Mosselen die samenklonteren in groepjes, zijn in eerste instantie goed beschermd tegen wegspoeling door stroming die wordt veroorzaakt door golven. Echter, als ze worden weggespoeld, gebeurt dit in die groepjes, wat kan leiden tot aanzienlijk mosselverlies van mosselbanken of kweekpercelen. Het loskomen van mosselen van de bodem door wegspoeling wordt bepaald door een drempelwaarde. Wanneer deze drempelwaarde wordt overschreden, kunnen er veel mosselen tegelijkertijd loskomen. Het voorkomen van mosselbanken in de Nederlandse Waddenzee vertoont een sterke correlatie met de intensiteit van golven. Dit suggereert dat het wegspoelen van mosselen tijdens stormen een belangrijke factor kan zijn voor het voortbestaan van mosselbedden die zich op het grensvlak van eb en vloed bevinden. Op mosselkweekpercelen kan de impact van stormen op het wegspoelen van de mosselen zelfs nog aanzienlijker zijn. Dit komt doordat de grotere waterdiepte doorgaans leidt tot krachtigere bewegingen van het water dicht bij de bodem als gevolg van stormen. Inzicht in de drempelwaarden en dynamiek van het risico van wegspoeling van mosselen is cruciaal om het verlies van mosselen te begrijpen en mogelijk te voorspellen.
In deze studie hebben we wegspoelingsexperimenten uitgevoerd op aangelegde mosselbankjes in een stroomgoot (NIOZ) waarin ook golven kunnen worden opgewekt (Figuur 1a). We wilden onderzoeken hoe het risico van wegspoeling van mosselen afhangt van hun recente geschiedenis en van de duur van blootstelling aan stormomstandigheden. Voorafgaand aan de metingen hebben we 16 gelijkmatig verdeelde mosselbankjes (1,6 × 0,6 m) aangelegd met een dichtheid van 10 kg/m² op substraat bestaande uit een mengsel van zand en kokkelschelpen. Deze mosselbedjes werden vervolgens onderworpen aan verschillende acclimatisatiescenario’s:
• Mosselen werden gedurende de hele tijd in stilstaand water geacclimatiseerd.
• Mosselen werden geacclimatiseerd in stilstaand water en daarna blootgesteld aan krachtige golven (storm) gedurende 3 dagen.
• Mosselen werden gedurende de hele tijd geacclimatiseerd onder zachte golven.
• Mosselen werden geacclimatiseerd onder zachte golven en daarna blootgesteld aan krachtige golven (storm) gedurende 3 dagen.
De extra blootstelling aan krachtige golven simuleerde de effecten van een langdurige storm. We waren vooral geïnteresseerd in de invloed hiervan op de kritische drempelwaarde voor wegspoeling (CDT). Tijdens de proeven werden de golven geleidelijk opgevoerd met stappen van ongeveer 0,05 m/s van de bodemschuifspanning. Wegspoeling werd geconstateerd wanneer de bodemschuifspanning een bepaalde drempelwaarde overschreed. De CDT werd berekend als het gemiddelde van alle pieken in de bodemschuifspanning gedurende een periode van 60 seconden waarin wegspoeling optrad.
De resultaten toonden aan dat de duur van een storm geen significante invloed heeft op de kritische drempelwaarde voor losraken (CDT) (zie het verschil tussen golven en golven + blootstelling aan storm in Figuur 1b), tenzij de mosselen nog nooit aan golven waren blootgesteld (zie het verschil tussen stil en stil + blootstelling aan storm in Figuur 1b). Dit suggereert dat de recente geschiedenis van de mosselen bepaalt hoe waarschijnlijk het is dat ze losraken. Blootstelling aan krachtige golven had geen invloed op de CDT wanneer mosselen waren geacclimatiseerd onder zachte golven, en de CDT na blootstelling aan golven werd niet beïnvloed door acclimatiseringsomstandigheden (Figuur 1b). Dit duidt erop dat het loskomen van mosselen afhangt van de piekkracht van een storm in plaats van de duur ervan.
Fig 1 (a) De stroomgoot voor het wegspoelingsexperiment. (b) Kritische losrakingsdrempel (CDT) van mosselen onder verschillende behandelingenBovendien hebben we de beweging van mosselen gemeten op e
Naast dat er in de stroomgoot is gemeten, hebben we de beweging van mosselen ook gemeten op een mosselperceel in de Waddenzee dat werd blootgesteld aan golven. Deze metingen zijn uitgevoerd tijdens het stormseizoen van 2021-2022. Dit deden we om de kritische drempel voor het losraken van mosselbedden ter plaatse te meten. Hiervoor hebben we kleine versnellingsmeters (MSR 145B4) gebruikt om de beweging van de mosselen vast te leggen. Deze versnellingsmeters hebben vergelijkbare afmetingen (62 x 20 x 14 mm) en gewicht (18 g) als jonge mosselen, waardoor ze goed in een mosselcluster passen. Ongeveer 10 levende jonge mosselen werden aan elke versnellingsmeter bevestigd, waardoor kleine groepjes mosselen ontstonden, elk gekoppeld aan een versnellingsmeter (aangeduid als Mosselgroep Versnellingsmeter, MCA; zie Figuur 2a). Gelijktijdig hebben we ook de golfbeweging gemeten met behulp van golfloggers. In totaal hebben we gedurende ongeveer 3 maanden 30 MCA’s en 6 golfloggers geplaatst op verschillende diepten, variërend van -4 tot -2 m NAP (zie Figuur 2b).
