Van sommige waterplanten is bekend dat ze stoffen uit kunnen scheiden waarmee ze algengroei verminderen. Dit is handig voor de waterplant in zijn concurrentiestrijd met de algen die ook gebruik maken van dezelfde voedingsstoffen en zonlicht. Hoe minder algen, des te meer (voedings-)bronnen er beschikbaar blijven voor de waterplanten.

Een stukje geschiedenis

Vroeger, tot 1950, waren meren in Nederland vaak helder en groeiden er veel waterplanten. Nu zijn deze meren veel troebeler door de explosieve groei van algen in het water als gevolg van een toename in het aantal voedingsstoffen. Deze toename is ontstaan door de landbouw, industrie en onze eigen huishoudens. Koeien grazen op weilanden waar ze vervolgens ook hun behoefte doen. Deze stoffen spoelen uit in de sloten rondom zo’n weiland. Fabrieken lozen op rivieren en wij maakten (tot een paar jaar geleden) gebruik van wasmiddelen waar nog fosfaten in zaten.

Al deze stoffen komen via een omweg weer in ons oppervlaktewater terecht. Hierdoor is er een verschuiving van heldere naar troebele meren ontstaan. Door deze verschuiving zijn in veel meren de waterplanten (macrofyten) verdwenen en kregen de algen (fytoplankton) de kans om de overhand te nemen omdat ze veel sneller kunnen groeien dan waterplanten.

Helder water door waterplanten, hoe zit dat?

Uit onderzoek blijkt dat waterplanten van groot belang zijn voor de biologische structuur en de waterkwaliteit in ondiepe meren. Ze spelen een doorslaggevende rol in het behoud van helder water. Dit gebeurt op verschillende manieren: door competitie om voedingsstoffen en licht met algen, door watervlooien en soortgelijke dieren en ook jonge visjes een schuilplaats te bieden en door ervoor te zorgen dat ‘het sediment’ op de bodem van een meer niet zo hard omgewoeld wordt. Maar op deze effecten ga ik in dit stuk verder niet in.

Tot slot denken we dat waterplanten stofjes los kunnen laten die ervoor zorgen dat er minder algen in het water (fytoplankton) en op de waterplanten (perifyton) gaan groeien. Dit kunnen allerlei stofjes zijn: alkaloïden, fenolen, zwavelverbindingen. Het proces van het loslaten van de die stofjes noemen we allelopathie. Voor kranswieren (zie afbeelding 1), die bijvoorbeeld veel in het Veluwemeer groeien, is al veel onderzoek gedaan. Als je deze planten vergelijkt met fonteinkruid ( Potamogeton, zie afbeelding 2a) zie je in de meeste gevallen veel meer algen op fonteinkruid dan op kranswieren ( Chara). Dit kan een aanwijzing zijn dat kranswieren van die ‘anti-algen stoffen’ uitscheiden.

Er zijn nog meer waterplanten waarvan het lijkt alsof ze de groei van algen kunnen remmen: > Waterpest ( Elodea, zie afbeelding 2b) > Krabbescheer ( Stratiotes, zie afbeelding 2c) > Hoornblad ( Ceratophyllum, zie afbeelding 2d) > Aarvederkruid ( Myriophyllum, zie afbeelding 2e)

Verderop in dit stuk wordt uitgelegd hoe we aan kunnen tonen dat het bij deze planten echt om allelopathie gaat waardoor de algengroei remt en dus niet om een ander proces.

Allelopathie, kranswieren en Krabbescheer

De onderzoekers Van Donk & Van de Bund (2002), hebben kort geleden alle informatie samengevat die er over de rol van waterplanten (in het bijzonder kranswieren) is. Daarbij gaven ze speciale aandacht aan: het vaak negatieve effect van het ene organisme (bijvoorbeeld een kranswier) op het andere (bijvoorbeeld algen) door het uitscheiden van chemische stoffen door het eerste organisme. Deze onderzoekers zijn van mening dat er nog veel meer onderzoek aan dit onderwerp moet worden gedaan om helemaal te begrijpen wat er nu echt in die Nederlandse meren gebeurt. Het is namelijk heel moeilijk om allelopathische effecten te scheiden van concurrentie om voedingsstoffen of licht, waardoor algen ook minder groeien.

Kranswieren zijn in Nederland erg belangrijke waterplanten in hun ecosysteem. Dit komt vooral doordat ze vaak als eerste waterplanten opkomen en daarna erg snel kunnen groeien. Soms worden in meren maatregelen getroffen om ze weer helder te maken door bijvoorbeeld het wegvangen van benthivore vissen zoals brasem (die de bodem omwoelen op zoek naar eten). Soms worden er dan nog extra roofvissen uitgezet om ervoor te zorgen dat het aantal benthivore vissen laag blijft.

Verder worden sommige wateren simpelweg uitgebaggerd waardoor de nutriëntenrijke bodem simpelweg afgevoerd wordt. Hierdoor kunnen die voedingsstoffen zich niet meer naar de waterlaag verplaatsen waar ze weer voor troebeling kunnen zorgen. Als zo’n meer zich dan gaat herstellen komen de kranswieren vaak als eerste op. Marcel van den Berg op het RIZA heeft hier veel onderzoek aan gedaan. Hij vond bijvoorbeeld dat kranswieren een grote invloed hadden op de helderheid van het Veluwemeer. Boven kranswiervelden was het water kraakhelder terwijl het water buiten deze velden nog troebel was.

