Mosselbanken reageren op twee manieren op een storm: hoe goed ze de storm kunnen doorstaan en hoe snel ze zich herstellen nadat de storm voorbij is. Als mosselen na een storm snel weer normaal worden, kunnen ze de schade van de storm beperken. Maar als de effecten van de storm lang aanhouden, wordt het moeilijker voor mosselen om te herstellen. In de afgelopen 12 jaar heeft het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI) 32 zware stormen in Nederland geregistreerd die ernstige weeralarmen hebben veroorzaakt. Het is opvallend dat van deze 32 stormen, er 8 waren die binnen 3 dagen na een andere zware storm plaatsvonden. Aangezien we verwachten dat er in de toekomst meer stormen zullen zijn, is het belangrijk om te begrijpen hoe herhaalde stormen de mogelijkheid van mosselbanken of van mosselen op mosselkweekpercelen om te herstellen beïnvloeden.
In dit onderzoek hebben we een experiment uitgevoerd om te begrijpen hoe herhaalde stormgebeurtenissen het herstel van mosselbanken beïnvloeden. We hebben dit gedaan door golfeffecten na te bootsen (zie Figuur 1). In dit experiment hebben we eerst mosselklompjes gecreëerd in een bak van 0,56 bij 0,65 meter met een bepaalde hoeveelheid mosselen per vierkante meter. Vervolgens hebben we stormachtige verstoringen nagebootst door twee keer per week met de hand mosselen uit elkaar te halen. We hebben verschillende experimenten uitgevoerd met verschillende bodemtypen (hard/zacht substraat) en verschillende omstandigheden (beschut tegen golven/blootgesteld aan golven). Gedurende twee weken hebben we het herstelproces van de mosselen vastgelegd met behulp van time-lapse camera’s. Door mosselen automatisch te identificeren op foto’s met behulp van beeldbewerkingstechnieken, hebben we veranderingen in de mosselbedekking gemeten. Dit gaf ons een gedetailleerd beeld van hoe snel mosselen weer bij elkaar komen na verstoringen veroorzaakt door stormen, wat we het “herstelpercentage” noemen.
Fig. 1 Foto van de aquaria ontworpen om golfeffecten na te bootsen. Rechts: Indeling van het verstoring-herstel experiment.
In eerste instantie was het met mosselen bedekte oppervlakte op de zachte bodem (zand/slib) minder dan op harde ondergronden (schelpen), wat suggereert dat mosselen op zachte bodems meer de neiging hebben om aan elkaar te hechten (zie Figuur 2). Op harde ondergronden (zand/schelpen) hechten mosselen meer aan de ondergrond dan aan elkaar. Voor mosselen op harde ondergronden zagen we geen significant verschil in hoe ze zich na verstoring gedroegen (zie Figuur 2). Mosselen op de zachte bodem zonder golven bleven na verstoring vrijwel hetzelfde, maar wanneer ze aan golven werden blootgesteld, nam de mosselbedekking op de zachte bodem toe, wat betekent dat ze minder neigden om aan elkaar te hechten, vooral na de 3e en 4e verstoring (zie Figuur 2). Dit suggereert dat mosselen vermoeid raken en minder goed worden in het bij elkaar blijven na herhaalde verstoringen veroorzaakt door stormen, en golven versterken dit effect.
Fig. 2 Effect van herhaalde stormomstandigheden op de mosselbedekking (Hard subst. = hard substraat, Soft subst. = zacht substraat, Hard subst.+ waves = hard substraat met golven, Soft subst.+ waves = zacht substraat met golven)
Na de interessante resultaten van ons eerste experiment, hebben we besloten om een vervolgstudie uit te voeren met verstoringen en herstel. Dit keer hebben we het experiment uitgevoerd in speciale golfbakken (zie Figuur 3). Deze forse bakken bootsen de golven realistischer na, wat ook de experimenten realistischer maakt. Bovendien zijn deze bakken groter, wat ons in staat stelt om verschillende stormfrequentievariaties te testen en het experiment meerdere keren te herhalen voor meer precisie.
