Kwalmageddon of kwalhalla?

0 Posted by - 1 juli, 2009 - Features, NWT Mag. (Natuur & Techniek)
Beeld: Greenbay, Stock.XCHNG

Ze verstoppen de koelsystemen van energiecentrales, jagen de badgasten weg bij stranden en veranderen viskwekerijen in massagraven. Wees gewaarschuwd: de kwallen komen.

TAMAR STELLING
natuurwetenschap & techniek | juli – aug 2009 | nummer 7/8

Zalmkweker john russel van Northern Salmon zal de ochtend van 21 november 2007 niet snel meer vergeten. De werknemers van de enige zalmkwekerij die Noord-Ierland rijk was, restte slechts machteloos toe te kijken hoe parelkwallen (Pelagia noctiluca) de netten overnamen. De kwallenzwerm bestreek een oppervlakte van 10 vierkante zeemijl (ongeveer 13 vierkante kilometer) tot een diepte van 11 meter en had een dermate grote kwaldichtheid dat boten zich geen weg wisten te banen door de slijmerige massa. Russel zou later aan de BBC vertellen dat de zee rood zag van de kwallen. Tegen de tijd dat stroming ze naar elders voerde, lagen honderdduizenden zalmen dood in het water. Miljoenen schade.

Het klinkt bijna als een slecht sciencefictionscenario. Uit het niets verschijnende, kilometers grote zwermen dicht op elkaar zwemmende kwallen, die alles op hun weg laten kennismaken met meterslange tentakels vol stekende netelcellen. Kwallenplagen, of internationaal: jellyfish blooms. Hoewel aanvankelijk de aanduiding voor een onschuldig, jaarlijks biologisch verschijnsel, is het fenomeen onderhand berucht.

Zo neemt dezelfde parelkwal die met zijn fluorescerend eiwit green fluorescent protein in 2008 nog drie scheikundigen aan de Nobelprijs hielp, de laatste tien jaar iedere zomer vrijwel de gehele westelijke kustlijn van de Middellandse Zee in gijzeling. Stranden aan de Franse Rivièra en de Spaanse Costa Brava worden gesloten, afgezet dan wel kwalveilig gemaakt met behulp van drijf- en sleepnetten en kwaletende zeeschildpadden. Deze exercities kosten miljoenen euro’s, maar zijn zeker geen overbodige luxe. Een aanraking van de parelkwal leidt vaak tot ernstige pijn, vergezeld van jeuk, duizeligheid en overgeven. Een verre van plezierige aangelegenheid dus, die ervoor zorgt dat vele toeristen hun heil elders zoeken.

Koelkast

Kwallen kosten mensen, naast vakanties en verse vis, ook stroom. Op een decemberavond in 1999 viel toenmalig president van de Filippijnen Joseph Estrada de nobele taak ten deel zijn landgenoten tot kalmte te manen: het uitvallen van alle stroom op de eilanden Leyte en Luzon had niets te maken met een staatsgreep, maar alles met kwallen. Een toevallig passerende zwerm was komen vast te zitten in de koelwatertoevoer van een energiecentrale, en had zo de complete elektriciteitsvoorziening uitgeschakeld. In 2008 overkwam dit ook de Diablo Canyon-kerncentrale in Californië, die 2,2 miljoen mensen van stroom voorziet. De doodgewone oorkwal Aurelia aurita zette mensen enkele dagen in het donker.

jelly life cycleJapanse energie- en kerncentrales aan zee zijn ook geregeld de dupe. Ze worden geteisterd door zowel de oorkwal als de gigantische Nomura’s kwal (Nemopilema nomurai), die sinds de zomer van 2002 de wateren rond de kust van Japan bevolkt. Met een doorsnee van maar liefst 2 meter, een massa van 220 kilogram en aantallen tot wel zo’n 50 miljoen per dag, maakt de Nomura vissers in Azië het werken soms volstrekt onmogelijk. Kwallen van het formaat koelkast bevolken dan steevast de netten en steken elk onverhoopt gevangen visje bij voorbaat dood. Zo zijn er nog honderden andere recente voorbeelden van kwalkwesties. Tekenen van een naderend ‘kwalmageddon’? Is er sprake van een wereldwijde invasie?

