In klimaatonderzoek gaat het zelden over micro-organismen. En dat kan wel eens rampzalige gevolgen hebben.

Meer dan dertig microbiologen uit negen verschillende landen luiden in het blad Nature Reviews Microbiology de noodklok. Er is veel te weinig aandacht voor de impact die micro-organismen hebben op het klimaat en welke impact klimaatverandering op micro-organismen heeft. En dat moet veranderen. “Micro-organismen – waaronder bacteriën en virussen – zijn levensvormen die je niet tegenkomt op websites van natuurbeschermingsorganisaties,” stelt onderzoeker Rick Cavicchioli. En dat is vreemd als je bedenkt hoe belangrijk ze zijn. “Ze maken het bestaan van alle hogere levensvormen mogelijk en spelen een cruciale rol in het reguleren van het klimaat. En toch ligt de focus van klimaatonderzoek en beleidsontwikkeling zelden op deze micro-organismen.”

Micro-organismen en het klimaat
En dat kan wel eens rampzalige gevolgen hebben, zo waarschuwen de microbiologen. Ze benadrukken dat microben het aardse klimaat op verschillende manieren reguleren en op hun beurt ook weer door het klimaat beïnvloed worden. Cavicchioli geeft daar een mooi voorbeeld van: “Op het land genereren microben een breed scala aan belangrijke broeikasgassen zoals CO2, methaan en stikstofoxide. En door klimaatverandering nemen deze emissies toe.”


“Maar weinig mensen realiseren zich dat microben ongeveer 90% van de biomassa in de oceaan vormen”

En ook in het water zijn micro-organismen druk bezig om – op een heel andere manier – hun stempel op het aardse klimaat te drukken. Neem bijvoorbeeld fytoplankton dat op dezelfde wijze als planten – namelijk met behulp van zonlicht – CO2 uit de atmosfeer haalt. Of ijsalgen – microben die onder het zee-ijs leven – die eveneens veel CO2 opnemen, maar het steeds moeilijker krijgen doordat de aarde opwarmt en zee-ijs smelt. “Smeltend zee-ijs betekent dat ijsalgen hun thuis kwijtraken en niet langer in staat zijn om zonlicht te gebruiken om CO2 uit de atmosfeer te halen en biomassa (in de vorm van zichzelf) te genereren dat al het andere dat we in de oceaan zien, voedt,” vertelt Cavicchioli aan Scientias.nl. “Maar weinig mensen realiseren zich dat microben ongeveer 90% van de biomassa in de oceaan vormen. Ze zijn klein, maar hun aantallen zijn gigantisch en ze vervullen functies die geen enkele andere levensvorm op zich kan nemen.”

Voedselketen en ziekte
Micro-organismen beïnvloeden dus het klimaat. En klimaatverandering is ook weer van invloed op micro-organismen. En doordat micro-organismen zo’n grote rol spelen in de meest uiteenlopende processen op aarde, werken de effecten die klimaatverandering op de micro-organismen heeft, door. Zo staan de hierboven genoemde ijsalgen aan de basis van een omvangrijke voedselketen. Wanneer hun aantallen door smeltend zee-ijs teruglopen, is dat een probleem voor krill, kleine garnaalachtige beestjes die deze ijsalgen op het menu hebben staan, maar dus ook voor de vissen, zeevogels en zelfs grote zoogdieren zoals walvissen die op hun beurt weer krill eten. En klimaatverandering beïnvloedt microben op nog veel meer manieren. Zo zullen ziekteverwekkers naar verwachting veel beter gedijen in een warmere wereld, omdat hun slachtoffers – mensen, dieren of planten – door klimaatverandering al extra onder druk staan en vatbaarder zijn voor ziekten. “Ook groeit door klimaatverandering het aantal en het leefgebied van vectoren (zoals muggen) die ziekteverwekkers bij zich dragen. Het resultaat is een grotere verspreiding van ziektes.”

Zee-ijs met een bruine laag ijsalgen. Afbeelding: Rick Cavicchioli.

Klimaatmodellen
Hoewel we in grove lijnen wel weten dat microben het klimaat beïnvloeden en zelf ook weer beïnvloed worden door veranderingen in hun omgeving, worden deze processen niet of nauwelijks meegenomen in klimaatonderzoek. En dat kan slecht uitpakken, zo waarschuwen Cavicchioli en collega’s. “Als er onvoldoende rekening wordt gehouden met microben, kun je geen goede modellen genereren en zijn je voorspellingen niet accuraat (…) Micro-organismen zijn de steunpilaren van de biosfeer en zijn zo belangrijk voor het realiseren van een milieuvriendelijke, duurzame toekomst dat het negeren ervan ervoor zorgt dat het lot van de mensheid in gevaar komt.”


