De stijgende zeespiegel en harde winden bedreigen onze Noordzeestranden en laten veel zand in de zee verdwijnen. Maar op Schiermonnikoog hebben ze dit probleem niet, door clusters van minuscule algen en bacteriën die als een soort microbiële matten de kust beschermen. NIOZ-onderzoekster Christine Hörnlein en haar begeleider Henk Bolhuis onderzochten deze matten en hun mogelijke rol bij natuurlijke en goedkopere kustbescherming. Ze vonden dat alle micro-organismen in de mat – ook degene die van zichzelf geen biologische klok hebben – een dag-nacht ritme aanhouden en zo een hechte mat vormen die de kust in stand houdt. De onderzoekers van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) publiceren hun bevindingen vandaag in npj Biofilms and Microbiomes.

Plakkerig zand

Jaarlijks spuiten we voor miljoenen euro’s aan zand terug het strand op. Een microbiële mat van algen en bacteriën zou volgens onderzoeker Henk Bolhuis een mooi alternatief zijn: “De cyanobacteriën in zulke algenmatten produceren overdag een overmaat aan suikers en scheiden die uit. Dit zorgt ervoor dat de mulle zanddeeltjes aan elkaar plakken.” Dit plakkerige zand is een betere bodem voor planten, die er vervolgens voor zorgen dat er minder zand van het strand waait.

Bovenaanzicht zeekraal - Foto: Henk Bolhuis
Bovenaanzicht van een microbiële mat met daarop groeiende vegetatie – Zeekraal (Salicornia) –
Foto: Henk Bolhuis

Maar voor we zulke matten in kunnen zetten, moeten we eerst de precieze samenstelling en werking begrijpen. Daarom nam Hörnlein op zes momenten op de dag een monster uit de microbiële matten voor de kust van Schiermonnikoog, en bekeek ze welke genen in de algen en bacteriën op dat moment actief waren. “Vroeger dachten we dat alleen algen en cyanobacteriën een biologische klok hadden die hun activiteit stuurde en andere bacteriën niet”, vertelt Bolhuis. “Maar wij zien ook een ritme in andere micro-organismen in de mat. Ze deinen als het ware mee op het ritme van de algen en cyanobacteriën, alsof ze gedirigeerd worden.”

Bemonstering microbiële matten - Foto: Henk Bolhuis
Aanzicht van bemonstering van microbiële matten (strandgaten) – Foto: Henk Bolhuis

Optimaal interactie

Door dit ritme is de interactie in de mat optimaal, zagen de onderzoekers. “Overdag produceren de cyanobacteriën veel suikers, en de andere organismen verwerken deze suikers als voedselbron”, legt Bolhuis uit. “Maar in de nacht produceren de cyanobacteriën juist meer zuren, en reageren de andere organismen weer anders door hun eiwit- en enzymproductie daar op aan te passen.”

Uiteindelijk hopen de onderzoekers de microbiële matten zo goed te doorgronden dat ze eventueel andere matten aan kunnen leggen. “Als we precies weten wat voor interacties er plaatsvinden in de mat, kunnen we de natuur zelf onze kustlijn laten beschermen”, zegt Bolhuis. “Dat zou een hoop tijd en geld kunnen schelen.” En voor eventuele badgasten moet het geen problemen opleveren: “Deze matten liggen onder de hoogwatergrens, daar zit je als strandbezoeker meestal niet.”