Levenscyclus van de kwal. Met de klok mee, van bovenaf: de volwassen kwal (in het medusa-stadium) scheidt ei- en spermacellen af; larven komen tot ontwikkeling; de larven zetten zich vast op de bodem en worden poliepen; de poliepen ontwikkelen zich en beginnen te ‘strobuleren’; een schijfje (ephyra) komt vrij en ontwikkelt zich tot volwassen kwal. Beeld: Joany Beer

“Dat idee is reëel”, zegt dr Victor Langenberg, senior-adviseur bij kennisinstituut Deltares. Dit millennium zag zelfs de geboorte van een heus International Jellyfish Blooms Symposium, dat in 2000 voor het eerst plaatsvond aan de Golf van Mexico en in 2007 een vervolg kreeg in Australië. De derde bijeenkomst staat op de agenda voor juni 2010, in Argentinië. Eén van de organisatoren, de vooraanstaande kwalloloog dr Jennifer Purcell van de universiteit van Washington, publiceerde eind 2007 een overzicht van de beschikbare cijfers over de kwallentoename (Marine Ecology Progress Series, november 2007). Daaruit blijkt onder meer een schrikbarende stijging van het aantal slachtoffers van een kwallenbeet. Werden er tussen 1984 en 1987 nog maar 2500 gevallen aan de Franse Rivièra gemeld, alleen al in de zomer van 2004 waren dit er liefst 45.000. En in 2006 werden er voor hetzelfde gebied met Spanje en Italië erbij opgeteld zelfs zo’n 100.000 behandelingen gemeld. Veel meer dan je kunt verklaren uit een eventuele toename van het aantal badgasten, stelt Purcell.

De kwal die niet wilde sterven

Gekscherend wordt hij ook wel de ‘Benjamin Button van de diepzee’ genoemd, naar het verfilmde boek The Curious Case of Benjamin Button, over iemand die jonger wordt in plaats van ouder. De kwal Turritopsis nutricula kan zijn verouderingsproces omdraaien. Iets wat geen enkel ander bekend organisme hem nadoet.

Turritopsis, een kwalletje van amper een halve centimeter groot, plant zich niet anders voort dan andere kwallen. En ja, ook turritopsis gaat dood als hij niet eet. Meestal wordt zoiets banaals als ouderdom het kwalletje gewoon fataal. Maar niet altijd. Op bepaalde kritieke momenten, zoals bij verhongering of verwonding, kiest de kwal voor het leven. “In plaats van een zekere dood, transformeert de turritopsis al zijn bestaande cellen naar een jongere staat”, onthulde biologe Maria Pia Miglietta, verbonden aan de Pennsylvania State University, vorig jaar (Biological Invasions, juni 2008). De kwal verandert zichzelf dan in een klodderachtige cyste, die zich op zijn beurt ontwikkelt tot een poliep. De poliep kan vervolgens weer gaan strobuleren en de kwal is terug.

Biologen kennen het kwalletje al sinds 1883, toen hij werd ontdekt in de Middellandse Zee. Zijn unieke vermogen tot verjonging kwam echter pas in de jaren negentig aan het licht. Inmiddels is het dier overal te vinden; biologen spreken van een wereldwijde invasie.

Dinosaurussen

Toch zijn keiharde feiten, in de vorm van onweerlegbare cijfers rond de kwalpopulaties, schaars. “Er is sprake van een enorm kennisgat rond kwallen”, zegt Langenberg. “Wat vreemd is, want ze vormen een miljardenstrop en elk jaar rijzen de kosten verder de pan uit.”

