Nederlandse onderzoekers verkenden onlangs de enige diepzee die Nederland rijk is. Maar hoe pak je dat aan?

De afgelopen twee weken hebben onderzoekers van het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ), Naturalis en Wageningen University vanaf het onderzoeksschip Pelagia intensief onderzoek gedaan naar de Saba Bank en omgeving. Bioloog en journalist Stephan van Duin voer mee en brengt in een serie blogs op Scientias.nl verslag uit. Eerder deze week legde hij al uit waarom zo’n expeditie naar de Saba Bank een feestje is voor de nieuwsgierige wetenschappers. En vandaag vertelt hij hoe ze die nieuwsgierigheid proberen te bevredigen, oftewel: hoe ze onderzoek doen in een gebied dat eigenlijk nog nooit bestudeerd is en bovendien ver onder de zeespiegel ligt.

Het frame van de videohopper, met in het midden de camera’s en lampen. Foto: NIOZ.

Video hopper
Eén van de belangrijkste instrumenten aan boord is de video hopper. In opzet is het geen ingewikkeld apparaat; het is een stalen frame met twee videocamera’s erop, waarvan er eentje recht naar onderen, en de andere naar voren kijkt. Maar het is een technisch hoogstandje om dat te laten werken! Met de lier van het schip wordt de hopper naar beneden gelaten, en laag over de bodem getrokken. Op het schip kan via een tien kilometer lange glasvezelverbinding live de video bekeken worden, en een groot deel van de wetenschappers zit dan ook op het puntje van hun stoel als de zeebodem voorbij trekt. Het is ook spannend; er is nog nooit iemand geweest die hier de diepzee bekeken heeft!

Het beeld van de diepzeebodem zoals dat te zien is met de videohopper. De twee groene puntjes net boven het midden zijn twee laserstralen die precies 30cm uit elkaar staan. Dit helpt bij het bepalen van de grootte van wat er gespot wordt. Verder zie je hier een spons, een vis en een paar zee-egels. Afbeelding: NIOZ.

Tijdens het video hoppen kijkt een taxonoom meteen welke vissen, sponzen, koralen en andere dieren er voorbij komen. Maar het levert ook waardevolle informatie op voor de volgende instrumenten. Want niet elk soort bodem is geschikt voor een trawl met een boomkor, of voor het nemen van een grondmonster. Eén van de expeditieleiders, Gerard Duineveld, zet een route uit, wat meestal een rechte lijn is tussen ondiep en dieper water. “Dat levert een beeld op van het leven op verschillende dieptes. Het schip is natuurlijk onderhevig aan wind en stroming, maar de kapitein probeert deze lijn zo nauwkeurig mogelijk te volgen.”

Taxonoom Marc Lavaleije zit tijdens de videohopper treks aan de schermen gekluisterd en houdt bij wat er voorbij komt. Dit maakt de verwerking later gemakkelijker. Foto: Stephan van Duin.

Lander met camera en aas
Als de bodem geschikt is bevonden, kan er een lander met aas overboord gezet worden. Ook dit is een stalen frame, maar dan met een infraroodcamera erop, wat kleine fuiken en een stroommeter. In de vallen en op het frame zitten stukken vis gebonden als aas. De lander staat minstens enkele uren op de bodem, en kan met een signaal weer naar boven gelaten worden. De boot pikt het frame dan op, en de videobeelden kunnen bekeken worden. Het eerste uur filmt de camera continu, en daarna neemt deze elke vijf minuten een korte clip op. Ook het bekijken hiervan is een spannende gebeurtenis, want je weet maar nooit wat je tegen komt. Samen met de zwemsnelheid van de vis en de stroomsnelheid van het water, levert de tijdsduur voor de aaseters op komen dagen een indicatie van de dichtheid van de vissen.

Deze beelden komen van de eerste lander die we hebben uitgezet. Het aas werd al snel gespot door twee haaien, die er na enige tijd omheen cirkelen toch hun tanden in hebben gezet. In de vallen zaten veel kleine isopoden, en één hele grote (zie foto). Isopode is de wetenschappelijke naam voor pissebed, en dit grote exemplaar is niet heel anders dan degene die je in de tuin kunt vinden. Foto links: NIOZ, foto rechts: Stephan van Duin.

Een bodemmonster van 50 centimeter doorsnee. Foto: Stephan van Duin.

Box corer
Voor de geologen is de ‘box corer’ ook interessant. Dit is een stuk pijp dat als een soort ‘appelboor’ een stuk van de bodem kan insluiten en meenemen naar het oppervlak. De manier waarop dat gaat, verzekert dat de laagjes in het sediment behouden blijven, en dat vertelt de geologen hoe snel de bodem aangroeit. Ook eventuele beestjes die in de bodem leven kunnen verzameld worden.

