Onderzoeksproject SD/CS/03B (Onderzoeksactie SD)
Context
Koolstofdioxide (CO2) is één van de belangrijkste broeikasgassen. Door menselijke activiteiten is de atmosferische CO2 concentratie recent sterk toegenomen, wat tot global warming leidt. De oceanen, die twee derden van de oppervlakte van de Aarde bedekken, spelen een belangrijke rol in de globale koolstofcyclus, en absorberen meer dan één derde van het anthropogene CO2. De opname van dit overtollige CO2 verstoort niet alleen de mariene koolstofcyclus en ecosystemen, maar leidt eveneens tot verzuring van het zeewater. Dit proces heeft nefaste effecten op verschillende belangrijke groepen mariene organismen, zoals coccolithoforen en koralen, die beide kalkhoudende skeletten vormen (CaCO3). Er is dan ook een dringende behoefte aan meer kennis over de interactie tussen het functioneren van mariene kalkvormende organismen en klimaatverandering in het licht van veranderende oceaanchemie, en in het bijzonder oceaanverzuring.
Project beschrijving
Doeleinden
De algemene doelstelling van het PEACE project is om de rol van calcificatie, primaire productie en exportprocessen tijdens de bloeivan coccolithoforen, een belangrijke groep kalkvormend fytoplankton, in klimaatregulatie te evalueren. De specifieke objectieven zijn:
1) de studie van de netto ecosysteemdynamiek tijdens dergelijke bloeien;
2) het ontrafelen van de link tussen de bacteriële gemeenschap, begrazing, transparante exopolymere partikel (TEP) dynamiek, koolstofexport en de kringloop van dimethyl sulfide (DMS);
3) de effecten nagaan van oceaanverzuring op het metabolisme van coccolithoforen en op de productie van TEP;
4) modellering van de dynamiek van de coccolithoforenbloei en hun impact op de chemie van opgeloste anorganische koolstof (DIC).
Methodologie
Wij zullen gebruik maken van een transdisciplinaire aanpak, die procesgeoriënteerde veldstudies met laboratoriumexperimenten en modelleringstechnieken combineert.
Veldstudies, ondersteund door remote sensing data, zullen uitgevoerd worden in het noordelijk deel van de Golf van Biskaje (één van de prominente Europese mariene gebieden), waar coccolithoforenbloeien herhaaldelijk waargenomen worden. Deze streek werd sinds eind jaren 1980 door de Belgische biogeochemische gemeenschap bezocht in het kader van de POD Wetenschapsbeleid “Global Change” en PODO-II “Climate” programma’s, en de EU OMEX I en II projecten. Lange termijn reeksen van fysische, biologische en chemische variabelen zijn voorhanden voor modelverificatie. Een reeks basis fysico-chemische variabelen zullen worden gemeten in de waterkolom. Daarnaast zal zowel tijdens de veldstudies als de laboratoriumexperimenten aandacht besteed worden aan de bepaling van sleutelparameters voor kalkvorming en geassocieerde processen, zoals de karakterisatie van algensoorten en de bacteriële gemeenschapsstructuur, de snelheid van organische en anorganische koolstofproductie, de degradatie en export, en water-atmosfeer uitwisseling van CO2 en DMS. De rol van TEP bij CO2 sequestratie gedurende coccolithoforenbloeien zal eveneens geëvalueerd worden.
De synthese van de verzamelde data en de toekomstige voorspellingen in relatie tot de stijgende pCO2 en oceaanverzuring zal bereikt worden door middel van een biogeochemisch model dat expliciet de dynamiek tussen DIC en coccolithoforen beschrijft (primaire productie, calcificatie, CaCO3 en organische koolstofexport). Het model zal specifiek aangepast worden met de nieuwe en voordien verzamelde veld- en laboratoriumgegevens, en zal worden gekoppeld aan een hydrodynamisch model van de regio.
Interacties tussen de verschillende partners
Alle partners nemen deel aan de veldstudies in de noordelijke Golf van Biskaje, en zij zijn betrokken bij de laboratoriumexperimenten, ontworpen om de impact van verzuring op het coccolithoforenmetabolisme en TEP productie te bestuderen. Allemaal dragen zij bij tot het modelleringswerk.
De coördinator, ULB-LOCGE, zal zijn onderzoeksactiviteit richten op de studie van de processen die de primaire productie en de calcificatie controleren, alsook de pelagische CaCO3 oplossing. Daarnaast zal getracht worden om de DMS kringloop te evalueren. De coördinator is ook verantwoordelijk voor de batch cultuurexperimenten en de organisatie van de onderzoekscampagnes.
ULg-COU zal zijn activiteiten wijden aan de water-atmosfeer uitwisseling, de oceanische DIC dynamiek, de pelagische en benthische organische koolstofafbraak en de benthische CaCO3 oplossing. Het is ook verantwoordelijk voor de hydrodynamische-ecologische modellering en voor de onderhoud van de website.
UGent-PAE zal zich concentreren op de fyto- en zooplanktondynamiek. Het zal eveneens de bacteriële gemeenschapsstructuur bestuderen, haar relatie met de TEP dynamiek, en de impact van begrazing op het microbieel ecosysteem.
