Je leest:

Biodiversiteit in zee

Biodiversiteit in zee

Auteur: | 1 december 2001

Het zeeoppervlak op Aarde is twee keer zo groot als het landoppervlak. De oceanen hebben al vele planten en dieren prijsgegeven, maar talloze – miljoenen? – leven nog anoniem in de diepte. Alleen met ingewikkelde en dure instrumenten komt een zee-onderzoeker aan gegevens. Dan nog bemonstert hij een ‘grabbelton’.

Honderdduizenden publicaties verspreid over de hele wereld bevatten beschrijvingen van de reeds ontdekte dier- en plantensoorten. Informatietechnologie maakt deze onoverzichtelijke brij toegankelijk voor iedereen. In het Jaar van de Oceaan doet de bio-informatica haar intrede.

De wereldzeeën zijn voor de mens voedselbron, verkeersader, vuilnisvat en recreatiegebied tegelijkertijd. De aandacht voor de veelgebruikte oceanen in 1998 is belangrijk. Het geeft een nieuwe stimulans aan het onderzoek maar ook aan het wereldwijd beschikbaar maken van betrouwbare wetenschappelijke gegevens. Het beheer van de oceanen is daardoor beter te onderbouwen.

Een verantwoord gebruik van biologische hulpbronnen vereist een gedegen inzicht in de soorten, de aantallen en het voorkomen van de soorten. Daarnaast is de stabiliteit van het ecosysteem waarbinnen ze een rol spelen van belang. Het is algemeen geaccepteerd dat geologen voorafgaand aan boor- of mijnactiviteiten dure risicoanalyses uitvoeren. Bij exploitatie van biologische bronnen is zo’n onderzoek vaak niet vanzelfsprekend.

Biodiversiteit

De walvisvaart is een sprekend voorbeeld van ongecontroleerde exploitatie, met als resultaat totaal uitgeputte populaties. De grootscheepse vernietiging van de regenwouden is in volle gang en koraalriffen raken nog steeds op grote schaal beschadigd. Antarctica – ‘het ontoegankelijke continent’ – kreunt onder het ecotoerisme. De mens gebruikt de bouwstenen van de biologische diversiteit en bedreigt en vernietigt er vele. Dit gebeurt zonder inzicht in beschikbare hoeveelheden, gevolgen van exploitatie of mogelijkheden tot herstel. In veel gevallen betreft het gebruik slechts enkele commercieel interessante soorten. Door onbekendheid met de rol van deze soorten in hun ecosysteem kan echter die hele levensgemeenschap te gronde gaan.

Internationaal groeit het besef van de waarde van biodiversiteit voor de mensheid. Meer dan tweehonderd landen hebben inmiddels de Conventie van Biologische Diversiteit uit 1992 van de Verenigde Naties ondertekend. De conventie schenkt speciale aandacht aan het mariene milieu. Meer nog dan op het land is er behoefte aan kennis en inzicht in mariene ecosystemen. Ongeveer een miljard mensen zijn voor hun primaire eiwitbehoefte afhankelijk van de zee en er wordt jaarlijks dan ook zo’n 90 miljoen ton vis en schelpdieren opgehaald.

Oceanografie

Wel zeventig procent van onze aardbol is water, maar van de biodiversiteit in de zee is veel minder bekend dan van die op het land. Dit komt doordat het zeeonderzoek veel jonger en veel moeilijker is. De oceanograaf moet vanaf onderzoeksschepen het water tot enkele kilometers onder hem in kaart brengen: technisch gezien een moeilijke en dure klus. Bovendien werkt de onderzoeker ook min of meer blindelings. Vanaf het oppervlak ziet al het water er praktisch hetzelfde uit en kan hij niet zien wat er honderden meters, tot wel elf kilometer, onder hem gebeurt. Dit ‘grabbelton-effect’ maakt het verkrijgen van goede gegevens en het interpreteren ervan lastig.

Oceanografische expedities vragen veel organisatie en planning. Er zijn goed uitgeruste schepen voor nodig, menig ingewikkeld apparaat, zowel technische als wetenschappelijke specialisten en een hoop geluk. Het verlies van één instrument kan een expeditie kreupel maken en tegenslag met het weer kan het bemonsteren dagen of zelfs weken lang verhinderen. Aangezien schepen dure vervoersmiddelen zijn die noodzakelijkerwijs lang van te voren worden volgepland, is een weekje opschuiven er niet bij. Inventiviteit van de onderzoeker is absoluut noodzakelijk om met resultaten thuis te komen.

