Zoöplankton: de onzichtbare motor van het leven in zee

Achter de term zoöplankton schuilt een grote variatie aan microscopisch kleine diertjes, van ongewervelde kreeft- en garnaalachtigen tot watervlooien en kwallen. Ze voeden zich net als schelpdieren met fytoplankton, volgens Robbert Jak, senior onderzoeker mariene ecologie, het 'gras van de zee': "Het zoöplankton is dan weer de voedselbron voor veel andere dieren, met name voor vissen. En die vissen worden weer gegeten door vogels, zeezoogdieren en grotere vissen."

Net als Jak doet ook Nadine Schulz namens Wageningen Marine Research onderzoek naar zoöplankton. Zij richt zich vooral op de taxonomie en legt uit dat er twee soorten zoöplankton zijn: "Je hebt holoplankton; organismen die hun hele leven plankton blijven. En je hebt meroplankton, die dat alleen in een bepaalde levensfase zijn. Denk aan larven die op een gegeven moment naar de zeebodem afzinken om daar een ander organisme te worden, zoals enkele soorten van wormen."

Een organisme wordt volgens Jak tot plankton gerekend als het niet actief van de ene naar de andere plek zwemt. Kwallen horen daar ook bij. Zoöplankton wordt door de stroming meegenomen, maar kan ook bewegen. Sommige soorten kunnen springen of zwemmen en veel soorten maken elke dag een verticale beweging. Jak: "Ze gaan overdag dan de diepte in om te voorkomen dat ze gegeten worden. En 's nachts gaan ze naar boven waar voor hen het meeste voedsel is."

Omdat zoöplankton zeer gevoelig is voor klimaatverandering en andere door de mens veroorzaakte drukfactoren, worden veranderingen in deze groep gezien als een vroege indicator dat er iets aan de hand is. Door de planktongemeenschap in kaart te brengen, breng je dus de gezondheid van het hele ecosysteem in kaart. Tot een paar jaar geleden was daar weinig belangstelling voor, stelt Jak: "Ik ben ooit gepromoveerd op de effecten van toxische stoffen op zoöplankton, maar lange tijd hebben wij nauwelijks onderzoek naar zoöplankton gedaan, omdat er vanuit het beleid geen noodzaak voor was. Rond 2019 kantelde dat."

En nu is zoöplankton een zelfstandig onderdeel binnen MONS (Monitoring, Onderzoek, Natuurbescherming en Soortbescherming), een programma dat voortkomt uit het Noordzeeakkoord en waarvan Rijkswaterstaat opdrachtgever is. Het streven is om tot een systeem van langjarige monitoring te komen, zodat er langetermijngegevens beschikbaar komen. "We willen dekking in tijd, maar ook in ruimte", aldus Jak: "We willen ook weten waar welk zoöplankton zit in de Noordzee en hoeveel er van soorten zit."

Tot voor kort gebeurde de monitoring vooral met de Continuous Plankton Recorder, een torpedovormig apparaat dat achter schepen werd gesleept op zo'n tien meter diepte. Het plankton wordt daarin gevangen tussen gaas en vervolgens als een filmrolletje opgerold en bewaard. Na de vaart wordt het net in stukken geknipt en onder de microscoop bekeken. Sinds 2023 werkt het team van Wageningen Marine Research daarnaast met de Plankton Imager aan boord van een onderzoeksschip. Dit apparaat zuigt op vijf meter diep continu 34 liter water per minuut op. Elke minuut worden daar tienduizend foto’s opgeslagen. Samen vormen die een strook aan beelden in ruimte en tijd op. Met behulp van een AI-tool worden de aangetroffen soortgroepen en hun aantallen in kaart gebracht.

Schulz, zelf een ervaren taxonoom, benadrukt dat de computer nog wel flink moet bijleren: "Omdat de Plankton Imager slechts tweedimensionale beelden maakt, lijken veel soorten precies op elkaar. Terwijl ik als taxonoom aan bijvoorbeeld de vorm van het lichaam, de pigmentatie of het aantal haartjes die het beestje op zijn pootjes heeft meteen zie welke soort het is. De uitdaging zit vooral bij zeldzame soorten. Door de beelden zelf te valideren, maken we het AI-model stap voor stap beter."

Naast de Plankton Imager draait ook nog een andere techniek: DNA-metabarcoding. Daarmee wordt een net tot op de bodem afgezonken en weer omhooggetrokken. Dit levert een verticaal profiel van de volledige waterkolom op, iets wat de Plankton Imager niet kan. Vanuit hetzelfde netmonster nemen de onderzoekers een deelmonster voor microscopie en een deelmonster voor DNA-analyse. "De DNA-analyse is heel goed om soorten te vinden. En de microscopie levert juist kwantitatieve gegevens."