CTD
De CTD (voor Conductivity, Temperature & Depth) is een standaard instrument op elk oceanografisch onderzoeksschip. Het meet het zoutgehalte en de temperatuur van het water terwijl het frame met de sensor vanaf het schip aan de lier naar de bodem zakt en weer omhoog komt. Het apparaat voor de CTD metingen kan ook diverse watermonsters meenemen van interessante dieptes, bijvoorbeeld waar het water ineens een stuk kouder of zouter wordt. Uit die watermonsters wordt eDNA gehaald. Dat is los in het water zwevend DNA (eDNA staat voor ‘environmental’ DNA). eDNA bestaat uit allemaal piepkleine stukjes DNA, maar door de hedendaagse analysetechnieken kan de herkomst van het DNA toch afgeleid worden. Zo levert een op het oog lege fles water ineens een lijst met soorten op die in dat gebied voorkomen. En dat gaat van sponzen tot vissen en van bacteriën tot planten.

Hier ligt een stuk van de lijn met thermistors uitgelegd op het dek. Elk geel element is een sensor. Foto: NIOZ.

Thermistor
Een thermistor meet heel nauwkeurig (tot op een duizendste graad Celsius) en heel snel (duizend keer per seconde) de watertemperatuur. Op deze expeditie zijn twee lange lijnen meegenomen met vele thermistors erop gemonteerd, zodat ze in de hele waterkolom tegelijk deze metingen kunnen doen. Daartoe wordt de lijn met thermistors met een zwaar gewicht op de grond verankerd, en boeien trekken de lijn strak tot een stuk onder het wateroppervlak. De thermistor lijnen kunnen een hele tijd blijven staan en doen dus tegelijk metingen van onder tot boven in de waterkolom. Deze lijnen zijn tijdens onze expeditie als eerste uitgezet, ten noorden en ten zuiden van de Saba bank, om te zien hoe de stromingen reageren op de topografie van de berg. Als de onderzoekers besluiten dat het tijd is om de lijn binnen te halen wordt van afstand het gewicht losgekoppeld en trekken de boeien het geheel naar het oppervlak.

Boomkor
Als laatste is er nog een ouderwetse boomkor aan boord. Dit is een sleepnet waarmee je op de bodem kunt vissen. Degene die wij aan boord hebben is een kleintje, en levert zo’n honderd kilo aan vissen, sponzen, krabben, kreeften, zeesterren en dergelijke op. Deze dieren, of een stukje weefsel ervan, kunnen bewaard worden voor wetenschappelijke collecties, en hun DNA geeft een goed referentiekader voor de eDNA analyse. Als je namelijk al een beetje weet wat er leeft, dan is het eenvoudiger al die stukjes eDNA te koppelen aan het juiste organisme. De onderzoekers doen ook isotopenonderzoek aan de verzamelde weefsels. Isotopen zijn natuurlijke variaties van atomen, die een net iets ander gewicht hebben. Zo is er bijvoorbeeld koolstof-12 en koolstof-13 – de laatste is een tikje zwaarder. Van origine komen deze variaties overal voor, maar ze worden in net iets andere verhoudingen omgezet in de stofwisseling van dieren. Dus de verhouding van isotopen is iets anders in de planteneter dan in de plant die hij eet. En als die planteneter gegeten wordt door een roofdier, dan verschuift die verhouding weer een beetje. Als je dus van veel dieren de isotopenverhouding bepaalt, dan weet je daarmee ongeveer op welk niveau in het voedselweb dat dier staat: hoe groter de verschuiving ten opzichte van de natuur, hoe hoger in de voedselketen.

Vissen met de boomkor levert een goed beeld van de bizarre wezens op die de diepzee bevolken. Hier een vleermuisvis en een reuzenpissenbed. Foto’s: Stephan van Duin.

Het hele plaatje
Al deze metingen bij elkaar leveren een bijzonder compleet plaatje op van de diepzee. Straks is duidelijk hoe waterstromen op de Saba bank botsen, hoe ze er aan de andere kant weer vandaan komen, en welke invloed de getijden hebben op dit proces. De waterlagen zijn geïdentificeerd aan de hand van hun chemische samenstelling, samen met de dieren en planten die in die laag voorkomen. De onderwatercamera geeft een beeld van de bodem en het leven er op en er in. De val met aas heeft camera’s die laten zien hoe snel bepaalde dieren erbij komen, wat een maat is voor hoe veel er van die soorten voorkomen. De water-, bodem-, en weefselmonsters geven via het DNA een goed beeld van de deelnemers aan het totale ecosysteem, en de isotopenanalyse levert een idee op van het voedselweb waarin zij leven. Uiteraard kost de analyse van al deze data een flink aantal maanden – een uur onderwatervideo goed bestuderen kost al enkele weken – en ik kan er hier dus nog niet over rapporteren. Maar houd het nieuws van NIOZ in de gaten!