Het Jaar van de Oceaan is bedoeld om extra aandacht te geven aan het onderzoek aan en de kennis van de 360 miljoen vierkante kilometer wateroppervlak met een gemiddelde diepte van 3,9 kilometer. Minder dan zeven procent hiervan is ooit bemonsterd. Het in kaart brengen van de biologische diversiteit en het beschikbaar maken van de gegevens is uiterst belangrijk voor duurzaam gebruik van de wereldzeeën, nu en in de toekomst.

Miljoenen

Een schatting van het totaal aantal beschreven soorten ter wereld, of in de oceaan, is moeilijk te maken. Van sommige groepen organismen – vogels, hogere planten – is het aantal beschreven soorten redelijk bekend. Veel andere groepen zijn daarentegen niet uitputtend onderzocht en schattingen van het totale aantal soorten zijn niet beschikbaar. Voorbeelden zijn de kevers, de weekdieren en de bacteriën. De Global Biodiversity Assessment van de Verenigde Naties geeft op dit moment het beste beeld met ongeveer 1,7 miljoen beschreven soorten. Schattingen van het totaal aantal soorten in de wereld lopen uiteen van 3,6 tot twintig miljoen. Andere taxonomen – onderzoekers die soorten onderscheiden, beschrijven en benoemen – gaan zelfs uit van 111,6 miljoen. We kennen nog maar een fractie van het totaal.

De soortenrijkdom is ongelijk verdeeld over de verschillende groepen planten en dieren. Op Aarde komen wel 1,3 miljoen soorten dieren voor en daarvan nemen de insecten zeventig procent voor hun rekening. Praktisch alle insecten komen op het land voor. De dieren zijn op te delen in 33 phyla (hoofdafdelingen). De diversiteit in het aantal phyla – in tegenstelling tot het aantal soorten – is veel groter in zee dan op het land. Van de 32 komen er 18 op land voor tegen 31 in zeewater. In totaal veertien phyla zijn exclusief voor het mariene milieu en waarschijnlijk slechts één beperkt zich tot het land: de Onychophora of fluweelwormen. Stekelhuidigen (zee-egels en zeesterren) en ribkwallen zijn voorbeelden van typische zeegroepen.

Soorten

De soorten zijn niet gelijkmatig verdeeld over de oceanen. Niet voor niets zijn eilanden als Aruba geliefd onder duikers. De diversiteit aan diersoorten neemt toe naarmate we dichter bij de evenaar komen. Als we kijken naar de verdeling over de verschillende zeemilieus dan zijn met name koraalriffen, maar ook stukken diepzee, zeer rijk bedeeld en vergelijkbaar met tropische regenwouden op land. Zee-onderzoekers halen vanuit de diepzee nog steeds talloze nieuwe soorten boven water. Koraalriffen zijn uiterst kwetsbare systemen, die in miljoenen jaren zijn gevormd. Hoewel de riffen maar 0,2% van de zeebodem vormen, bieden ze een onderkomen aan bijna een kwart van alle bekende mariene organismen.

Minstens 200.000 mariene diersoorten plus zo’n 50.000 soorten planten (algen) en micro-organismen zijn nu bekend. Dit lijkt misschien weinig ten opzichte van het totaal van 1,7 miljoen, maar er valt nog veel te ontdekken en dagelijks komen er nieuwe soorten bij. Taxonomen hebben de vissen (circa 26.000 soorten) en de zeezoogdieren (ongeveer 250 soorten) redelijk compleet. Op het gebied van bijvoorbeeld sponzen, schaal- en schelpdieren en micro-organismen moeten ze nog bergen werk verzetten. Sommige specialisten denken dat er alleen al uit de diepzee nog tien miljoen soorten te beschrijven vallen.

Ecosystemen

Evenals de soortenrijkdom zijn ook de meeste zee-ecosystemen, hun bouwstenen en de rolverdeling daarvan onvoldoende bekend. Betrouwbare modellen van de systemen – onontbeerlijk voor risicoanalyses van zee-exploitatie – zijn erg moeilijk te maken. Een mogelijke oplossing voor deze impasse vormen de zogenaamde sleutel- en indicatorsoorten. Deze soorten zouden de ‘gezondheid’ van het ecosysteem weerspiegelen. Bij het kiezen van de (hopelijk juiste) soorten hiervoor en het ‘aflezen’ van de signalen moeten de onderzoekers alle aanwezige kennis benutten.