AWI-Glo Car group is verantwoordelijk voor de studie van TEP dynamiek, inclusief hun abundantie en productie. De grootteverdeling van de opgeloste precursoren zal eveneens gekarakteriseerd worden. Het zal ook de leiding nemen in de chemostatexperimenten met coccolithoforenculturen.
Link met Internationale Programma’s
Het PEACE project sluit nauw aan bij de volgende internationale programma’s van het IGBP (International Geosphere-Biosphere Programme) en het SCOR (Scientific Commitee on Oceanic Research): SOLAS (The Surface Ocean - Lower Atmosphere Study), IMBER (Integrated Marine Biogeochemistry and Ecosystem Research) en GLOBEC (Global Ocean Ecosystem Dynamics). Alle projecten zijn gericht op een beter begrip van de basis biogeochemische-fysische interacties en terugkoppelingen tussen de oceaan en de atmosfeer, in de context van klimaat- en milieuverandering.
Verwachte resultaten en/of producten
Het huidig project zal bijdragen tot een beter begrip van de respons van mariene calcificerende ecosystemen op oceaanverzuring en klimaatverandering, alsook van de geassocieerde terugkoppelingsmechanismen. De data bekomen gedurende het project zullen gebruikt worden in modellen om toekomstige scenario’s uit te werken in relatie tot de veranderende oceaanchemie en global warming.
Partners
Activiteiten
Université Libre de Bruxelles - LOCGE heeft een uitgebreide expertise in biogeochemische cycli van organische koolstof, carbonaat en nutriënten in aquatische systemen. Het is gespecialiseerd in de kinetiek van water-mineraal interacties en de ontwikkeling van methodes op het gebied van aquatische en sedimentaire geochemie.
Université de Liege - COU heeft een wijde expertise in de DIC cyclus en de verwante lucht-zee CO2 fluxen in de kustzone en de open oceaan, en in biogeochemische modellering.
Universiteit Gent - PAE specialiseert zich in ecofysiologisch, moleculair en genetisch onderzoek op micro-organismen (zowel prokaryoten als eukaryoten - protisten).
Alfred Wegener Institut für Polar und Meeresforchung - Glo Car group heeft een verregaande ervaring in de mariene koolstofcyclus en in het bijzonder in de studie van mariene aggregaten.
Contact Informatie
Project website: www.co2.ulg.ac.be/peace/
Coördinator
Lei Chou
Université Libre d Bruxelles (ULB)
Laboratoire d’Océanographie Chimique et Géochimie des Eaux (LOCGE)
Campus de la Plaine - CP 208
Boulevard du Triomphe
B-1050 Brussels
Tel: +32 (0)2 650.52.37
Fax: +32 (0)2 650.52.28
Lei.Chou@ulb.ac.be
www.ulb.ac.be/sciences/dste/ocean/
Promotors
Alberto V. Borges
Université de Liège (ULg)
Unité d’Océanographie Chimique (B5) (COU)
Allée du 6 Août, 17
B-4000 Liège
Tel: +32 (0)4 366.31.87
Fax: +32 (0)4 366.33.67
Alberto.Borges@ulg.ac.be
www.co2.ulg.ac.be/
Koen Sabbe
Universiteit Gent (UGent)
Protistologie & Aquatische Ecologie (PAE)
Krijgslaan 281 S8
B-9000 Gent
Tel: +32 (0)9 264.85.11
Fax: +32 (0)9 264.85.99
Koen.Sabbe@ugent.be
www.PAE.ugent.be
Anja Engel
Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research (AWI)
HGF Young Investigators Group / 'Global change and the future marine carbon cycle'
Am Handelshafen 12
D-27515 Bremerhaven
Tel: +49 (0)471 4831.1055
Fax: +49 (0)471 4831.1425
aengel@awi-bremerhaven.de
www.awi-bremerhaven.de/GloCar/index.html
Opvolgingscommité
Het opvolgingscommité bestaat uit een groep van wetenschappers gespecialiseerd in mariene calcificatie, coccolithoforentaxonomie, carbonaat geochemie, isotopen geochemie, lucht-zee gasuitwisseling, biogeochemiche modellering, de oceanische koolstofcyclus en remote sensing. De leden staan in nauw contact met het PEACE project via e-mail uitwisseling en door interacties via de website en ontmoetingen op internationale bijeenkomsten.
Jean-Pierre Gattuso - Laboratoire d’Océanographie de Villefranche, France
Marion Gehlen - Laboratoire des Sciences du Climat et de L'Environnement, France
Steve Groom - Remote Sensing Group, Plymouth Marine Laboratory, United Kingdom
Christophe Heinze - University of Bergen, Norway
Maria Hood - Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC), UNESCO, France
Peter Liss - University of East Anglia, United Kingdom
Fred T. Mackenzie - University of Hawaii at Manoa, USA
Ulf Riebesell - IFM-GEOMAR, Germany
Sabine Schmidt - Université Bordeaux 1, France
Jeremy Young - The Natural History Museum, United Kingdom
Role of pelagic calcification and export of carbonate production in climate change (PEACE) : final report
Chou, Lei - Borges, Alberto V. - Sabbe, Koen ... et al Brussels : Federal Science Policy, 2013 (SP2574)
[Om te downloaden]
[Om te bestellen]