Fig. 3 (a) Foto van de golfbakken die zijn gebruikt voor het verstoring-herstel experiment. (b) Opstelling in een golfbak. (c) Foto van mosselen genomen met een time-lapse camera tijdens het herstelproces. (d) Beelden verkregen uit kwantitatieve fotoanalyse, die gebruikt kunnen worden om de bedekking van mosselen en de verhouding tussen rand en oppervlakte te berekenen.
Op basis van wat we hebben geleerd in het vorige experiment, hebben we ons in deze ronde van het onderzoek gericht op zachte ondergronden. We hebben echter een grotere hoeveelheid mosselen per vierkante meter gebruikt (10 kg/m2) en we hebben verschillende frequenties van stormverstoringen geïntroduceerd (zie Figuur 4):
- T1) Verstoring door een storm gebeurde één keer per week.
- T2) Verstoring door een storm gebeurde twee keer per week met regelmatige tussenpozen.
- T3) Verstoring door een storm gebeurde twee keer per week, continu.
- T4) Verstoring door een storm gebeurde vier keer per week met regelmatige tussenpozen.
- T5) Verstoring door een storm gebeurde vier keer per week, continu.
- T6) Verstoring door een storm gebeurde op onregelmatige tijdstippen, waarbij zowel één keer per week (T1) als twee keer per week (T2) werden gecombineerd.
Dit stelde ons in staat om een breder scala aan situaties te onderzoeken om beter te begrijpen hoe mosselen reageren op verschillende frequenties van stormverstoringen in een zachte ondergrond en blootgesteld aan golven.
Fig. 4 Experimentele behandelingen met betrekking tot herhaalde stormgebeurtenissen. De zwarte dubbele schuine streep geeft het begin van de behandeling aan, en een bruine dubbele schuine streep geeft het einde van de behandeling aan.
In elk experiment hebben we een stormgerelateerde verstoring nagebootst door mosselen met de hand uit elkaar te trekken en ze willekeurig over het oppervlak te verspreiden, zodat ze niet verloren gaan maar wel loskomen. We hebben timelapse camera’s gebruikt om de manier waarop de mosselen na elke verstoring weer bij elkaar komen te volgen. We hebben zowel de snelheid waarmee ze weer bij elkaar komen als het uiteindelijke patroon van de mosselgroei gemeten (zie Figuur 3). De snelheid van het bijeenkomen van mosselen kan worden gezien als een maatstaf voor het herstel, terwijl het uiteindelijke patroon ons iets vertelt over hoe goed mosselen omgaan met verstoringen. We hebben dit gemeten met hoge frequentie, bijvoorbeeld elke 20 minuten, door mosselen automatisch te herkennen op foto’s met behulp van geavanceerde beeldanalyse. Dit geeft ons een gedetailleerd beeld van hoe snel mosselen herstellen na verstoringen veroorzaakt door stormen.
Om verschillende datasets met elkaar te vergelijken, hebben we de gegevens omgezet van absolute waarden naar verhoudingen. Vervolgens is de snelheid van aggregatie bepaald door naar de helling van de lijn te kijken die de relatieve verandering in mosselbedekking laat zien binnen twee dagen na elke stormverstoring. De resultaten toonden aan dat, ongeacht hoe vaak de storm zich voordeed, de snelheid waarmee mosselen weer bij elkaar kwamen langzamer werd naarmate het aantal stormgebeurtenissen toenam (zie Figuur 5). Hoewel de mate van vertraging enigszins verschilde, was het opmerkelijk dat, in alle behandelingen met verschillende stormfrequenties, de snelheid waarmee mosselen weer bij elkaar kwamen na de eerste stormverstoring consequent significant lager was dan die na de vierde stormverstoring (zie subplots in Figuur 5).
Op dezelfde manier hebben we onderzocht hoe de verhouding tussen de rand en het oppervlak van de mosselen verandert tijdens het herstel na elke storm. Dit hebben we gedaan door elke gemeten waarde te delen door de initiële waarde die we aan het begin hadden vastgesteld.
Fig. 5 Verandering in de hoeveelheid mosselen na herhaalde stormen (4 keer) bij verschillende frequenties van stormen. We hebben hiervoor de helling van een rechte lijn gebruikt om aan te geven hoe snel de mosselen zich weer bij elkaar voegen tijdens het herstel na een storm. De grafieken laten zien hoe gemiddeld genomen deze hergroeperingssnelheid van mosselen eruitziet na elke storm. De sterretjes worden gebruikt om aan te geven wanneer de waardes echt van elkaar verschillen.