Door de wijde verspreiding van de soorten leken mariene ecosystemen minder kwestbaar dan hun tegenhangers op het land. Niets blijkt echter minder waar te zijn. Koraalriffen en mangrovebossen zijn de broedplaatsen van veel soorten uit andere delen van de zee. Beschadiging of vernietiging van deze kraamkamers hebben verstrekkende gevolgen.

Onderzoek

De bovenste 200 meter van de oceaan bevat minuscuul leven: plankton. Het plantaardige plankton – voornamelijk diatomeëen – krijgt daar voldoende licht. Daaronder begint eerst de schemerzone tot twee kilometer diep en vervolgens de duisternis van de diepzee.

Nederland was en is als zeevarende natie een zee-onderzoekland bij uitstek. De twee jaar durende SIBOGA-expeditie in het Nederlands-Indië van eind vorige eeuw is een prachtig voorbeeld van innovatie en een eerste grootscheepse inventarisatie van de biodiversiteit. Uit deze collecties beschreven onderzoekers duizenden nieuwe soorten. Recenter zijn de omvangrijke multidisciplinaire expedities SNELLIUS II (elf maanden, Indonesië) en NIOP (negen maanden, Rode Zee en Indische Oceaan). Het Nederlandse onderzoeksschip MS Tyro heeft letterlijk tonnen onderzoeksmateriaal teruggebracht waar nu nog aan wordt gewerkt. Daarnaast nemen Nederlandse zee-onderzoekers deel aan tal van eigen èn buitenlandse projecten. De specialisaties variëren van de Mid- en Oost-Atlantische en Noordwestelijke Indische Oceaan, de Indonesische wateren, het Atlantische deel van Antarctica tot de Middellandse Zee.

Helaas verkocht Nederland haar onderzoeksschip MS Tyro in 1994 en het marine-onderzoeksvaartuig Hr MS Tydeman gaat in het jaar 2000 met pensioen. Er blijft dan geen eigen open-oceaanplatform meer over en eigen grote, internationaal belangrijke multidisciplinaire expedities behoren tot het verleden. Nederland heeft als medeondertekenaar van de biodiversiteitsconventie van de Verenigde Naties de morele plicht om juist op marien gebied een voortrekkersrol te blijven spelen, niet slechts een van ‘opstapper’. Dat betekent investeren in schepen én onderzoek én onderwijs.

Informatiesysteem

We kennen nog maar een klein deel van de biologische diversiteit, maar er is wel degelijk een enorme hoeveelheid kennis van zowel land als zee. Het probleem is dat die kennis verspreid is over vele honderdduizenden tijdschriften en boeken, databases en biologische collecties. Deze bronnen zijn lang niet allemaal even snel of gemakkelijk toegankelijk. Opzoeken van informatie kost zeer veel tijd en dus geld. Onderzoekers wisselen hun gegevens uit in gepubliceerde vorm: op papier. Dit medium bewijst zeker zijn nut binnen afgeperkte wetenschapsgebieden en voor een gelimiteerd aantal gebruikers van één bepaald niveau. Het voldoet echter niet voor de wereldwijde vraag naar snel toegankelijke informatie voor een zeer diverse en uitgebreide groep gebruikers. Nieuwe instrumenten, technieken en media moeten het mogelijk maken de gegevens als ware het één informatiesysteem te raadplegen.

De taxonomen worstelen op hun beurt met de tientallen miljoenen geldige, synonieme en gewone namen in de landstaal die in omloop zijn. Het gebruik van de juiste naam is noodzakelijk om de datasets op elkaar aan te laten sluiten en de onderzoeksresultaten te vergelijken. Correcte en eenduidige naamgeving is zeker ook van belang voor een juridische onderbouwing van de bescherming van soorten. Het aloude principe om (nieuwe) namen in tijdschriften te publiceren en te citeren voldoet niet meer vanwege de grote hoeveelheid gebruikers van de namen (taxonomen, ecologen, beleidsmakers etcetera) en de tijdsdruk om snel de juiste gegevens in huis te hebben.