"Die combinatie leverde al interessante vondsten op", aldus Jak: "We hebben nieuwe soorten in het plankton ontdekt die we niet eerder in de Noordzee of de Waddenzee zagen. Het is een vorm van early warning, want de larven van bodemdieren zwemmen vaak massaal in het plankton rond voordat ze zich vestigen. Zo vonden we in de Waddenzee larven van de reuzenschelpkokerworm in het zoöplankton, terwijl die alleen van Bretagne bekend was. Bodemonderzoek wees uit dat de worm er inderdaad al volop zat."

Jak ziet dat het aandeel bodemdierlarven de afgelopen twintig jaar gaandeweg is toegenomen. Dat is ten koste gegaan van klassieke soorten die hun hele levenscyclus als plankton in het water doorbrengen: "Waarschijnlijk kunnen we dat relateren aan klimaatverandering en kunnen die larven beter tegen hogere watertemperaturen."

Is, omdat het sterk reageert op veranderingen in temperatuur, maar ook in zoutgehalte en voedselaanbod, zoöplankton daarom te zien als een soort kanarie in een kolenmijn? "Dat is zeer waarschijnlijk", beaamt Jak. Hij noemt een verrassende vondst tijdens een recente bemonstering in de Zeeuwse Delta: "We troffen tot ver in de zomer oorkwallen aan, terwijl de inheemse oorkwal vooral in het voorjaar voorkomt. Na DNA-analyse bleek het een invasieve Aziatische soort te zijn. Eenmaal hier gevestigd, kan de soort zich kennelijk snel verspreiden: hij zat al in verschillende wateren in de Delta."

Met de nieuwe onderzoeksmethoden die Jak en Schulz in Nederland toepassen, zijn veranderingen in drukfactoren beter te relateren aan veranderingen in het zoöplankton. "En het kan misschien ook andere ontwikkelingen verklaren", vult Jak aan: "Als het slecht gaat met vis of oesters, kan de oorzaak deels in het plankton liggen. Dit kan beleidsmakers helpen maatregelen te nemen."

Nieuwe indicatoren, opgebouwd met nieuwe onderzoeksmethoden; het is volgens de OSPAR-commissie precies waar behoefte aan is (OSPAR coördineert onderzoek en milieubeleid in het Noordoostelijk deel van de Atlantische Oceaan, inclusief de Noordzee). Schulz: "Zoöplankton houdt zich niet aan landsgrenzen. Ik vind het mooi dat we samen met collega's in Duitsland, België en het Verenigd Koninkrijk trainingssets ontwikkelen en gemeenschappelijke onderzoeksprocedures vastleggen. Zodat we allemaal op dezelfde manier werken en elkaars gegevens kunnen vertrouwen."

Voor Jak, die al decennia geleden onderzoek deed naar zoöplankton, is de toenemende aandacht voor deze groep een belangrijke ommekeer. Hij hoopt op uitbreiding: "Juist in Nederland zijn er nog veel wateren waar weinig bekend is over zoöplankton. De pilot in de Zeeuwse Delta wees uit hoe verschillend de systemen daar zijn vergeleken met gebieden in de Noordzee en de Waddenzee."

Schulz, die tot het handjevol taxonomen behoort dat zoöplankton kan herkennen, hoopt op continuïteit: "Ik vind het superbelangrijk dat we blijven monitoren. Pas als je over jaren onderzoek doet, kun je ontwikkelingen duiden; dat lukt niet na een seizoen 'proefprikken'." Ze wijst op onderzoek rond het Duitse eiland Helgoland waar sinds de jaren 60 van de vorige eeuw vierhonderd planktonsoorten worden gevolgd. Haar persoonlijke wens is om meer onderzoek in de Nederlandse Cariben te doen: "Als je het koraal en vis daar wilt beschermen, moet je ook kijken of het goed gaat met het zoöplankton."

Het is mooi werk, besluiten ze beiden. Jak: "Dat jongetje dat met een schepnet in het water vist, ben ik in essentie nog steeds." Schulz: "Iemand anders ziet misschien troebel water bij een duik in zee. Kijk je daar met een microscoop naar, dan zie je de mooiste organismen. Het is een duik in een andere wereld. En gelukkig komt er meer aandacht voor."