Foto boven: Brachysira louiseboydiana, één van de nieuw ontdekte kiezelwiersoorten in Groenland, door de lichtmicroscoop.
In 1703 tuurde een onbekende Engelsman door zijn microscoop naar vreemde, rechthoekige wezentjes die zich vasthechtten aan de wortels van eendenkroos, een drijvende waterplant. De paper die de Engelsman vervolgens naar de Royal Society of London schreef over zijn observaties is, zover we weten, waarschijnlijk de eerste officiële melding van een kiezelwier. Helaas weten we niet wie de Engelsman is – op de paper wordt enkel ‘Meneer C.’ vermeld.
Kiezelwieren – ook wel ‘diatomeeën’ genoemd – zijn te vinden op eender welke plek op aarde waar water aanwezig is, van meren en rivieren over oceanen tot mossen, boomschors, vochtige bodems en zelfs aquariums (zie het bruine slijmlaagje op het glas). Ze mogen misschien microscopisch klein zijn (ongeveer 0,01-0,2 millimeter), hun rol in het functioneren van de planeet is gigantisch. Zo produceren de algjes een enorme hoeveelheid zuurstof, zelfs meer dan alle regenwouden gecombineerd, ze vormen mee de basis van de voedselketen waarin ze dienen als voeding voor plankton, insecten, vissen en andere dieren, ze houden de bodems gezond en zetten koolstofdioxide (CO₂) om naar koolstof. Bovendien zijn ze erg gevoelig voor veranderingen in hun omgeving, zoals schommelingen in temperatuur, vochtigheid, voedingsstoffen, zout- of zuurtegraad. Elke individuele soort heeft zo haar specifieke voorkeuren. Om deze reden worden kiezelwieren vaak gebruikt als bio-monitor om bijvoorbeeld de kwaliteit van onze waterlopen te bestuderen.
Microscopische dinosauriërs
De glazen huisjes die diatomeeën rondom hun cel bouwen en hen de bijnaam ‘juwelen van de zee’ opleverden, beschermen hen tegen uitdroging en andere grillen uit de boze buitenwereld. De huisjes zijn versierd met prachtige patronen die goed te zien zijn met een lichtmicroscoop. Omdat de patronen soort-specifiek zijn, een beetje zoals een vingerafdruk, kan een goed geoefende bioloog via microscopisch onderzoek achterhalen over welke soorten het gaat. De glazen huisjes blijven daarnaast goed bewaard doorheen de tijd. Daardoor kunnen kiezelwieren zelfs lang na hun dood nog bestudeerd worden, vergelijkbaar met hoe we vandaag nog steeds skeletten van dinosauriërs kunnen vinden en onderzoeken.
Kiezelwieren zijn daarenboven niet meer weg te denken in het klimaatonderzoek. Vandaag worden vooral de populaties in rivieren en meren daarvoor gebruikt. Wetenschappers kijken bijvoorbeeld naar kiezelwiersoorten in riviersedimenten, waarin elk laagje een bepaalde periode voorstelt, om na te gaan hoe het klimaat en de omgeving zijn veranderd doorheen de tijd.
Humidophila helderiana, één van de nieuw ontdekte kiezelwiersoorten in Groenland, in de elektronenmicroscoop.
Kiezelwieren op de Noordpool
In mijn eigen doctoraatsonderzoek aan Universiteit Gent toon ik aan dat kiezelwieren op het land even nuttig zijn in klimaatonderzoek als hun neefjes in het water. Dat doe ik door de kiezelwieren te bestuderen die in mossen leven in de poolregio’s – deze gebieden zijn namelijk enorm gevoelig aan klimaatverandering. Door de eeuwen heen zijn er talloze poolexpedities ondernomen, waarbij mossen en andere planten gretig werden verzameld. Deze mossen en hun diatomeeën zijn vandaag nog steeds te vinden in herbariums, waar gedroogde exemplaren goed worden bewaard. Door de algjes uit het mos te halen, te bestuderen via de lichtmicroscoop en vervolgens te vergelijken met andere algen op dezelfde plaatsen op andere tijdstippen, kan ik nagaan hoe hun populaties wijzigden doorheen de tijd. Omdat elke soort in zo’n populatie een uniek palet van omgevingsvoorkeuren heeft, kan ik eveneens linken hoe de omgeving en het klimaat zijn veranderd.
Een mostapijt vol kiezelwieren in Arctisch IJsland.
Dat onderzoek is erg uitdagend omdat er bijna niets geweten is over mos-diatomeeën in de poolgebieden. Het canvas was praktisch wit toen ik begon, maar krijgt stilaan eindelijk wat kleur. Zo beschreef ik onlangs enkele nieuwe soorten in Groenland¹ en het Noordpoolgebied², al is dit maar een druppel op een hete plaat: in mijn meest recente publicatie³, waarin ik onderzoek deed naar de mos-diatomeeën in Groenland, schatten we dat ongeveer de helft van alle soorten in Groenland (en bij uitbreiding het Noordpoolgebied) onbekend en waarschijnlijk volledig nieuw is. In datzelfde onderzoek toonden we bovendien aan dat mos-diatomeeën erg gevoelig zijn voor neerslag en stijgende temperaturen en, dus, klimaatopwarming. Het is echter nog onduidelijk wat de gevolgen zijn voor de planeet als ze zouden uitsterven. Aangezien kiezelwieren zo belangrijk zijn voor het functioneren van onze planeet, is het onze plicht als wetenschapper om dit grondig te onderzoeken. En al zou hun uitsterven geen belangrijke gevolgen hebben, we willen toch niet dat de juwelen van de zee (en het land!) zo maar verdwijnen?
In nieuw onderzoek dat momenteel nog volop in uitvoering is, vergroten we onze blik naar het volledige Noordpoolgebied en passen we artificiële intelligentie toe om te achterhalen hoe het klimaat er vroeger, voor er officiële weermetingen waren, uitzag. Dat is belangrijk, omdat we zo de huidige klimaatverandering in een breder perspectief kunnen plaatsen. Maar die resultaten zijn voor een volgende Eos Blog.
Kiezelwieren zijn dus niet alleen nuttig voor ons en onze planeet, ze werpen ook een blik op het verleden en de toekomst. Denk daar maar eens aan, als je volgende keer de bruine aanslag van je aquarium verwijdert.
Schrijf je in op onze nieuwsbrief
En blijf op de hoogte van de laatste inzichten in wetenschap en technologie.