Schelpdieren filteren de waterkolom om aan voedsel te komen. Verschillende factoren in het water, zoals temperatuur, zoutgehalte, zwevende deeltjes en voedselbeschikbaarheid, hebben invloed op de opname van deeltjes uit het water en daarmee op de groei en conditie van schelpdieren. Deze factoren kunnen sterk variëren in een estuarium of baai. Metingen op kweekpercelen in de Waddenzee laten aanzienlijke verschillen in groeisnelheid zien bij mosselen, zoals weergegeven in Figuur 1b.
Er is een onderzoek uitgevoerd om het verband tussen de samenstelling van het water en de groei van schelpdieren beter te begrijpen. Hiervoor werden twee sterk contrasterende locaties, Oosterom en Slenk (Figuur 1b), in de Waddenzee bestudeerd (hier kun je de ruimtelijke verschillen in groei bekijken). Op beide locaties worden mosselen gekweekt. Op Oosterom groeien mosselen gemiddeld twee keer sneller dan op de percelen bij Slenk, zoals te zien is in Figuur 1b. Het doel van deze studie was om de voedselomstandigheden op deze twee locaties in kaart te brengen.Hiermee willen we beter gaan begrijpen waarom locatie zo bepalend kan zijn voor de groei van schelpdieren. In deze studie focussen we ons in de eerste instantie op mosselen.
Fig.1 (A) Locaties van mosselpercelen in de Nederlandse Waddenzee met de twee studie locaties gemarkeerd (Oosterom en Slenk). (B) Groeisnelheid van mosselen op de verschillende kweeklocaties in de Waddenzee. Rood voor de laagste groeisnelheden en groen voor de hoogste.
Tussen november 2021 en september 2022 werden in de twee gebieden (Oosterom en Slenk) negen meetcampagnes uitgevoerd aan boord van de MS Asterias. Om het uur werden watermonsters genomen (in drievoud) en vervolgens gefilterd in het laboratorium aan boord van het schip, zoals te zien is in Figuur 2a. In de watermonsters werden de pigmenten, zwevende stof, organische stof, stabiele isotopen en C/N ratio gemeten.
Pigmenten
Het dieet van mosselen bestaat hoofdzakelijk uit fytoplankton, dat uit eencellige autotrofe cellen bestaat. Het belangrijkste fotosynthetische pigment, chlorofyl-a, is aanwezig in alle autotrofe cellen. Daarom kan de hoeveelheid fytoplankton in kweekgebieden direct worden gekoppeld aan de hoeveelheid chlorofyl-a in het water. Naast chlorofyl-a zijn er ook andere “secundaire” pigmenten die kunnen worden gebruikt om de samenstelling van de fytoplanktongemeenschap te beschrijven. Fytoplanktoncellen worden op basis van hun grootte ingedeeld in drie groepen: micro-fytoplankton (20-200 μm), nano-fytoplankton (2-20 μm) en pico-fytoplankton (0,2-2 μm). De bijdrage van elke groep wordt ook weerspiegeld door de pigmentcompositie.
Voor totale pigmentanalyses werden watermonsters gefilterd met een 47 mm Whatman GF/6-filter. Vervolgens werden de monsters snel ingevroren op droogijs en bewaard bij -80°C totdat de analyses van de fotosynthetische markerpigmenten werden uitgevoerd.
Zwevende stof; Organische stof; Stabiele Isotopen en C:N ratio
De hoeveelheid zwevende deeltjes (SPM) in het water bepaalt hoe diep licht kan doordringen in het water. Dit is belangrijk omdat het invloed heeft op de groei van fytoplankton. Zwevende deeltjes zijn kleine stukjes in het water, sommige zijn mineraal van aard, zoals kleimineralen, en andere komen van organische bronnen. Het organische deel (detritus) bestaat uit afgebroken deeltjes van organismen of uitwerpselen. Dit vormt een voedingsbron voor micro-organismen, wat op zijn beurt belangrijk is als voedsel voor mosselen.
De herkomst van het voedsel kan ook de groei van mosselen beïnvloeden als ze een voorkeur hebben voor bepaalde soorten fytoplankton. Een manier om de oorsprong van het voedsel te traceren, is door stabiele isotopen te analyseren. Fytoplankton uit verschillende leefgebieden gebruikt vaak verschillende soorten koolstofverbindingen, en tijdens fotosynthese is de verhouding tussen twee stabiele koolstofisotopen, 13C en 12C, verschillend per soort. Deze verschillen worden weergegeven in δ13C-waarden. δ13C-waarden voor marien fytoplankton variëren tussen -22 en -20‰, terwijl δ13C-waarden voor koolstofbronnen uit landelijke, rivier- en estuariumgebieden kleiner zijn dan -27‰.
Om deze metingen uit te voeren, werd een bepaalde hoeveelheid water gefilterd door 47 mm Whatman GF/F-filter. Deze filters werden aan boord van het schip bewaard bij -20°C. De hoeveelheid zwevende deeltjes (SPM), organische stof (POC), de verhouding tussen koolstof en stikstof (C:N), en stabiele isotopen (δ13C) werden in het laboratorium gemeten.
