Het bepalen van de kritische drempel voor wegspoeling (CDT), bijvoorbeeld door stroming, helpt om kwetsbare gebieden te herkennen en zo beslissingen over beheer te nemen. De CTD kan behoorlijk variëren. Op mosselpercelen kunnen sommige individuen of groepen mosselen minder gevoelig zijn voor verstoringen vanwege hun aanpassing aan de omgeving. Bovendien kunnen verschillen in samenstelling en topografie van de bodem en hoe mosselen zich daarop organiseren, leiden tot grote lokale verschillen in gevoeligheid voor verstoring. Dit betekent dat de CDT kan variëren binnen een mosselperceel. Eerdere onderzoeken hebben ook aangetoond dat mosselbanken in verschillende gebieden met vergelijkbare verstoringen sterk kunnen verschillen in hun respons. Dit kan komen door lokale omstandigheden. Hoewel dit nog niet goed is bewezen, kan het verband tussen CDT en hoe het gebied is, helpen om het moeilijke werk van het meten van CDT per plek te verminderen. Dit zou een preciezere inschatting van risico’s mogelijk maken.
In dit onderzoek hebben we in de Waddenzee het gedrag van mosselclusters bestudeerd onder invloed van stroming, met behulp van versnellingsmeters en golfloggers (Figuur 1b). Deze veldcampagne vond gelijktijdig plaats op acht verschillende mosselkweekpercelen (Figuur 1a), met op elke locatie zeven versnellingsmeters en een golflogger. De monitoringsperiode liep ongeveer vijf maanden, van december 2022 tot april 2023. Van de 56 geplaatste versnellingsmeters werden er 40 met succes teruggevonden, terwijl alle acht golfloggers onbeschadigd werden teruggevonden. Elk perceel had daarom minstens drie versnellingsmeters gekoppeld aan een golflogger om de specifieke CDT voor die locatie te kunnen bepalen.
Fig. 9(a) Geografische verdeling van de locaties waar versnellingsmeters en golfloggers zijn ingezet. (b) Opstellingsschema van het frame dat is gebruikt om de versnellingsmeters en golfloggers op elke locatie te plaatsen.
Voorafgaand aan het veldonderzoek hebben we kalibratietests uitgevoerd in de NIOZ stroomgoot om de wegspoeldrempel van mosselen beter te kunnen identificeren aan de hand van versnellingsmetergegevens. Mosselclusters met versnellingsmeters zijn in de stroomgoot neergelegd op een nagemaakt mosselbankje en kregen gedurende 3 dagen de tijd om onder zachte golven samen te klonteren. Gedurende deze periode hechtten de mosselclusters zich aan omringende mosselen en vormden ze een homogeen labyrintpatroon. Vervolgens werden sterke golven geïntroduceerd om de mosselclusters los te spoelen. Deze kalibratietest werd vijf keer herhaald met verschillende mosselclusters. Op basis van de gemiddelde bewegingsintensiteit die door de versnellingsmeters tijdens de tests werd geregistreerd, konden we duidelijk onderscheid maken tussen stabiel en weggespoeld (Figuur 2).
Fig. 2 Resultaten van de kalibratietest met versnellingsmeters uitgevoerd in de NIOZ flume. Hiermee kan de stabiliteit en het moment waarbij de mosselklompjes wegspoelen duidelijk worden geïdentificeerd.
Fig. 3. De reactie van de mosselen op de bodemschuifspanning (grijze stippen) en de waarschijnlijkheid dat mosselklompjes wegspoelen onder verschillende bodemschuifspanning snelheden (blauwe open stippen) op elk perceel waar gemeten is. De kritische drempels voor wegspoeling (CDT) werden afgeleid met behulp van logistieke regressie op de omgezette gegevens (blauwe lijnen).
Met behulp van de test in de stroomgoot, hebben we de verzamelde veldgegevens over de beweging van mosselen kunnen omzetten naar een eenvoudig ‘ja’ of ‘nee’ signaal en dit gekoppeld aan de bodemschuifspanning: de snelheid van de beweging nabij de bodem (Figuur 3). Een waarde van 0 gaf aan dat de mosselen stabiel waren, terwijl 1 aangaf dat ze waren losgeraakt. De CDT, die de snelheid vertegenwoordigt waarbij er een kans van 50% is dat mosselen losraken, werd berekend met behulp van deze gegevens (Figuur 3). Zoals verwacht toonden de resultaten aan dat mosselbedden met verschillende locaties uiteenlopende CDT-waarden hadden, variërend van 0,2 m/s tot 0,4 m/s.
Door te kijken naar hoe mossels op specifieke plaatsen reageren op beweging, ontdekten we dat de diepte van het water en de kracht van het water belangrijk zijn (Figuur 4). Deze twee dingen zijn met elkaar verbonden: als het water dieper is, is de kracht van het water sterker. We ontdekten dat de diepte van het water en de kracht van het water beïnvloeden hoe makkelijk mossels worden losgemaakt.
