Om het ecologische belang van virussen voor de polaire ecosystemen op te helderen, is een integrale studie gepland die het voorkomen, de betekenis en de functie van virussen en hun gastheer in het veld vaststelt in combinatie met onderzoek in het laboratorium dat het effect van klimaatverandering-gerelateerde omgevingsfactoren op virus-gastheer interacties (met name de relevante fytoplanktonsoort Micromonas pusilla) onderzoekt.

Zowel de Arctische en Antarctische zeeën zijn sleutelgebieden in de oceaancirculatie en worden gevoelig geacht voor klimaatverandering. Broeikaseffecten zullen de polaire microbiële gemeenschap direct beïnvloeden en zal waarschijnlijk het belang van virussen verhogen. De resultaten van dit actuele project zal ons begrip van het belang van virussen voor het functioneren en de biodiversiteit van de polaire ecoysystemen. Nieuwe inzichten worden verwacht in ons begrip van de structuur van het polaire mariene voedselweb en geochemische kringloop, zowel in hoeverre beide polaire regio’s verschillen. De verkregen data zullen, bovendien, essentieel zijn voor een accuratere evaluatie van de wereldomvattende koolstof cyclus modellen

Gevolgen van klimaatverandering voor Arctische microbiele gemeenschappen

(coordinating project)

Recent klimatologisch onderzoek in het Arctisch gebied laat een significante verhoging van de gemiddelde temperatuur zien, wat grote gevolgen zal kunnen hebben voor mariene (micro)organismen. Allereerst leidt de opwarming al tot het versnelde afsmelten van zee-ijs. Tegelijkertijd zal stratosferische ozonreductie zich in het Arctisch gebied de eerstkomende decennia verder uitbreiden, wat een toename in ultraviolette straling boven en onder het wateroppervlak veroorzaakt. Ook zal de hoeveelheid neerslag en smeltwater toenemen met dientengevolge een versterkte stabilisatie van de waterkolom door zgn temperatuur- en saliniteits-stratificatie. Een verhoogde inbreng van zoetwater zal bovendien de troebelheid van het water versterken. Alle genoemde aspekten zullen allereerst de opbouw (door microalgen) en afbraak (door bacterien) van de mariene biologische productie beinvloeden via de verwachte veranderingen in het lichtklimaat: de toename in UV,de toenemende stabilisatie waardoor organismen in de bovenlaag worden vastgehouden, maar ook lokaal een afname in de lichtintensiteit onder water door een toename in de concentratie van gesuspendeerd materiaal. Veranderingen in zowel de temperatuur zelf als in de (kwantitatieve, kwalitatieve) instraling van het zonlicht zullen de motoren van de biogeochemische cycli, de mariene microbiele gemeenschappen, beinvloeden. Tegelijkertijd zal een verhoogde sediment-input direct de prokaryote gemeenschap kunnen beinvoeden doordat verschuivingen kunnen optreden ten gunste van soorten die een specifieke voorkeur hebben voor hechting aan gesuspendeerd materiaal, zoals de Crenarchaea. Tijdens grote veldcampagnes in de Kongsfjorden (79N), Spitsbergen, in 2007 en 2008, zullen twee deelprojecten worden uitgevoerd, die beide in situ metingen combineren met studies waarin lichtklimaat en gesuspendeerd materiaal worden gemanipuleerd (microcosms). 

Consequences of climate change for Arctic marine pelagic microbial communities (CAMP)

In het eerste deelproject (CAMP) zal uitgebreid onderzoek worden gedaan naar de samenstelling, diversiteit en productie van microbiele gemeenschappen in relatie tot omgevingsfactoren als temperatuur , saliniteit en troebelheid, gebruik makend van een combinatie van klassieke en moleculaire technieken. Vervolgens zullen temperatuur, troebelheid en zonlicht worden gemanipuleerd in zogenaamde microcosm experimenten, waarin natuurlijke eukaryote en prokaryote microbiele gemeenschappen worden geincubeerd. De gevolgen van gesimuleerde klimaatsveranderingen zullen worden onderzocht op moleculair, ecologisch, en fysiologisch niveau.

Pelagic Archaea in the changing coastal Arctic (PACCA)

In het tweede project (PACCA) zal specifiek gekeken worden naar de rol van een groep prokaryoten binnen de Archaea (nl. de Crenarchaea) en de mogelijke verschuivingen van deze prokaryoten ten gevolge van veranderingen in gesuspendeerd materiaal. Recent onderzoek geeft aan dat een aanzienlijk deel van deze Crenaracheae ammonia oxideerders zijn. Tegelijkertijd lijkt de Crenarchaeale dichtheid positief gecorreleeerd aan de concentratie deeltjes in de waterkolom in Arctische kustzones. Hierdoor lijken deze deeltjes “hotspots” van ammonia oxidatie te vormen. Klimaatsverandering in Arctische systemen zou dus Archaea kunnen bevoordelen ten opzichte van Bacteria.