In deze studie zijn ook analyses uitgevoerd om de verhouding tussen koolstof en stikstof (C:N-verhouding) te meten. Deze verhouding geeft aan hoe goed het organisch materiaal is dat de mosselen eten. Het is een belangrijke meting omdat het iets zegt over de kwaliteit van het voedsel. In mariene ecosystemen betekent een C:N-verhouding tussen 5 en 7 dat het voedsel erg vers en van hoge kwaliteit is. Hogere C:N-verhoudingen, rond de 12, laten zien dat het voedsel aan het afbreken is en stikstofrijke stoffen verliest. Mosselen gedijen beter als ze gevoed worden met voedsel dat een lagere C:N-verhouding heeft omdat dit betekent dat het voedsel van betere kwaliteit is en meer stikstof bevat.
Fig. 2 (a) Overzicht van een van de monsterlocaties; (b) water monsters genomen uit Oosterom en (c) water monster genomen uit Slenk. Al in de monster potten is het verschil in troebelheid te zien tussen de twee locaties. Filtratie opstelling is te zien op (d) met een pigmenten filter op (e) en een SPM filter op (f)
Resultaten
Er werden aanzienlijke verschillen gevonden in de concentraties van chlorofyl-a (Chla) en zwevende deeltjes (SPM) tussen de gebieden Slenk en Oosterom (zie Figuur 3a en 3b). Zowel de Chla- als de SPM-niveaus waren consistent hoger in Slenk dan in Oosterom. Bovendien werd een duidelijk seizoenspatroon waargenomen: Oosterom vertoonde de hoogste waarden in maart, terwijl Slenk zowel in maart als gedurende enkele zomermaanden (juni en juli) hogere waarden dan normaal liet zien.
De hoge chloropyl-a waardes in Slenk laten zien dat er op die locatie veel voedsel in het water aanwezig is. Het is daarom vreemd dat de mosselen op die locatie een stuk minder hard groeien dan bij Oosterom. Echter, mosselen moeten het aanwezige voedsel ook efficient op kunnen nemen. Hoe de mosselen dat doen is hier na te lezen en hoe de deeltjes in het water de voedselopname beinvloeden op de hier getoonde constrasterende locaties is hier na te lezen. De resultaten van de secundaire pigmenten, laten zien dat de pigment Fucoxanthin het meeste aanwezig pigment was op alle twee locaties. Dit pigment is aanwezig in verschillende fytoplanktongroepen, maar vooral in diatomeeën (kiezelwieren). Hoewel de soorten van deze groep verdeeld zijn over de 3 grootteklassen, zijn de meeste diatomeeënsoorten geassocieerd met micro-fytoplankton (20-200 μm). Dit zou erop kunnen wijzen dat de mosselen, ondanks de grote hoeveelheden voedsel die in Slenk aanwezig zijn (te zien aan de hoge Chla waarden), niet in staat zijn om zich hiermee te voeden.
Fig. 3. Maandelijks waarden van de voedsel gerelateerde water parameters bij Oosterom en Slenk.(a) Chlorophyll a; (b) zwevende stof (SPM); (c) C:N ratio; (d) fucoxanthine concentratie ten opzichte van Chlorophyll a; (e) stabile isotope 13 C; (f) organische fractie
De stabiele isotopen (figuur 3e) laten een klein verschil tussen de twee locaties zien, vooral in de voor en na jaar. De δ13C waarden aangetroffen bij Slenk zijn meer gerelateerd aan zoetwateralgen. Een van de verschillen tussen zoetwateralgen en marine algen is hun eiwitsamenstelling. De verteerbaarheid van de eiwitten is essentieel voor de voedselopname, en zoetwater algen zijn slechter verteerbaar voor mosselen dan zoutwater algen. Verder, zijn de iets hogere C:N ratios (figuur 3c) aangetroffen bij Slenk een indicatie van meer afbrekende materiaal aanwezig in de waterkolom die geen deel van het dieet van de mosselen kan zijn.
De beschikbaarheid van voedsel laat grote verschillen zien tussen binnen de Waddenzee. Dit heeft effect op de groei van mosselen, die ook grote ruimtelijke verschillen laten zien. De analyse van wat er als voedsel in het water zit laat zien dat het verschil in groei van de mosselen op de twee onderzochte locaties niet verklaard kan worden door verschillen in één waterkwaliteitsparameter. In principe zouden hogere chlorofyl-a concentraties (proxy voor voedsel) moeten resulteren in een betere groei. Maar ondanks dat Chlorophyll a bij de locatie Slenk geen beperkende factor is en bovendien veel hoger dan bij locatie Oosterom, laat dit onderzoek zien dat er verschillen zijn in samenstelling van het voedsel en in het totale aantal deeltjes in het wtaer. Hoe mosselen daar mee omgaan is hier na te lezen.