Momenteel meten we meestal de drempel waarbij mosselen loskomen door hydrodynamische krachten in het laboratorium, bijvoorbeeld met stroomgoten. Maar we hebben nog geen praktisch hulpmiddel dat mosselkwekers ter plaatse kunnen gebruiken om de stabiliteit van mosselbedden te meten. Ons doel was om zo’n tool te ontwikkelen.
Het ideale ontwerp zou een klein raamwerk zijn dat mosselkwekers vanaf hun schepen kunnen gebruiken. Dit raamwerk heeft een mechanisme om mosselen zijwaarts te bewegen, zodat we de krachten kunnen meten die ze kunnen weerstaan. Hoewel dit veelbelovend klinkt, waren we niet zeker of we er bruikbare gegevens mee konden verkrijgen. Daarom hebben we eerst een prototype gemaakt (zie Figuur 1) en tests uitgevoerd met kleine mosselbankjes.
Fig.1(a) Conceptueel ontwerp van de RAMS-tool. (b) Foto van de RAMS-tool prototype.
Na de eerste tests bleek dat het oorspronkelijke net niet goed werkte omdat het moeilijk was om de mosselbankjes te slepen vanwege een slechte bevestiging aan de ondergrond. Daarom besloten we het gewicht van het net te variëren en voegden visloodjes op verschillende manieren toe:
- We bevestigden drie lijnen aan de achterkant van het net (extra gewicht = 345 g) (Figuur 2a).
- We plaatsten een ring met lood om de omtrek van het net (extra gewicht = 950 g) (Figuur 2b).
- We verdeelden drie lijnen met lood over de lengte van het net (extra gewicht = 950 g) (Figuur 2c).
Het toevoegen van gewicht aan het net bracht echter een uitdaging met zich mee. Te weinig gewicht zou de vangstcapaciteit van de mosselen verminderen, terwijl te veel gewicht de mosselen zou platdrukken en opnieuw de vangstcapaciteit zou verminderen. Daarom bedachten we een nieuw ontwerp dat gebruikmaakte van houten balken die achter de mosselbedjes geplaatst konden worden. Dit nieuwe ontwerp bleek effectiever te zijn in het succesvol slepen van de mosselen.
Fig. 2 Drie verschillende configuraties van gewichten die werden gebruikt om het net te verzwaren: (a) aan de achterkant van het net; (b) in een ring rond de omtrek van het net; en (c) in drie lijnen langs de lengte van het net. (d) Toont het frame met houten balken die aan de achterkant zijn geplaatst.
Tijdens de tests hebben we voorbereide mosselklompjes in het testgedeelte van de RAMS-tool geplaatst terwijl de pneumatische zuiger volledig was uitgeschoven (in de startpositie). Terwijl de zuiger zich terugtrok naar de eindpositie, werd het net of de balken over het sedimentoppervlak getrokken om de mosselklompjes vast te leggen. We hielden de RAMS-tool constant aangedreven door dezelfde luchtdruk, zodat het net of de balken altijd met een consistente snelheid bewogen. We gebruikten twee camera’s: een om het testgebied vast te leggen en de andere om het display van de digitale krachtmeter op te nemen. Deze video’s werden bewerkt in CapCut, waarbij metingen van de digitale krachtmeter elke 0,1 seconde werden vastgelegd.
We voerden dezelfde tests uit op mosselklompjes met verschillende aantallen mosselen (20, 30, 40 en 50), waarbij we voor elke grootte 10 herhaalde metingen deden. De resultaten toonden aan dat we effectief de kracht konden meten die nodig was om de mosselklompjes los te maken met behulp van de RAMS-tool. Deze kracht werd berekend als het verschil tussen de kracht die nodig was om zowel het frame als de mosselen te verplaatsen en de kracht die alleen nodig was om het frame te verplaatsen (Figuur 3). Het was opvallend dat er een duidelijke trend was van toenemende kracht die nodig was om de klompjes met mosselen los te maken naarmate de grootte van de klompjes groter werd (Figuur 3).
Fig.3 De slepende kracht, gemeten met behulp van de RAMS-tool, die nodig was om mosselklompjes van verschillende groottes los te maken. Puntjes en asterisken geven het moment aan waarop: (1) het frame soepel bewoog en (2) alle mosselen in de test werden losgemaakt. “Trials” verwijst naar de herhaalde tests met een bepaalde plekgrootte. AVG0, AVG20, AVG30, AVG40 en AVG50 staan voor de gemiddelde resultaten van de tests met respectievelijk n = 0, 20, 30, 40 en 50 mosselen.
Om te controleren of onze metingen met de RAMS-tool klopten, hebben we gekeken naar hoeveel kracht er nodig was om mosselklompjes van verschillende grootte los te maken. We deden dit in de stroomgoot van het NIOZ. We voerden 52 tests uit waarbij we plekken met verschillende aantallen mosselen maakten, variërend van 1 tot 60 mosselen. Tijdens de tests in de stroomgoot hielden we de stroomsnelheid van het water constant, maar verhoogden we langzaam de hoogte van de golven van 2 cm tot 8 cm, in stappen van 2 cm. Dit zorgde voor verschillende sterktes van stroming op de bodem. Elke golfhoogte hielden we 10 minuten aan, en we stopten de tests zodra alle mosselen los waren gekomen.
Uit de resultaten van deze tests konden we een eenvoudige regel afleiden: hoe groter de plek met mosselen, hoe meer kracht er nodig was om ze los te maken. Deze relatie hebben we in een grafiek weergegeven (zie Figuur 4). Met behulp van deze grafiek konden we berekenen hoeveel kracht er nodig was om mosselplekken van verschillende grootte los te maken. Op deze manier konden we verifiëren of de metingen die we met de RAMS-tool hadden gedaan betrouwbaar waren.
Fig. 5 laat zien hoeveel bodemafschuifspanning (BSS) nodig was om mosselklompjes van verschillende groottes los te maken, gemeten met behulp van de NIOZ-stroomgoot. Grijze stippen geven uitbijters aan (Cook’s D > 4/n) en zijn niet meegenomen in het lineaire regressiemodel.
Er waren aanzienlijke verschillen tussen de metingen die we deden met de RAMS-tool en die met de stroomgoot (zie Figuur 5). Bij een plek met 20 mosselen was de kracht gemeten met de RAMS-tool drie keer zo hoog als de stroming gemeten in de stroomgoot. Maar het meest opvallende was dat bij een plek met 50 mosselen, de metingen van de twee hulpmiddelen bijna acht keer zo veel van elkaar verschilden (zie Figuur 5).
Fig. 5 Vergelijk tussen metingen met de RAMS-tool en de NIOZ stroomgoot.
Kortom, we ontdekten dat de RAMS-tool niet nauwkeurig genoeg is om de kracht te meten die nodig is om mosselklompjes los te maken. Dit komt vooral doordat het minder nauwkeurig is in vergelijking met gevestigde meetinstrumenten zoals de stroomgoot. Het grote verschil tussen deze twee hulpmiddelen kan worden verklaard doordat de RAMS-tool de mosselen stevig aan het substraat laat zitten en zelfs laat wegzakken in het substraat tijdens het slepen van het net of de balk. Dit veroorzaakt wrijving tussen de mosselen en het substraat, waardoor de benodigde kracht om ze los te maken wordt vergroot. Daarom moeten verdere inspanningen gericht zijn op de ontwikkeling van draagbare hulpmiddelen die hydrodynamische processen realistisch kunnen nabootsen, in plaats van alleen verstoringen veroorzaakt door hydrodynamische krachten.
Zhiyuan Zhao (NIOZ, 2023)