Het probleem is dat het lastig is om iets in kaart te brengen dat je niet goed kent. De kwal zoals wij die kennen, markeert eigenlijk maar één fase in zijn volledige levenscyclus. Dat is het medusastadium, de levensfase waarin de kwal geslachtscellen produceert. De kwal zet die geslachtscellen af in zee, waarna de eitjes en de spermacellen fuseren tot larven. Na een periode van vrij rondzwemmen zetten deze larven zich vast op rotsachtige ondergrond en veranderen ze in poliepen. Die ondergaan vervolgens een merkwaardige transformatie: ze delen zich op in horizontale schijfjes, waarmee de poliepen zichzelf in feite klonen. Zo’n schijfje wordt onder bepaalde omstandigheden – onzeker is nog altijd precies welke – door de rest van de poliep losgelaten in de zee: ‘strobuleren’. Het schijfje heet nu ‘ephyra’ en begint meteen de karakteristieke, pulsachtige bewegingen te maken van een minikwalletje. In die vorm zal hij, na een paar maanden plankton eten en mensen agiteren, de volgende generatie kwallen ter wereld brengen.

Het is precies deze ingewikkelde levenscyclus die het voor wetenschappers zo lastig maakt om de kwallenpopulatiegroei in cijfers uit te drukken. Er zijn kwalsoorten die 90 procent van hun leven doorbrengen als poliep in plaats van als kwal, en omgekeerd. Soms ontdekken biologen pas een eeuw na de ontdekking van een kwalsoort de bijbehorende poliep. “De kwalbezetting in tijd en ruimte, daarvan hebben we niet zo’n goed beeld”, zegt Langenberg.

Kwal als huisdier

Het gaat ontzettend goed met kwallen, ook in de aquariumhandel. De kwal is namelijk een ware aquariumdiva, maar wel een die met zijn vergaande en bizarre verblijfseisen zonder twijfel veel baasjes overspannen heeft gekregen. Maritiem-bioloog Max Janse van Burger’s Zoo in Arnhem heeft zijn oorkwallenkweek in elk geval voorlopig gestaakt wegens tijdgebrek. “Maar ik pak het sowieso weer op als het wat rustiger wordt in de dierentuin”, verzekert hij.

Zweeft de kwal eenmaal feeëriek rond in je aquarium, dan heeft hij juist een rustgevende werking. Lampje erop, klaar. Pas alleen op voor luchtbellen! Een simpele luchtbel onder de hoed van een kwal wordt het dier al snel fataal. De kwal heeft er letterlijk de hersens niet voor om te bedenken: hm, als ik me nou omdraai, ben ik die bel kwijt. Met als tragisch gevolg dat de bel zich door de hoed van de kwal boort, die daardoor het leven laat. Ook ‘hoekjes’ in een aquarium zijn levensbedreigend. Daar komt het dier nooit meer uit.

Eén verklaring voor de kwallentoename is dat de opwarming van de aarde – om maar weer eens tegen het thema klimaatverandering aan te schurken – de levenscyclus van het dier verstoort. Veel kwallen zouden het medusastadium verkiezen boven het poliepstadium en dat ook voor langere tijd volhouden. Kwallen die er altijd al waren, worden daardoor opeens zichtbaar. Maar dat verklaart niet alles, meent Langenberg. “Los van natuurlijke fluctuaties in de populatie, zijn er ook duidelijk aanwijsbare verbanden tussen het handelen van de mens en de opkomst van de kwal. Het gedrag van de mens is de factor die eerst nog geen rol kon spelen en nu wel.”

Steeds meer mariene-biologen scharen zich achter die hypothese. Biologe Claudia Mills, ook van de universiteit van Washington, identificeerde in 2001 bijvoorbeeld een aantal ecosystemen die last hebben van een kwallentoename die door menselijke invloed lijkt aangestuurd. Naast de Middellandse Zee zag ze de tekenen ook terug in de Beringzee, de Japanse Zee, de Golf van Maine, de Antarctische Oceaan, de Zwarte Zee en op enkele andere plekken.