Fig. 2(a) Foto van de Mosselgroep Versnellingsmeter (MCA), die werd gebruikt om de beweging van mosselen te meten. (b) Locatie van het perceel in het zuidwestelijke deel van de Waddenzee, waar de golfloggers en MCAs werden geplaatst langs een diepte-transsect tijdens het veldonderzoek van 2021-2022 (wind vanes = windmetingen KNMI, Tide gauges = getijdemetingen RWS, Wave Buoys = golf meters van RWS, Sensors = versnellingssensoren + golfloggers, Commercial plots = mosselkweekpercelen, Water depth = waterdiepte tov NAP)
Van de 30 geplaatste MCA’s werden er 12 teruggevonden. Van deze 12 hadden 9 zich tussen de bestaande mosselen op het perceel genesteld, terwijl 3 als losse klompjes aanwezig waren. Tijdens de meetperiode varieerden de omstandigheden van rustig tot stormachtig, wat resulteerde in meerdere cycli van losraking en herstel (zie Figuur 3, bovenste deel). Gedurende deze meetperiode deden zich vier aanzienlijke stormen voor, waarvan er drie plaatsvonden binnen een tijdsbestek van 6 dagen, wat leidde tot herhaalde momenten van wegspoeling (zie Figuur 3, onderste deel).
Fig 3. Bovenste paneel: Golfhoogte en gemiddelde beweging van mosselen op een van de meetlocaties waar mosselen zich in de mosselen op het perceel ingenesteld hebben. Onderste paneel: de omstandigheden tijdens de drie stormen in februari 2022.
Om de kritische wegspoelingsdrempel (CDT) te bepalen op het moment dat mosselen werden weggespoeld, hebben we de bodemschuifspanning (aangeduid als “u”) berekend op basis van golfhoogtes volgens de lineaire golftheorie. Bij lage schuifspanning vertoonden losse MCA’s, wat eigenlijk mosselen zijn die permanent waren losgeraakt, een hogere mate van beweging in vergelijking met MCA’s die zich hadden gehecht aan de mosselen in het perceel (zie Figuur 4). De beweging begon al bij u = 0,05 m/s en nam exponentieel toe tot het hoogste punt bij u = 0,3 m/s. MCA’s die aan mosselen waren gehecht, bleven stabiel bij u < 0,1 m/s. Net als bij losse MCA’s nam de intensiteit van de beweging van samengevoegde MCA’s exponentieel toe tussen u = 0,1 m/s en u = 0,3 m/s, maar op een lager niveau. Dit geeft aan dat mosselen beweging ervaren door golven, maar niet worden losgerukt. Het verschil tussen losse en in de mosselen op het perceel geïntegreerde MCA’s verminderde tussen u = 0,45 en u = 0,50 m/s, waar een plotselinge toename van de bewegingsintensiteit bij de op het perceel geïntegreerde MCA’s plaatsvond. Dit markeert de CDT. Het laat ook zien dat wegspoeling een plotseling proces is dat alle mosselen op het perceel beïnvloedt, omdat alle MCA’s die over een afstand van 1 km waren verspreid, dezelfde plotselinge toename in bewegingsintensiteit lieten zien bij dezelfde bodemschuifspanning.
Fig 4. Veldmetingen van de intensiteit van beweging van losse en op het perceel geïntegreerde mosselen als functie van de bodemschuifspanning.
In het kort toont deze studie aan dat het onder water losraken van mosselen wordt veroorzaakt door een duidelijke drempel. Deze drempel wordt voornamelijk bepaald door de geschiedenis van de mosselen en de intensiteit van de piek van de storm, eerder dan door de duur van de storm. Met een innovatieve benadering hebben we voor het eerst de kritische drempel voor het onder water losraken van mosselen ter plaatse gemeten. Desalniettemin is het van groot belang om deze drempel onder verschillende stromingsomstandigheden te meten voor een grondige risicobeoordeling (link naar: Stabiliteit van mosselbanken onder hydrodynamische stress). Bovendien wijst veldonderzoek uit dat het losraken van mosselen redelijk frequent voorkomt en dat de mosselen daarna herstellen, wat benadrukt hoe belangrijk het is om het proces van verstoring en herstel te begrijpen (link naar Impact van opeenvolgende stormgebeurtenissen op het herstelvermogen van mosselen op percelen).
Bovenstaande is een samenvatting van: de Smit, JC, Zhao, Z., Capelle, JJ, Gerkema, T, van de Koppel, J, Bouma, TJ,Uncovering hydrodynamic-driven dislodgement mechanisms in subtidal (commercial) mussel beds (in voorbereiding voor publicatie).