Onderzoek

Deze quote van Charles Darwin, gemaakt op zijn reis met het schip de Beagle, beschrijft precies het gevoel wat mensen hebben als ze voor het eerst een zoöplanktonmonster bekijken. Darwin beschrijft hier één van de eerste of misschien wel hét eerste gebruik van een net om plankton te bemonsteren. Nog steeds worden planktonnetten veel gebruikt in het zoöplankton onderzoek, en eigenlijk zijn de netten na bijna 200 jaar nog weinig veranderd. Wel zijn er ondertussen nog veel meer mogelijkheden om zoöplankton te onderzoeken! Wat en hoe wordt er zoal onderzocht?

Het zoöplankton onderzoek begon in de 17e eeuw na de uitvinding van de microscoop; eerst de samengestelde microscopen van Jan Swammerdam en Robert Hooke en vervolgens de sterker vergrotende enkelvoudige microscoop van Anthoni van Leeuwenhoek. Al in 1674 ontdekte van Leeuwenhoek protisten en andere minuscule waterorganismen in een meer, en ook vlak voor zijn dood beschreef hij nog plankton, de veliger larven van oesters, in 1722. Later beschreef de Zeeuwse zoöloog Martinus Slabber larven van ongewervelden en allerlei ander plankton in “Natuurkundige Verlustingen” (1778). Hieronder een selectie platen uit dit werk. Wat kan je allemaal herkennen?

Latere pioniers van het planktononderzoek waren Johannes Müller, die vele planktonische larven beschreef, en zijn student Ernst Haeckel, beroemd door zijn omvangrijke werken met prachtige platen van uiteenlopende organismen. met de ontdekkingen van de Britse expeditie met HMS Challenger van 1873 – 1876 kwam het besef dat het plankton wijdverspreid was en zelfs in de diepzee voorkwam, die men levenloos achtte. Het materiaal van de Challenger Expeditie werd verspreid onder vele experts, waaronder Ernst Haeckel. Het was Victor Hensen die de term “plankton” introduceerde, en Ernst Haeckel die de term “holoplankton” introduceerde voor organismen die hun hele leven in het plankton leven en “meroplankton” voor organismen die ook een deel van hun leven op de bodem leven.

Op de RRS Discovery expeditie van 1925-1927 introduceerde Sir Alister Hardy een innovatief apparaat, de Continuous Plankton Recorder (CPR), wat achter een schip gesleept kon worden en automatisch plankton verzamelde op rol planktongaas. De CPR wordt nog steeds veel gebruikt, vele commerciële schepen zijn uitgerust met een CPR. De  CPR gegevens leveren een belangrijke bijdrage aan de kennis over verspreiding, samenstelling en voorkomen van zoöplankton over de hele wereld. De gegevens zijn vrij beschikbaar voor iedereen.

Voor het bemonsteren van zooplankton zijn veel verschillende technieken bedacht. In essentie komen deze veelal op hetzelfde neer, het filteren van een bepaalde hoeveelheid water met plankton door een filter met openingen die klein genoeg zijn om het plankton wat je wilt hebben tegen te houden, maar het plankton en andere deeltjes die je niet wil hebben door te laten, waarna je het achtergebleven geconcentreerde plankton verzamelt. Hiervoor kan je bijvoorbeeld plankton netten gebruiken met grotere of kleinere openingen oftewel maaswijdtes. Hieronder een aantal foto’s van planktongaas van verschillende maaswijdtes.

Drie verschillende maaswijdtes plankton gaas gefotografeerd onder de microscoop; 100, 25 en 5 micron.

Je ziet hier dat hoe kleiner de maaswijdte hoe kleiner de openingen in het netwerk zijn. De hoeveelheid filtrerend oppervlak van het net wordt echter ook steeds minder. Netten met een kleinere maaswijdte verstoppen dus een stuk sneller dan netten met een grote maaswijdte omdat ze meer kleiner plankton tegenhouden maar ook omdat het filtrerend oppervlak kleiner wordt.

Niet al het plankton is even algemeen; van het kleinste plankton zoals protisten en raderdiertjes vindt je misschien wel honderden tot duizenden per liter, copepoden zo’n één tot tien per liter en vislarven en kwalachtigen één per duizend liter.  Om het kleinste plankton te bemonsteren hoef je dus veel minder water te filteren en is een paar liter al genoeg, terwijl je voor vislarven wel een heel zwembad moet filteren wil je een goed beeld krijgen hoeveel en van welke soorten ergens vislarven voorkomen. Hiervoor zijn er allerlei netten en andere apparaten ontwikkeld. Hieronder een aantal voorbeelden.

Naast netten zijn er nog vele andere manieren om plankton te verzamelen. Grote of fragiele dieren zoals kwallen vang je het beste handmatig door ze met een beker van het oppervlak te scheppen, of onder water al duikend of met een op afstand bediende onderzeeboot. Ook is er altijd nog de simpelste manier: gewoon een emmer water door een zeef gooien.

De laatste jaren worden er ook nieuwe technieken ontwikkeld om plankton te bemonsteren. Bijvoorbeeld door een gemengd zooplankton monster in zijn geheel te vermalen en te kijken van welke dieren er allemaal DNA in het monster zit. Dit heet metabarcoding.

Verder zijn er diverse technieken waarmee je in het water op hoge snelheid foto’s kan maken van plankton dat langs een camera stroomt. Zo kan je met een hoge resolutie plankton onderzoeken zonder daarvoor duizenden monsters te moeten nemen! Dit bespaart onderzoekers veel tijd en geld, en er hoeven geen dieren voor te worden doodgemaakt.

Plankton bemonsteren met netten kan je doen door het net in een rechte lijn naar de bodem te laten zakken (verticaal) en weer omhoog te halen, of door al varend het net achter je aan te slepen met een constante snelheid (horizontaal) of terwijl je het net langzaam omhoog haalt (diagonaal). Ook zijn er allerlei manieren om alléén een bepaalde diepte te bemonsteren, zoals zelfsluitende netten, planktonpompen, niskin flessen of Schindler-Patalas zooplankton vallen.

Hoe gaat dit nou precies in zijn werk? Als voorbeeld hieronder een video van een dag zoöplankton monsteren op de Oosterschelde en het Grevelingenmeer, voor mijn promotieonderzoek: