De unieke biologie van Antarctische soorten
De biologische samenstelling van soorten die op Antarctica voorkomen, vertoont aanzienlijke verschillen ten opzichte van andere oceanen. Een verhoging van de temperatuur met slechts een graad kan al grote veranderingen in hun leefwereld teweegbrengen. Hoewel het in Antarctica nu midden in de zomer is, blijft de temperatuur van het water rond het Rothera-onderzoeksstation op -1 graden Celsius. Dit onder, door de aanwezigheid van een diverse populatie van microscopisch plankton, één van de productiefste oceanen ter wereld. Het water is troebel en ondoorzichtig, wat niet meteen uitnodigend is voor recreatief duiken.
De duikervaring en de bijzondere fauna
De duikers die met het Brits Antarctisch Onderzoeksbureau (BAS) werken, lijken enthousiast over het avontuur dat hen naar de diepere waterlagen voert. Pati Glaz, een marien bioloog, uit haar voorkeur voor grote zeesterren met veertig armen dat je elders niet ziet. Haar duikpartner, BAS-bioloog Matt Bell, toont interesse in ‘polair gigantisme’—een fenomeen waarbij bepaalde soortgroepen in koude oceanen veel groter worden dan hun verwanten in warmere wateren. Hij legt uit dat koude water meer zuurstof kan bevatten, wat de groei van grotere dieren mogelijk maakt.
De impact van koude wateren op organismen
Volgens Professor Lloyd Peck, die het marinebiologisch onderzoek leidt bij BAS, hangt de levensduur van veel Antarctische dieren samen met de temperatuur en de groeisnelheid. Doordat deze organismen lang leven en traag groeien en reproduceren, duurt het bijvoorbeeld bij een Antarctische zeester honderden dagen om zich voort te planten, terwijl dit bij soortgenoten in het Verenigd Koninkrijk veel sneller gaat. Een kleine temperatuursverhoging kan de timing van hun levenscyclus verstoren, waardoor ze in de winter uitkomen wanneer er misschien weinig voedsel en licht beschikbaar is. Professor Peck wijst erop dat dergelijke subtiele temperatuurveranderingen een negatieve invloed kunnen hebben op meerdere soorten.
Methoden en langdurige observaties
Een kernpunt in het onderzoek van BAS is dat ze al bijna drie decennia dezelfde zeebodemlocaties onderzoeken. Deze gegevens bieden inzicht in de veranderingen binnen ecosystemen die al gemiddeld ongeveer één graad warmer zijn dan toen het onderzoek begon. Het duiken in Antarctica brengt echter risico’s met zich mee. De duikers dragen speciale droge pakken en dikke handschoenen, en er wordt vooraf oppassend naar zeehonden en andere dieren gekeken. Roofdieren zoals de keizersseerhonden, die regelmatig in de wateren voorkomen, geven de voorkeur aan pinguïns, maar kunnen ook een mens of een grote duiker aanvallen. Na een dodelijk incident in 2003 wordt het duiken bij het zien van roofdieren meestal afgezegd, en wordt gecontroleerd of ze in de buurt zijn voordat ze het water ingaan.
De resultaten van de duiken en wetenschappelijke interesse
Na het duiken keren de onderzoekers terug met verrassend warme en opgewekte gezichten. Ze nemen biologische monsters mee voor verder onderzoek in hun laboratoria. De snelle veranderingen in Antarctica onderstrepen de urgentie van het onderzoek. Het gaat niet alleen om de gevolgen voor ecosystemen door klimaatverandering, maar ook om het inzicht in biologische processen op sub-zero temperaturen. Op cellulaire en moleculaire niveaus is hierover echter nog weinig bekend. Prof. Peck legt uit dat het bestuderen van eiwitvouwing en samenklontering bij koude dieren kan helpen bij het begrijpen hoe evolutionaire mechanismen hen in dergelijke omstandigheden laten overleven.
Biomedisch potentieel en nieuwe onderzoeksinitiatieven
Het onderzoek toont aan dat het begrijpen van de biologie op lage temperaturen mogelijk medische ontdekkingen kan opleveren. Ziekten zoals Alzheimer en Creutzfeldt-Jakob moeten namelijk worden toegeschreven aan abnormale eiwitstapeling in de hersenen. Door te bestuderen hoe deze dieren geen problemen krijgen met eiwitvorming, kunnen nieuwe inzichten ontstaan in deze processen. Bovendien kan het langzaam groeien in een zuurstofrijke omgeving inzicht geven in het moleculaire verouderingsproces bij mensen. Het BAS-team is een nieuw samenwerkingsproject begonnen met het Centrum voor Engineering en Biologie om microscopen te ontwikkelen die bij sub-zero temperaturen kunnen werken, wat de verkenning van bevroren biologie mogelijk maakt.
De opkrabbelende achterban en het herstel van walvissen
Op de terugweg van de duik bestaan er ook positieve ontwikkelingen. Walvissen, die voorheen zelden werden gesignaleerd bij Rothera, zijn nu volop aanwezig. Er worden minstens 30, mogelijk 40 bultrugwalvissen geteld in de baai—een nieuw record. De populaties herstellen na de invoering van het verbod op of hunting vier decennia geleden. Daarnaast heeft het terugtrekkende zee-ijs het mogelijk gemaakt dat walvissen sinds lange tijd voor het eerst weer hier zwemmen. De reacties van oceanische ecosystemen op opwarming blijven belangrijk, omdat ze onder andere een grote rol speelden in het terugbrengen van ijstijden in het verleden, door de opname van grote hoeveelheden koolstof uit de atmosfeer. Fossiele palmbomen op het continent onderstrepen dat Antarctica ooit veel warmer was. Nu, met de snelle opwarming, kunnen de trage, koude ecosystemen mogelijk niet snel genoeg meebewegen.
