DNA-technieken bewijzen nut voor ecologische monitoring op zee
2 september 2024
Wat is de impact van menselijke activiteiten op zee? Met nieuwe DNA-technieken kunnen wetenschappers het 44% sneller en 26% goedkoper opvolgen dan met klassieke, visuele analyses. Toch is vervanging niet aan de orde, want de bekomen resultaten overlappen niet helemaal. Dat blijkt uit vergelijkend onderzoek op zeebodemstalen van zandextractiegebieden. “Het is door beide methoden slim te combineren dat overheden sneller en accurater kunnen reageren op verstoring van cruciale ecosystemen. En dat is belangrijk, want het wordt steeds drukker op zee”, zegt Laure Van Den Bulcke (ILVO).
Klassieke morfologie
Om de impact van menselijke activiteiten zoals zandwinning te monitoren, kijken wetenschappers naar het macrobenthos, de rijkdom aan dieren groter dan 1 mm die in de zeebodem leven. Klassiek sorteren, tellen en wegen experts alle diertjes per soort in een bodemstaal. Dat is tijdrovend, zeker bij grote en diverse stalen, en het identificeren van beschadigde of hele kleine diertjes is zelfs voor het getrainde oog moeilijk. Dat maakt het proces ook duur.
Nieuwe DNA-metabarcodering
De nieuwe DNA-metabarcodering methode neemt een aantal van die specifieke moeilijkheden weg. Laure Van Den Bulcke legt uit hoe het werkt: “Zoals je in de supermarkt een barcode scant om informatie te krijgen over je product, kunnen wij met een DNA-analyse een bodemstaal scannen. Via een internationale referentiedatabase dat DNA-barcodes uit de Noordzee koppelt aan soortnamen, kunnen we vervolgens aflezen welke soorten allemaal in het staal aanwezig zijn.”
44% sneller en 26% goedkoper
In haar doctoraatswerk vergeleek de onderzoeker de trefzekerheid, snelheid en kosten van deze nieuwe methode met de traditionele. Het resultaat is veelbelovend: in een pilootstudie om het effect van zandwinning op de gezondheid van de zeebodem te meten, kon de DNA-methode al een duidelijke impact aantonen vergelijkbaar met de traditionele methode, maar dan wel 44% sneller en 26% goedkoper.
Promotor Annelies De Backer (ILVO): “Dit kan een enorme hulp zijn bij het beleid en beheer van de zandbanken: wanneer blijkt dat het bodemleven in grote mate verstoord wordt door de zandwinningsactiviteiten, kan een zandbank bijvoorbeeld tijdelijk gesloten worden zodat het gebied zich kan herstellen.”
Combinatie geeft vollediger beeld
Bijzonder was dat de gevonden soorten in de DNA- en klassieke methode voor een groot deel overlapten, maar dat beide ook een aantal unieke soorten konden identificeren. De DNA-methode is echter minder geschikt dan de klassieke methode om de densiteit en biomassa van de gevonden soorten in te schatten en geeft ook geen informatie over het levensstadium (larve, adult) of geslacht van de dieren.
Laure Van Den Bulcke (ILVO): “Daarom is de combinatie van beide technieken aan te bevelen. Ze combineren geeft wetenschappers een vollediger beeld van de aanwezige biodiversiteit en dus van de impact van zandwinning en andere menselijke activiteiten op het mariene ecosysteem in onze Noordzee.”
Drukte op zee neemt toe
Naast toerisme en visserij is er steeds meer zandwinning, energieproductie, scheepvaart, aquacultuur, enz. op de Noordzee. Het zand dat uit zee ontgonnen wordt, dient als grondstof voor de productie van o.a. beton en asfalt, funderingen en kustbescherming.
In combinatie met vervuiling en klimaatverandering zetten deze menselijke activiteiten de gezondheid en biodiversiteit van de mariene ecosystemen onder druk. Om de schade te beperken en toch economische ontwikkeling mogelijk te maken, zijn er Europees gedreven beheersmaatregelen zoals bepaalde visserijbeperkingen, die gebaseerd worden op actuele monitoringsdata.
Het zijn de wetenschappelijke instituten en universiteiten uit de verschillende Noordzeelanden die deze data verzamelen. In het Belgisch stukje Noordzee doet ILVO dat voor het macrobenthos. Dit is een goede indicator voor de gezondheid van het mariene ecosysteem, omdat zelfs kleine veranderingen in de omgeving er impact op hebben.
Laure Van Den Bulcke legt de relevantie van haar doctoraat uit in deze video van Wetenschap Uitgedokterd:
Europees onderzoek
Het doctoraatsonderzoek van Laure Van Den Bulcke was onderdeel van het Europese GEANS project gecoördineerd door ILVO en gefinancierd door the North Sea Program of the European Regional Development Fund of the European Union. Meer info: https://northsearegion.eu/geans/
De titel van het doctoraat is 'Optimising DNA metabarcoding and machine learning for advanced impact assessments in the North Sea: A case study on sand extraction.’ De promotoren zijn Prof. Dr. Willem Waegeman (UGent), Dr. Sofie Derycke (ILVO, UGent) en Dr. Annelies De Backer (ILVO).