Chasing a plankton bloom in the North Sea

Thanks to a fortunate combination of reasonably good weather and perfect timing, UGent’s MarSens research group and the VLIZ ICOS team had the rare opportunity to sample a coccolithophore bloom in the central North Sea aboard the Research Vessel Simon Stevin.

These microscopic marine organisms may be small, but they’re mighty. Coccolithophores are a type of phytoplankton; tiny, plant-like organisms that float near the ocean’s surface. What sets them apart is their intricate outer covering made of calcite plates, known as coccoliths. When these organisms bloom in large numbers, they visibly alter the water’s color, turning it into stunning shades of turquoise, a transformation so pronounced it’s detectable from space by satellites such as the European Space Agency’s Sentinel series.

But these blooms are more than just beautiful, they’re scientifically significant. Unlike other types of phytoplankton, coccolithophores may increase the concentration of carbon dioxide (CO₂) in seawater through a process called calcification. As they form their calcite shells, they draw calcium and bicarbonate from the water, releasing CO₂ in the process. This dynamic makes them a unique piece of the ocean’s carbon cycle puzzle.

To better understand this phenomenon, researchers from UGent and VLIZ collaborated to sample the bloom. RV Simon Stevin was outfitted to collect autonomous, underway data on carbonate chemistry and optical properties, along with targeted water sampling for biogeochemical analysis, all to help clarify the role coccolithophores play in the region’s carbon dynamics.

This campaign is part of the BERNARDO project, funded by VLAIO (Blue Cluster), which aims to estimate the North Sea’s carbon budget by integrating field measurements, satellite data, and machine learning approaches.

A huge thanks to the dedicated crew of RV Simon Stevin, who went the extra mile, literally, sailing far north from their home port to make this campaign possible!

In het Nederlands:

Dankzij een gelukkige combinatie van redelijk goed weer en perfecte timing kregen de MarSens-onderzoeksgroep van UGent en het ICOS-team van VLIZ de zeldzame kans om een coccolithoforenbloei in de centrale Noordzee te bemonsteren aan boord van het Onderzoekschip Simon Stevin.

Deze microscopisch kleine zeediertjes mogen dan wel minuscuul zijn, ze hebben een grote impact. Coccolithoforen zijn een type fytoplankton, piepkleine, plantachtige organismen die vlak onder het zeeoppervlak drijven. Wat hen bijzonder maakt, is hun fijne kalkhoudende schaal, opgebouwd uit platen van calciet, de zogenaamde coccolithen. Wanneer coccolithoforen in grote aantallen bloeien, kunnen ze de kleur van het zeewater zichtbaar veranderen in prachtige turquoise tinten, een transformatie die zo opvallend is dat ze vanuit de ruimte zichtbaar is met satellieten zoals de Sentinel-reeks van het Europese Ruimteagentschap (ESA).

Maar deze bloei is niet alleen visueel indrukwekkend, ze is ook wetenschappelijk relevant. In tegenstelling tot de meeste andere soorten fytoplankton, kunnen coccolithoforen de concentratie van koolstofdioxide (CO₂) in zeewater verhogen via een proces dat calcificatie wordt genoemd. Bij het vormen van hun kalkschaal nemen ze calcium en bicarbonaat op uit het zeewater, waarbij CO₂ wordt vrijgegeven. Deze dynamiek maakt hen tot een uniek onderdeel van de complexe koolstofcyclus in de oceaan.

Om dit verschijnsel beter te begrijpen, werkten onderzoekers van UGent en VLIZ samen om de bloei te bemonsteren. De RV Simon Stevin werd uitgerust om autonoom onderweg gegevens te verzamelen over koolstofchemie en optische eigenschappen, naast gerichte waterstalen voor biogeochemische analyses – allemaal met als doel de rol van coccolithoforen in de koolstofdynamiek van de regio beter in kaart te brengen.

Deze campagne maakt deel uit van het BERNARDO-project, gefinancierd door VLAIO (Blauwe Cluster), dat als doel heeft de koolstofbalans van de Noordzee te schatten door middel van een combinatie van veldmetingen, satellietdata en machine learning.

Een grote dank aan de toegewijde bemanning van de RV Simon Stevin, die letterlijk een extra mijl voer door ver naar het noorden af te wijken van hun thuisbasis om deze campagne mogelijk te maken!