Meststoffen

De mens faciliteert dus het kwalhalla, maar hoe dat precies gebeurt, is minder duidelijk. De hypothese die met stip op één staat, is de overbevissing van de zeeën. De mens vist zoveel planktonetende concurrenten van de kwal weg, gaat de gedachte, dat de kwal vrij spel krijgt. “Minder vis, meer kwal”, zegt Langenberg. “Dan eten die kwallen ook nog eens viseitjes en -larven op: nog minder vis, nog meer kwal.”

Dan zorgt de visserij ook nog eens voor vermindering van het aantal zeedieren dat op kwallen jaagt, zoals de lederschildpad en de maanvissen. Langenberg: “We weten alleen niet zeker of er wel serieus wordt gejaagd wordt op kwallen. Een lederschildpad eet met gemak honderden kilo’s kwal per dag, maar eet je daarmee ook een jellyfish bloom weg? Daarover is nog discussie.”

De kwallen komen

De Lage Landen zijn zich er nog niet erg van bewust, maar ook onze kust wordt momenteel bedreigd door een kwalletje. En wel dezelfde kwal die in de jaren tachtig en negentig de visserij en het ecosysteem van de Zwarte Zee naar de knoppen hielp: de Amerikaanse langlob-ribkwal, Mnemiopsis leidyi. Gelukkig steekt hij niet. Maar dat is dan ook het enige goede nieuws.

Begin jaren tachtig loosde een onbekend vrachtschip, vermoedelijk uit de VS, enkele tonnen ballastwater in de Zwarte Zee. Zo moet het Amerikaanse langlobribkwalletje in de Zwarte Zee zijn beland, waar hij zich zeer thuis bleek te voelen. Zozeer zelfs, dat hij tegen 1989 de gehele voedselketen ter plaatse had ontregeld. Niet alleen vergreep de kwal zich aan het plankton en de inheemse viseitjes en -larven; hij is ook nog eens bijzonder gulzig. In 1990 werd het gewicht van alle Amerikaanse langlob-ribkwallen in de Zwarte Zee geschat op een miljard ton, evenveel als het gewicht van alle gevangen vis uit alle oceanen dat jaar. De Russen en de Turken waren niet blij. Maar hadden ze het locale ecosysteem niet zelf al verzwakt, dan was de ravage waarschijnlijk te overzien geweest, vermoeden biologen.

Eenzelfde lot staat mogelijk de Noordzee te wachten. Dat blijkt onder meer uit een risicoanalyse die marienebioloog dr Arjan Gittenberger van het onderzoekscentrum Gimaris afgelopen december overhandigde aan het Nederlandse ministerie van Landbouw, Natuur & Voedselkwaliteit. Curieus genoeg is het stuk niet vrijgegeven – het is nog ‘in discussie’, meldt Wiebe Lammers van het Team Invasieve Exoten desgevraagd. Toch is het oppassen geblazen, vindt Gittenberger. “We moeten niet dezelfde situatie krijgen als met de Japanse oesters. Daarvoor werd ook gewaarschuwd. Waarschijnlijk is er vervolgens toch niet genoeg aan gedaan, en nu kost het opruimen van de zaak miljoenen euro’s.”

De Amerikaanse langlob-ribkwal is waarschijnlijk ook bij ons terechtgekomen door ballastwater. Sinds 2006 staat zijn aanwezigheid in de Noordzee vast en groeit de populatie gestaag, want de kwal heeft hier geen last van zijn natuurlijke predatoren. Een mogelijke oplossing is het invoeren van een natuurlijke predator, zoals de Beroe ovata-kwal. Toen deze zijn intrede deed in de Zwarte Zee, had de mnemiopsis het al een stuk lastiger. Maar volgens Gittenberger moet je hierin erg terughoudend zijn. “Je weet nooit of de Beroe ovata niet eerst achter inheemse kwalletjes of andere beestjes aan gaat. In dat geval ontregel je een ecosysteem alleen maar meer.”