We hebben ontdekt dat naarmate er meer stormen plaatsvonden, ongeacht hoe vaak ze voorkwamen, de snelheid waarmee het patroon van mosselen verandert (hoe de rand en het oppervlak van de mosselbedden zich tot elkaar verhouden) tijdens het herstel langzamer wordt. Dit is te zien in Figuur 6.
Niettemin lijkt de complexiteit van het patroon, oftewel hoe de rand en het oppervlak van de mosselbedden zich tot elkaar verhouden, uiteindelijk na elke storm ongeveer hetzelfde te worden. Dit geldt als we kijken naar wat er gebeurt twee dagen nadat de storm voorbij is, zoals weergegeven in Figuur 6.
Een opvallend punt is dat de complexiteit van het mosselpatroon altijd duidelijk lager is dan direct na de eerste storm (dit is te zien in de kleine grafiekjes in Figuur 6). Er is echter één uitzondering, namelijk in Behandeling 3. In die behandeling vonden de stormen twee keer kort achter elkaar plaats, binnen één week. Dit betekende dat de mosselen na de eerste en derde storm maar één dag hadden om zich weer te verzamelen, waardoor het patroon van mosselen minder complex werd.
Fig. 6 Veranderingen in de relatieve verhouding tussen rand en oppervlakte van mosselpatches na herhaalde stormverstoringen (n=4) bij verschillende frequenties van stormen. In deze figuur wordt de rand-oppervlakteverhouding gebruikt om de complexiteit in de aggregatie van mosselen tijdens het herstel aan te geven. De grafieken laten zien hoe complex het patroon van mosselen uiteindelijk wordt (dat wil zeggen, de uiteindelijke verhouding) na elke stormverstoring. De sterretjes worden gebruikt om aan te geven wanneer de waardes echt van elkaar verschillen.
Om te begrijpen hoe verschillende frequenties van stormen het herstel van mosselen beïnvloeden, hebben we gekeken naar hoe snel mosselen zich herstelden na elke storm. We onderzochten dit voor verschillende stormfrequenties (Figuur 7). Opvallend was dat wanneer stormen vaker voorkwamen, mosselen zich leken aan te passen en sneller herstelden. We hebben ook gekeken naar de complexiteit van het patroon van de mosselen. We wilden weten of dit patroon veranderde door de stormen. Maar we ontdekten dat het aantal stormen meer invloed had op dit patroon dan de frequentie van de stormen. Dus hoe vaak er stormen waren, bleek belangrijker te zijn dan hoe hevig ze waren voor de veranderingen in het mosselpatroon.
Fig. 7(a) laat zien hoeveel de snelheid waarmee mosselen herstellen (hoe snel ze weer bij elkaar komen) verandert na vier stormen met een verschillende frequentie. (b) laat zien hoe ingewikkeld de patronen van mosselplekken aan de randen zijn nadat er vier stormen met een verschillende frequentie zijn geweest.
Deze studie laat zien dat als we meer en vaker stormen verwachten, mosselen op bepaalde plaatsen minder goed herstellen. Het hangt af van het type ondergrond, de omgevingsomstandigheden en hoeveel mosselen er zijn. Op plekken waar golven zijn en de ondergrond zacht is, lijken mosselen “moe” te worden door de toename van stormen. Dit leidt tot steeds langzamere herstelsnelheden en eenvoudigere patronen van waar de mosselen zich bevinden.
Maar het interessante is dat de frequentie van de stormen hier ook een rol speelt. Als dezelfde hoeveelheid stormen vaker voorkomt, lijken de mosselen zich aan te passen aan de toegenomen stress. Het is een beetje zoals het gezegde “wat me niet doodt, maakt me sterker”. Hierdoor herstellen ze beter van de herhaalde stormen.
Bovenstaande is een samenvatting van: Zhao et al. Impact of repeated storm events on the recovery potential of mussel beds, (in voorbereiding voor publicatie)