Verder bleek dat kranswieren van groot belang zijn voor het ecosysteem, de Veluwerandmeren in dit geval. Toen de kranswieren opkwamen verdween een groot deel van de rondzwevende algen en kwamen er meer waterplanten en bodemalgen voor in de plaats. Verder veranderde ook de samenstelling van de visgemeenschap en zorgde voor de terugkeer van grote watervogels. Marcel concludeerde dat het ecologisch herstel van ondiepe meren samen hangt met de aanwezigheid van kranswieren.

Een andere plant die heel snel een nieuwe omgeving kan bezetten is de al eerder genoemde Krabbescheer ( Stratiotes aloides). Deze plant groeit zelfs zo hard dat hij andere planten gewoon te snel af. De plant groeit het meest van de tijd onder water (submers), net als kranswieren, maar als hij in de zomer bloemen gaat vormen, komt hij naar de oppervlakte (zie afbeelding 3). Verder is deze plant erg belangrijk voor de groene glazenmaker. Dat is een bepaalde soort libel die alleen op deze plant eitjes legt. Daarmee is Krabbescheer dus een interessante plant om te behouden en te bestuderen.

Het onderzoek en de resultaten.

Wij hebben onderzocht wat nu het effect van kranswieren en Krabbescheer op de groei van algen is. Experimenten met beide waterplanten (kranswieren en Krabbescheer) laten zien dat deze planten inderdaad de groei van algen beïnvloeden. Hiervoor brachten we waterplanten naar het laboratorium en stopten ze in een aquarium. Zo was het de bedoeling dat de waterplanten hun ‘anti-algen stoffen’ in het water los lieten. Dit water gebruikten we daarna om algen in te kweken. Door de algengroei te meten onderzochten we het effect van het ‘waterplantenwater’.

Naast aquaria met waterplanten gebruikten we ook aquaria zonder planten. De groei van algen wordt namelijk door veel verschillende factoren bepaald (voedingsstoffen, licht, temperatuur et cetera). Om alleen het effect van de waterplanten op de groei te onderzoeken moeten alle andere condities gelijk zijn. Vandaar dat er dus ook aquaria met alles erop en eraan zonder waterplanten werden gebruikt. Na het verzamelen van water uit die aquaria voegden we er enkele cellen van één algensoort aan het water toe, die vervolgens gedurende een week in dat water konden groeien. Zo deden we met ‘kranswierenwater’ een drietal experimenten met drie verschillende groenalgen ( Scenedesmus, Selenastrum en Chlorella). Daaruit bleek dat de groei van twee van de drie algen werd geremd door de aanwezigheid van water waar kranswieren in hadden gestaan. Scenedesmus werd niet beïnvloed.

Dat de laatste alg geen last had van kranswierenwater is al vaker aangetoond door andere onderzoekers. De effecten die we op de andere twee algen zagen waren niet enorm groot (3 tot 7% remming van de groei) maar kunnen wel degelijk belangrijk zijn. Als sommige algen namelijk een beetje worden afgeremd hebben andere juist de kans om net iets harder door te groeien waardoor de opbouw van zo’n algengemeenschap helemaal verandert. Om met zekerheid iets over het belang van allelopathie in het veld te kunnen zeggen moeten we nog meer onderzoek doen.

De tweede waterplant waar we aan werkten was Krabbescheer. De experimenten die we deden werden nagenoeg op dezelfde manier uitgevoerd als bij de kranswieren. Zo ontdekten we dat de groei van de groenalg Scenedesmus (dezelfde alg als in het kranswieren experiment) wel door Krabbescheer werd geremd (zie afbeelding 4). Verder bleek dat in aanwezigheid van krabbescheerwater deze alg kolonies ging vormen. De cellen van deze alg bleven dus nu met meerdere aan elkaar zitten. Hierdoor werden de algen groter (zie afbeelding 5) en dus zwaarder, waardoor ze makkelijker uitzinken en dus uit de bovenste delen van het water kunnen verdwijnen.

Als waterplanten een stofje uit kunnen scheiden waardoor algen minder snel groeien of sneller naar beneden zinken is dat natuurlijk een handige manier om met hen te concurreren om voedingsstoffen en licht. Deze resultaten zijn echter gebaseerd op laboratoriumexperimenten. Om te weten wat er in een meer gebeurd is het van belang dat er ook veldexperimenten worden gedaan. Daar wordt momenteel hard aan gewerkt. Verder zijn we in het laboratorium ook nog bezig met het testen van het effect van Krabbescheer op verschillende algen die we onder verschillende licht intensiteiten opkweken. Daar zullen we in het volgende artikel dieper op ingaan.

Bronnen:

Van Donk, E. & Van de Bund, W. (2002). Impact of submerged macrophytes including charophytes on phyto- and zooplankton communities: allelopathy versus other mechanisms. Aquatic Botany, 72, 261-274.

Mulderij, G., Roelofs, J. G. M. and Van Donk, E. (in press). Differential sensitivity of green algae to allelopathic substances from Chara.