We zijn gewaarschuwd. Het kostte de Zwarte Zee zo’n twintig jaar en de omringende landen een veelvoud aan visquota en milieumaatregelen, voordat het ecosysteem uit het slop raakte.

Een tweede verdachte is de vervuiling van de zee. Door het lozen van afvalwater en meststoffen treedt ‘eutrofiëring’ op: een te snelle stijging van de hoeveelheid chemische voedingsstoffen in een zee-ecosysteem. Hoe dat de aanwezigheid van kwallen in de hand werkt, is goed af te lezen aan hèt voorbeeld bij uitstek: de ‘dode zone’ in de Golf van Mexico.

Rond de eeuwwisseling documenteerden mariene-biologen van de universiteit van Zuid-Alabama daar in detail een explosie van de kwalpopulatie, die verband leek te houden met de eutrofiëring (Hydrobiologia, juni 2001). Vanuit de Mississippi wordt een grote hoeveelheid stikstof en fosfaat de Golf van Mexico ingespoeld, vooral in de vorm van kunstmest, gebruikt door maïsboeren. Een sterke algenbloei ontstaat, die als hij afsterft en begint te rotten alle zuurstof in zee uitput. Dit tekort aan zuurstof, hypoxie, betekent het einde voor vrijwel alle organismen – vandaar de naam ‘dode zone’.

Behalve dan voor de kwal, vertelt Langenberg: “Kwallen zijn niet zo afhankelijk van zuurstoffluctuaties. Ze hoeven maar een paar procent organisch materiaal te onderhouden en kunnen de zuurstof die in hun lichaam is opgeslagen als een soort reserve meenemen, de dode zone in.” Vervolgens werkt de aanwezigheid van kwallen uitbreiding van de dode zone weer in de hand. “Als al die kwallen uiteindelijk doodgaan en beginnen te rotten, vindt er verdere zuurstofuitputting plaats.” In 2008 schatten mariene-biologen de oppervlakte van de dode zone in de Golf van Mexico op ongeveer 23.000 vierkante kilometer. Dat is ruim de helft van de oppervlakte van Nederland, bevolkt door algen, microben en kwallen. En dat geldt voor meer plekken in de wereld. Zo is hypoxie ook een groot probleem in de fjorden van Noorwegen, waar de slechte doorstroming ervoor zorgt dat onttrokken zuurstof niet of nauwelijks wordt aangevuld. Niet toevallig dat men daar per fjord soms 50.000 ton kwal aantreft. Langenberg: “Geen andere ecologisch belangrijke milieuvariabele is de afgelopen vijftig jaar zo snel veranderd als de hoeveelheid in zee opgeloste zuurstof. We zien dat hypoxie steeds meer voorkomt. Frequenter, en verspreid over een groter oppervlak. Kwallen lijken hieruit voordeel te halen.”

Delicatesse

Daarnaast zijn er nog wat extra factoren. Vanwege de zes- à zevenduizend olieplatformen die men in de Golf van Mexico heeft geplaatst, kreeg de kwal veel extra ruimte voor zijn poliepgroei. Langenberg: “Een gezonde zee kent felle competitie om vestigingsplaatsen. Als je ongecontroleerd gaat bouwen in zee, dan bied je habitat aan wat daar van oorsprong niet voorkwam. Kwallen zijn er dan als de kippen bij”.

Kwal, het meest veelzijdige stukje vlees (recept inside!)

Technisch gezien bestaat een kwal natuurlijk niet uit vlees. Er zit echter ook weinig ‘kwal’ aan de kwal, die voor zeker 95 procent bestaat uit water. Toch zijn er manieren om het zout- en rubberachtig smakende beestje te verwerken tot voedsel. De meeste recepten komen, niet heel verrassend, uit Azië. Kwal past in elk dieet. Bestaand uit water en eiwitten, bevat hij geen vet of cholesterol en nagenoeg geen suiker. Probeer eens kwal met appel!

