Kiezelwieren: beeldschoon & ijzersterk
Liggend op de wadbodem lijkt het slechts bruine drab, maar onder de microscoop is het net kunst: kiezelwieren. Ze zijn niet alleen heel mooi, maar ook bijzonder stevig. Niet gek dat wetenschappers hun eigenschappen graag afkijken om supersterke materialen te ontwikkelen.
Kiezelwieren zijn mooi, bijzonder en belangrijk. Het zijn eencellige algen die de basis vormen van het hele ecosysteem van de Waddenzee. Kiezelwieren, ook bekend als diatomeeën, zijn primaire producenten, wat betekent dat ze via fotosynthese zonne-energie omzetten in organische stoffen. Zo vormen ze het begin van de voedselketen; kiezelwieren dienen als voeding voor zoöplankton, kleine vissen en andere mariene organismen. Bovendien zijn ze belangrijke zuurstofproducenten (zie kader ‘De échte longen van de aarde’).
Sommige kiezelwieren zweven in het water, andere liggen als een dun bruin laagje op de wadbodem. Om ze echt goed te kunnen zien heb je een microscoop nodig. Onder de microscoop is ook meteen zichtbaar hoe kunstig ze eruitzien. Sommige zijn rond, andere driehoekig of stervormig. Vaak hebben ze ribben en prachtige patronen. Ook hebben ze unieke celwanden, gemaakt van silica (siliciumdioxide), die ze een glasachtige structuur geeft. Hun structuren in combinatie met het glasachtige pantser maakt ze bikkelhard.
Enorme collectie
De enorme kennis over kiezelwieren in de Noordzee en Waddenzee is grotendeels te danken aan Friedrich Hustedt, een Duitse leraar die een enorme hoeveelheid kiezelwiersoorten onderzocht, tekende en wetenschappelijk beschreef. De collectie die hij startte – de grootste ter wereld – was tot voor kort te vinden op het eiland Helgoland in de Duitse bocht, het stuk Noordzee dat grenst aan de Duitse Waddenzee. Op dat eiland is het Biologisch instituut Helgoland gevestigd.
‘Het werk van Hustedt is ongekend’, vertelt Christian Hamm van het Alfred Wegener Instituut, waartoe het onderzoeksstation op Helgoland tegenwoordig behoort. ‘Hij heeft ongeveer 3.000 nieuwe soorten beschreven, wat enorm veel is. Hij liet een collectie achter van ongeveer 80.000 of zelfs 100.000 diatomeeën op glazen plaatjes voor de microscoop, plus 30.000 kleine glazen buisjes met ruw materiaal.’
Hamm vertelt zijn verhaal via een videoverbinding, op de achtergrond prijkt een plaat van een kiezelwier. ‘We hebben hier de hele gang volhangen met afbeeldingen van kiezelwieren’, zegt Hamm.’ Maar de collectie zelf is er niet meer.’ De hele collectie verhuisde drie weken geleden naar het Botanische Museum in Berlijn. ‘Het beheer van de collectie wordt steeds complexer, de grote musea hebben betere software om dit te doen.’
Krachtige kiezelwieren
Tegenwoordig richt het instituut zich op andere doelen dan het beschrijven van kiezelwieren en onderzoeken van hun ecologische rol. Hamm is hoofd van de afdeling Bio-inspired Lightweight Design & Functional Morphology, wat erop neerkomt dat kiezelwieren de inspiratie vormen voor allerlei toepassingen in de industrie.
‘De eigenschappen van kiezelwieren zijn uniek!’, benadrukt Hamm. ‘We onderzoeken daarom de structuren en de biochemische eigenschappen. Wat maakt kiezelwieren nou zo sterk? Als we daar meer over weten, kunnen we die eigenschappen nabootsen in bijvoorbeeld auto-onderdelen om auto’s veiliger te maken of in de architectuur.’ Voor dat laatste zijn kiezelwieren erg interessant, omdat het niet alleen om sterkte gaat. Hamm toont twee plaatjes van de Golden Gate Bridge. Eentje zoals hij echt is, en een door software ontworpen nieuwe versie, ontwikkeld met de opdracht een sterke constructie te berekenen.
Inspiratiebron
‘Het doet me denken aan de poort naar de hel’, zegt Hamm over het door AI ontwikkelde gedrocht. ‘Je wilt in architectuur natuurlijk stevige constructies bouwen, maar ook iets moois. Ook daarom zijn kiezelwieren interessant, ze zijn sterk en mooi. Het is trouwens best bijzonder dat kiezelwieren, door mensen althans, heel mooi gevonden worden. Voor elkaar hoeven ze het niet te doen, ze hebben geen ogen. Het is niet als een pauw die indruk moet maken. Maar blijkbaar zijn de patronen die ze stevig maken ook patronen die we waarderen.’
Inmiddels zijn al meerdere kiezelwiervormen terug te vinden in auto-onderdelen en constructies voor offshore windmolenparken. De ontwikkeling kost wel veel tijd en die heeft de industrie niet altijd. Maar Hamm verwacht dat we uiteindelijk nog veel meer gaan overnemen van de kiezelwieren. ‘Het zou echt een misdaad zijn om niet meer van kiezelwieren te leren.’
De échte longen van de aarde
Kiezelwieren produceren ongeveer 20 tot 50 procent van alle zuurstof op aarde. Dat is meer dan alle regenwouden, die vaak de longen van de aarde worden genoemd. Al zijn de regenwouden voor zowel zuurstofproductie als biodiversiteit enorm het beschermen waard, de kiezelwieren zijn als het om zuurstof gaat dus nog belangrijker!
Welke is het mooist?
Samen met een Duitse kunstenaar organiseerde het Alfred Wegener Instituut tentoonstellingen en projecten waarbij het publiek werd uitgenodigd om esthetische voorkeuren van kiezelwierontwerpen te verkennen. Dat leidde uiteindelijk tot een online onderzoek waarbij deelnemers steeds twee vormen krijgen te zien, waarvan de deelnemer de mooiste moet aanwijzen. Zo hopen de onderzoekers te ontdekken welke van de vijftig verschillende vormen het meest gewaardeerd worden en of daarin nog verschil zit tussen geslachten, nationaliteiten, leeftijdsgroepen en beroepen. Je kunt zelf meedoen op geometricbeauty.awi.de.
Het magazine WADDEN ook lezen?
Dit artikel is verschenen in het magazine WADDEN van september 2024 en geschreven door Koen Moons
Ontvang 3x per jaar het (digitale) magazine WADDEN voor €32,50 met prachtige fotoreportages, interessante artikelen en speciale lezersvoordelen. Met uw lidmaatschap steunt u ons werk en helpt daarmee het Waddengebied beschermen.
Proefexemplaar aanvragen