Belang van een naam

De wetenschappelijke naam van een soort vormt de sleutel tot allerlei gegevens over die plant of dat dier. Uiterlijk, eigenschappen, DNA-codes maar ook methoden voor plaagcontrole, wetten over in- en export of informatie over natuurbescherming zijn alleen via de juiste soortnaam te achterhalen. Soorten veranderen zo nu en dan van naam: nieuw onderzoek kan andere inzichten opleveren. De oude naam wordt een synoniem en mogelijk een bron van verwarring. Een goed register met geldige soortnamen, synoniemen en namen van de beschrijvers is dus onmisbaar. Jaarlijks komen er alleen al voor de dieren gemiddeld zo’n 20.000 namen bij. Ruim 17.000 hiervan betreffen soorten, de overige hogere indelingen zoals families en orden.

De zeeschildpad Caretta caretta, de onechte karet, heeft de laatste tweeëneenhalve eeuw vele namen gekend. Na Testudo caretta van Linneaus – de vader van de tweedelige naam – volgden nog een verwarrend aantal van 36 andere wetenschappelijke etiketten. Chelone caretta, Caretta cephalo, Chelonia caretta, Chelonia caouana, Halichelys atra, Caouana caretta, Thalassochelys caouana, Eremonia elongata, Thalassochelys elongata…

Bio-informatica

Een antwoord op het toegankelijkheidsprobleem levert de informatie- en communicatie-technologie, kortweg ICT. ICT is een verzamelnaam voor allerlei informatica-toepassingen uiteenlopend van computer-hardware en softwarepakketten tot elektronische informatiedragers en netwerken. Toepassing en gebruik van ICT in allerlei biologische gebieden vormen de wereld van de bio-informatica. Nederland is internationaal een koploper op het gebied van de toepassing van ICT in onderzoek en onderwijs. Het zogenaamde CAOS/CAMM-centrum in Nijmegen vormt een belangrijk knooppunt voor het elektronisch opslaan en beschikbaar maken van moleculair-biologische en genetische informatie. Het Expertisecentrum voor Taxonomische Identificatie (ETI) aan de Universiteit van Amsterdam ontwikkelt en produceert speciale softwarepakketen voor ‘datamanagement’ voor de onderzoekers van biodiversiteit. Dit instituut maakt het elektronisch publiceren van onder andere marien-biologische informatie makkelijker.

De marien-biologen lopen achter bij hun collega’s die het land als onderzoeksdomein hebben. Ze werken hard aan het wegwerken van die achterstand en het bijeenbrengen van de kennis in toegankelijke informatiesystemen. Zo zijn Amsterdamse marien-biologen (Zoölogisch Museum en ETI) bezig met een informatiesysteem voor alle dieren van de Noordzee: het Noordzee Benthos-project. Benthos is namelijk de verzamelnaam voor dieren op en in de waterbodem. De Noordzee neemt niet alleen in Nederland maar ook in andere aangrenzende landen een vooraanstaande plaats in. De Noordzee is een van de productiefste wateren ter wereld. Dat kan alleen zo blijven door goed beheer. Voor goed beheer is gedegen kennis nodig van de soorten en de ecosystemen van het gebied. De betrokken landen controleren de Noordzee continu op biologische veranderingen door menselijke invloeden en effecten van buitenaf (broeikaseffect). Alle verkregen gegevens moeten op elkaar aansluiten. Daarvoor moet de bepaling van soortnamen overal hetzelfde gebeuren.

De soort bepalen

Het determineren van een soort via plaatjes.

Het determineren van een soort via een beschrijving.

Het determineren van een spoort via een matrix.

Vaststellen van de juiste soortnaam van een vangst of vondst – determineren – kan voortaan per computer. De Linnaeus II ™-software van het ETI biedt drie manieren: via plaatjes, beschrijvingen of een matrix. De ‘matrixsleutel’ maakt het mogelijk om met elk gewenst kenmerk te beginnen. Daardoor zijn beschadigde planten of dieren en zelfs stukken daarvan op naam te brengen. Binnenkort kunnen ook fossiele organismen worden ingevoerd.

Een lijst met alle 1,7 miljoen soortnamen plus verwijzingen zou maar zo dik zijn als een telefoonboek van een grote stad. Toch bestaat zo’n index nog niet. Het Species2000-project (http://www.sp2000.org) zal daar verandering in gaan brengen.