“We zien beelden van smeltend zee-ijs dat van invloed is op ijsberen (…) Wat we niet zien, zijn de daarmee samenhangende reacties van microben”

Te klein
De waarschuwing is duidelijk. Maar waarom worden microben eigenlijk stelselmatig over het hoofd gezien? We vroegen het Cavicchioli. “Microben zijn niet te zien met het blote oog en we zijn geneigd om dingen die we niet kunnen zien of niet gemakkelijk kunnen begrijpen, te negeren.” Als het aan Cavicchioli ligt, komt er dan ook veel meer aandacht voor microben. Niet alleen onder academici, maar onder alle lagen van de bevolking. “Een samenleving die meer thuis is in de microbiologie begrijpt de impact van microben op klimaatverandering en de impact van klimaatverandering op microben beter. Menselijke activiteiten verstoren de aardse ecosystemen. We zien beelden van smeltend zee-ijs dat van invloed is op ijsberen. We zien dat vervuilende landbouw en industrie leidt tot de dood van ontelbaar veel vissen en vogels. Wat we niet zien, zijn de daarmee samenhangende reacties van microben.” Zoals wegkwijnende ijsalgen of zich rap verspreidende ziekteverwekkers.

Nuttig
Meer aandacht voor microben kan niet alleen leiden tot een beter begrip en een betere voorspelling van een veranderend klimaat. Het kan ons mogelijk ook helpen om klimaatverandering af te remmen. Bijvoorbeeld “door de ontwikkeling van innovatieve microbiële technologieën die de impact van klimaatverandering verkleinen of zelfs minimaliseren, de vervuiling en onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen verminderen.”

Onderzoek
Voor we microben op deze manier kunnen benutten en de erkenning kunnen geven die ze verdienen, zullen we ze eerst uitgebreid moeten bestuderen. En dat is nog een hele klus. “We moeten begrijpen welke microben in een bepaalde omgeving voorkomen, welke functies ze daar vervullen, hoe ze reageren op hun omgeving en door mensen ingegeven veranderingen in die omgeving en dan met name antropogene klimaatverandering. Hoe ze zich aanpassen (evolueren) en wat de consequenties zijn van veranderingen in de microbiële gemeenschap.”

Dat die gemeenschap gaat veranderen, staat wat Cavicchioli betreft vast, zo blijkt als we hem vragen of hij ook bang is dat sommige microben door toedoen van klimaatverandering zullen uitsterven. “Microben zijn over het algemeen heel dynamisch. Neem bijvoorbeeld microben in oppervlaktewateren. Die doorlopen dagelijkse cycli waarbij ze soms extreem groeien en vervolgens afsterven.” Die korte generatietijd betekent dat ze zich ook vrij snel kunnen aanpassen, oftewel kunnen evolueren. Maar het kan ook betekenen dat sommige microben in reactie op veranderingen in de omgeving in rap tempo dominant kunnen worden en andere microben kunnen verdringen. “Er zijn voorbeelden bekend van vervuilde en opgewarmde meren waarvan de eigenschappen zo veranderden dat giftige cyanobacteriën de overhand kregen, omdat het ecosysteem niet meer normaal functioneerde. Dus microbiële samenlevingen zullen veranderen.” Ook valt niet uit te sluiten dat sommige microben helemaal zullen verdwijnen. Het maakt het pleidooi van de onderzoekers om intensief onderzoek te doen naar microben en hun functies nog urgenter. “Planten hebben microben nodig om goed te kunnen groeien en specifieke soorten microben worden geassocieerd met specifieke soorten planten en specifieke typen grond, vochtniveaus enzovoort.” En ook dieren hebben specifieke bacteriën nodig om goed te kunnen functioneren. “Omdat dieren en planten samenwerken met specifieke microben betekent het met het oog op de Antropocene extinctie die momenteel plaatsvindt dat deze microben mogelijk ook dreigen uit te sterven. En als ze niet uitsterven, veranderen ze zonder dat we begrijpen wat de gevolgen daarvan zullen zijn. Ik haal graag een quote van Tom Curtis (professor aan de Newcastle University, red.) aan: “..als de laatste blauwe vinvis stikte in de laatste panda, zou dat rampzalig, maar niet het einde van de wereld zijn. Maar als we per ongeluk de laatste twee soorten ammoniumoxiderende microben vergiftigen, is het een ander verhaal. Het zou zomaar op dit moment kunnen gebeuren en we zouden het niet eens weten”.