Multi-trophic interactions within the seagrass beds of Banc d'Arguin, Mauritania:a chemosynthesis-based intertidal ecosystem

摘要

Verscholen tussen de Oost-Atlantische Oceaan en de Sahara ligt de Banc d’Arguin, een kustgebied bestaande uit 500 km2 aan ongerepte wadplaten, waarvan de meeste begroeid zijn met een dikke laag zeegras (met name Zostera noltii). Dit tropische getijdengebied huisvest meer dan twee miljoen overwinterende wadvogels, waarmee het één van de belangrijkste overwinteringsgebieden is langs de Oost-Atlanstische kust. Hoe deze enorme dichtheden aan fouragerende wadvogels hier kunnen overleven is een raadsel, aangezien de beschikbaarheid aan prooidieren beperkt lijkt. Dit betekent dat de productiesnelheden van deze proodieren hoog moeten zijn. Echter op het eerste gezicht lijkt er geen geschikte koolstofbron beschikbaar die hiervoor zou kunnen zorgen. Het heldere water van de Banc d’Arguin bevat weinig voedingsstoffen: fytoplankton heeft een lage productie, en de voedingswaarde van het alom aanwezige zeegras is voor de meeste bodemdieren te laag. De vraag is dan ook: wat voedt het met zeegras bedekte waddenecosysteem van de Banc d’Arguin? De ontdekking van de unieke fauna van heetwaterbronnen in de diepzee, begin jaren ‘80, onthulde een tot dan toe onbekende manier van voedsel vergaren, waarbij chemoautotrofe bacteriële symbionten worden gehuisvest in gespecialiseerde cellen van de gastheer. In deze samenwerking gebruikt de bacteriële symbiont de energie die vrijkomt bij het verbranden van het door de gastheer aangeleverde sulfide om koolstofdioxide om te zetten in suikers, dit in tegenstelling tot fotosynthetiserende organismen die hiervoor licht als energiebron gebruiken. De suikers worden vervolgens voor zowel de groei van de bacterie als van zijn gastheer gebruikt. Een dergelijke symbiose werd later ook ontdekt in ondiepere mariene ecosystemen, waaronder zeegrasvelden. In zeegrasvelden wordt veel organisch afval geproduceerd dat bij gebrek aan zuurstof wordt afgebroken door sulfaat-reducerende bacteriën, wat leidt tot hoge concentraties waterstof-sulfide in het poriewater van het sediment. Sulfide is giftig voor veel organismen doordat het het functioneren van de mitochondria en de productie van ATP remt en doordat het de binding tussen hemoglobine en zuurstof vermindert. Echter, door het indirect stimuleren van sulfide productie door middel van het invangen van veel organisch materiaal in combinatie met de levering van zuurstof vanuit de wortels, kunnen zeegrasvelden een ideaal habitat vormen voor bodemdieren die in symbiose leven met sulfide-oxiderende bacteriën. In dit proefschrift onderzoeken we in welke mate de hoge draagkracht voor overwinterende wadvogels op de Banc d’Arguin kan worden verklaard doordat sommige in het zeegras levende prooidieren gebruik maken van de suikers die door chemoautotrofe symbiontische bacteriën geleverd worden. We definiëren draagkracht als de maximale populatiegroottte van een bepaalde soort die een gebied kan herbergen voor een ongelimiteerde periode, gegeven het voedsel, habitat, water en andere benodigdheden beschikbaar in dit gebied. We bekijken het metabolisme van de veel voorkomende soorten schelpdieren en bestuderen hun productie en predatie door overwinterende schelpdieretende wadvogels. Verder onderzoeken we de organiserende principes (predatie, competitie, mutualisme) die ten grondslag liggen aan het functioneren van het met zeegras bedekte intergetijdengebied van de Banc d’Arguin.