Omdat de diepte van het water en de kracht van het water met elkaar te maken hebben, hebben we uiteindelijk besloten dat de diepte van het water een goede manier is om te voorspellen hoe makkelijk mossels op verschillende plekken los kunnen komen. We hebben een rekenkundige formule gemaakt die ons helpt om te voorspellen wat er kan gebeuren op verschillende plekken in de zee. We gebruiken hiervoor kaarten met informatie over de diepte van het water.
Dit betekent dat we nu kunnen voorspellen hoe kwetsbaar mosselen zijn op verschillende plekken in de Waddenzee, alleen door te weten hoe diep het water is op die plekken (Figuur 5a, b).
Fig. 4Verband tussen locatie-specifieke kritische drempel voor wegspoeling (CDT) en lokale omgevingsfactoren.
Om de stabiliteit van mosselbedden onder water in de Waddenzee te beoordelen, hebben we een eenvoudig golfmodel gebruikt. Dit model gebruikt informatie over de waterdiepte en windomstandigheden om de beweging van het water en de krachten op de bodem te berekenen. Met behulp van dit model hebben we de kracht op de bodem die wordt veroorzaakt door golven, de zogenaamde ‘bodemschuifspanning‘, berekend. We hebben de dagelijkse maximale bodemschuifspanning over de afgelopen 11 jaar (2011-2021) berekend en deze vergeleken met de kritische drempelwaarde (CDT) voor losraking van mosselen. Als de berekende kracht op de bodem de CDT overschreed, betekende dit een hoog risico op wegspoeling van mosselen op die plek.
Om dit risico te begrijpen, hebben we gekeken naar hoe vaak dit gebeurt over een langere periode. Dit noemen we het ’terugkeerinterval’. Een kort terugkeerinterval betekent een hoger risico op wegspoeling, terwijl een langer terugkeerinterval juist wijst op een lager risico. We hebben deze berekeningen uitgevoerd voor alle subtidale gebieden in de Nederlandse Waddenzee waar mosselen voor (kunnen) komen, en zo een kaart gemaakt die het risico op wegspoeling laat zien.
Onze conclusies zijn gebaseerd op het verband tussen het risico op wegspoeling, de waterdiepte en de CDT.
Mosselbedden die zich in ondiepere delen van de zee bevinden, hebben vaak een hogere CDT, omdat ze vaker blootgesteld worden aan hogere krachten op de bodem en zich daardoor beter vast zijn gaan houden zie ook hier. Dit betekent dat ze minder kans hebben om weggespoeld te worden (Figuur 5d).
Fig. 5(a) Kaart met de waterdiepte van gebieden met subtidale mosselvoorkomens in de Waddenzee. (b) Kritieke drempelwaarden (CDT) voor wegspoeling van subtidale mosselbanken in de Waddenzee, berekend op basis van de kaart met waterdiepte. (c) Kaart van het risico op wegspoeling voor subtidale mosselbedden in de Waddenzee. Een kortere tijd tussen CDT’s duidt op een hoger risico op wegspoeling. (d) Verband tussen het risico op wegspoeling van mosselen, waterdiepte en CDT.
Tot slot hebben we de resulterende kaart van het risico op wegspoeling vergeleken met gegevens over de overleving van mosselen op percelen. Deze zijn gedocumenteerd in een wetenschappelijke studie (DOI: 10.1016/j.seares.2016.02.001). In deze studie zijn verliescijfers van populaties in 51 mosselkweekpercelen in de Waddenzee vastgelegd. De resultaten lieten een sterke overeenkomst zien tussen de uitkomsten van onze risicobeoordeling en de veldonderzoeksresultaten (Figuur 6), wat het vertrouwen in onze kaart van het risico op wegspoeling versterkt.
Fig. 6 Verband tussen het risico op wegspoeling (d.w.z. terugkeerinterval) van mosselbedden zoals verkregen in dit onderzoek en de verliespercentages van populaties van mosselbedden zoals gedocumenteerd in de literatuur.
In het kort wordt in dit onderzoek de invloed van golven en stroming op de stabiliteit van mosselen beschreven. Dit is gebaseerd op veld metingen en deze kennis is toegepast voor risicobeoordelingen in de Waddenzee. We zagen dat mosselbedden in ondiepere gebieden relatief weerbaarder zijn dan in diepere delen, de blootstelling is daar ook hoger, omdat golven meer effect hebben op de bodem. Dit wijst erop dat mosselen onder normale omstandigheden veerkrachtiger zijn in ondiepe delen, maar onder extreme omstandigheden juist minder stabiel kunnen zijn. Het gebruik van drempelwaarden die specifiek zijn voor een plek, voornamelijk gebaseerd op de diepte in plaats van algemene drempelwaarden, verbetert de nauwkeurigheid van onze risicobeoordelingen aanzienlijk.
Bovenstaande is een samenvatting van: Zhiyuan Zhao, Jaco C. de Smit, Jacob J. Capelle, Tim Grandjean, Mingxuan Wu, Theo Gerkema, Johan van de Koppel, Tjeerd J. Bouma, Antecedent conditions shape subtidal mussel bed stability under high-energy hydrodynamic events (in voorbereiding voor publicatie).