Gemarineerde kwal met groene appeltjesdressing

Ingrediënten voor 4 personen:

    • 400 g gezouten kwal
    • 1 tl chili-olie
    • 1 tl geroosterde sesamzaadjes
    • 1 tl zeezout
    • sap van 2 groene appels
    • sap van 1 limoen
    • 1 tl suiker
    • 1 Spaanse rode ui, dun gesneden
    • 100 g peultjes, diagonaal dun gesneden
    • korianderblaadjes, gehakt

Was, week en reinig de gezouten kwal. Water goed af. Mix de kwal met chili-olie, zout en sesamzaadjes. Mix het appel- en limoensap met de suiker. Roer peultjes en ui door elkaar; drapeer ze op een bordje en leg de kwal en koriander erbovenop. Overgieten met appeldressing.

Meer informatie: universaljellyfish.blogspot.com

Een andere menselijke activiteit die de kwal goed uitkomt, is er een waarvan je minder vaak hoort. Dat zijn de kwallenkwekerijen, die vooral in de Perzische Golf en aan de kust van Azië voorkomen. Kwallen uit bijvoorbeeld Iran gelden als delicatesse. Hoewel de wereld al omkomt in de kwallen, worden ze dus ook nog eens voor de consumptie gekweekt in bassins, waarvan sommige gewoon in verbinding staan met open zee. Deze kweeksystemen lekken aan alle kanten larven en poliepen de zee in, met alle gevolgen van dien. “Het is niet te zeggen of jellyfish blooms ook hierdoor ontstaan”, zegt Langenberg. “Maar er zit wel overlap tussen wat er uitzwermt over de wereldzeeën, en wat culinair goed wordt bevonden.”

Een opeenstapeling van factoren dus, maar om de details van de kwalleninvasie te doorgronden, duikt Deltares op de kwal. Begin 2010 gaat bij het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) op Texel een belangrijk kwallenonderzoek van start, waarbij men wil bestuderen wat precies de invloed is van kwalachtigen op ecosystemen. “We gaan bijvoorbeeld proeven doen. Klimaatverandering nabootsen”, zegt Langenberg. “Kijken welke soorten het beter gaan doen, en waarom. Ze kweken, kijken wat ze eten, enzovoorts. Op het moment dat je de levenscycli van kwallen in kaart hebt gebracht, kunnen we met behulp van geavanceerde verspreidingsmodellen voorspellingen doen en maatregelen treffen.” Langenberg hoopt dan ook beter te begrijpen welke menselijke activiteiten welke kwalsoort tot explosieve populatiegroei aanzetten, en waarom.

Levende fossielen

De kwal heeft nooit echt in de schijnwerpers gestaan. Toch zwemmen ze al zo’n 600 miljoen jaar rond, ver voor het dinsauriër-tijdperk, in een vrijwel ongewijzigd ontwerp. Dit maakt de kwal tot een van de meest succesvolle diersoorten die ooit het licht zag.

Hun ontwerp is tamelijk simpel. Het scheelt niet veel of kwallen zijn het zeewater zelf, aangezien ze daar voor 95 procent uit bestaan. Ze hebben geen bloed, hersenen, organen of een ontwikkeld zenuwstelsel. Kwallen zijn zakjes met gespecialiseerde weefsels, die veelal meedrijven met de stroming, waardoor ze technisch gezien onder het plankton vallen. Strikt genomen zijn alleen dieren die tot de stam der neteldieren, ofwel cnidaria, behoren echte kwallen. Ook de verwante klassen van de dooskwallen (Cubozoa) en de hydroidpoliepen (Hydrozoa) scharen zich onder die stam.

Het lijkt er haast op dat de kwal ons waarschuwt voor verregaande ecologische misstappen. Een wonderlijk wezen, die kwal, hoe hinderlijk ook. Langenberg: “Ik vermoed dat hij lang nadat de mens is verdwenen nog altijd ronddobbert, als bloem van de oceaan.”