BioPlataproject

Het Noordzee Benthos-project moet een allesomvattend en eenduidig elektronisch informatiesysteem opleveren voor monitoring van de Noordzee. Dit informatiesysteem zal in totaal ongeveer 2800 soorten bodemdieren en macro-algen omvatten. Naast een volledige multimedia-database met soorten, hun beschijvingen en illustraties bevat het systeem computerondersteunde interactieve determinatiesleutels. Het informatiesysteem zal in 1999 gereed zijn en zal dan in alle landen aan de Noordzee als basisinstrument dienen voor het volgen van veranderingen in dit milieu. Uit de gegevens van het Noordzee Benthos-project zullen ook cd-roms worden afgeleid, zoals voor sportduikers. Een breed publiek kan dan kennis maken met de Noordzee: biologie, visserij, recreatie, vervuiling en beleid.

Sinds vorig jaar heeft het Noordzeeproject een tegenhanger in Zuid-Amerika. Argentinië en Uruguay grenzen aan het enorme Rio de la Plata-estuarium. In het estuarium komen twee grote rivieren uit: de Rio Parana, met een uniek uitgebreid deltagebied, en de Rio Uruguay. De Rio de la Plata heeft een oppervlak vergelijkbaar met onze Noordzee. Hij omvat zowel zoet, brak als zout water en heeft daardoor een enorme maar grotendeels onbekende soortenrijkdom. Voor een goed beheer van de biologische diversiteit en voor het kunnen nemen van verantwoorde beslissingen over het gebruik van de rivieroevers is een gedegen kennis van het gebied nodig. De twee landen startten daarom een grootscheeps project op om de biodiversiteit te documenteren.

Het mede door UNESCO en ETI ondersteunde ‘BioPlata’-project bestaat uit drie stappen. De eerste behelst een inventarisatie van de biodiversiteit in het estuarium en is bijna afgerond. De tweede stap slaat de informatie op in een zogenaamd Linnaeus II-systeem met beschrijvingen, illustraties, interactieve determinatiesleutels en verspreidingskaarten. De informatie komt zowel op cd-rom als op Internet beschikbaar. De derde stap is dat alle betrokkenen het systeem gebruiken om een vinger aan de pols te houden bij de Rio de la Plata.

Het Natuurhistorisch Museum in Leiden heeft samen met het ETI, UNESCO en bijna 2000 onderzoekers verspreid over de wereld een groot project in gang gezet voor een elektronische taxonomische index van alle bekende mariene organismen. De index zal minstens 250.000 correcte soortnamen en hun synoniemen gaan bevatten.

Daarnaast wordt er door meer dan tweehonderd marien-biologen gewerkt aan cd-roms over allerlei zeebewoners. Vissen, kreeften, algen, zeekomkommers, pelagische mollusken (weekdieren van de open zee) en zeezoogdieren zijn al digitaal te bewonderen. Sponzen, garnalen, roeipootkreeftjes, kwallen en vele andere groepen volgen nog.

Op het moment zijn er vele activiteiten die gezamenlijk de oceaan vol biodiversiteit in kaart brengen. De nieuwe technieken van de bio-informatica ondersteunen en stimuleren niet alleen het maken van deze inventarisaties. Ze zullen er ook voor zorgen dat deze zo belangrijke gegevens gemakkelijk te vinden en te gebruiken zijn. Softwarepakketten zoals Linnaeus II dienen niet alleen de onderzoeker. Beleidsmakers hebben via de digitale snelweg toegang tot dezelfde (en recentste) informatie als de onderzoekers, waardoor het beleid en beheer beter afgestemd kunnen worden op wat we weten. Evenzo kunnen ontwikkelingslanden delen in de verzamelde kennis. Misschien net zo belangrijk is dat met de komst van het Internet en de bio-informatica praktisch iedereen de informatie over de oceanen kan raadplegen. De digitale toekomst zal de oceanen helpen beschermen.

Dit artikel is een publicatie van Natuurwetenschap & Techniek.
© Natuurwetenschap & Techniek, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 december 2001

NEMO Kennislink Agenda

NEMO Kennislink vertoont op deze plaats normaal gesproken wetenschappelijke activiteiten uit heel Nederland. Door de maatregelen tegen het nieuwe coronavirus zal daarvan een groot gedeelte worden afgelast. Omdat we geen achterhaalde informatie willen verspreiden, laten we voorlopig geen activiteiten zien.
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.