Onderzoek van de Noordzee

De Noordzee kan gerust gezien worden als de wieg voor talrijke fundamentele methoden van zee-onderzoek. Aan het eind van de 19e eeuw ontstonden rondom de Noordzee verschillende veldstations: het Zoölogische Station in Den Helder (1876), het zeestation Kristineberg aan het Skagerak (1877), het Marine Laboratorium in Plymouth (1888) en de voorloper van de Biologische Anstalt op Helgoland (1892). De onderzoekers wilden weg van hun formalinebuisjes om direct met levende organismen in hun natuurlijke milieu te werken.
Uit de bescheiden onderzoeksstations ontwikkelden zich grote onderzoeksinstituten, zoals het koninklijke Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee NIOZ op Texel. Het NIOZ verricht zowel onderzoek in de Noordzee en Waddenzee als op de oceaan. De NIOZ-afdeling in Yerseke aan de Oosterschelde is daarentegen voornamelijk bezig met de ecologie van de riviermondingen en de kustzone. De regelmatige controle van de waterkwaliteit en het monitoren van plankton en benthos (bodemdieren) komt voor rekening van de Waterdienst en Deltares. Zeevogels en -zoogdieren worden op het NIOZ en IMARES op Texel onderzocht, terwijl de opname van de visbestanden in handen van de IMARES-vestiging uit IJmuiden ligt.
Ook internationaal hebben de onderzoeksinstituten bepaalde zwaartepunten voor hun onderzoek. Het station van de Marine Biological Association (MBA) in Plymouth wijdt zich al meer dan 70 jaar aan het onderzoek van het Engelse Kanaal en het Noordzee-plankton. Het Duitse TerraMare, een onderzoekscentrum in Jadebusen houdt zich met al het Waddenzee-onderzoek bezig. Dit centrum stelt zijn infrastructuur (laboratoria, schepen) ter beschikking van iedereen die wetenschappelijk onderzoek wil doen. Het onderzoekscentrum levert als het ware de 'hardware', terwijl de gastwetenschappers voor de inhoud zorgen. Het Alfred-Wegener Instituut voor pool- en zee-onderzoek (AWI), met zijn afdelingen op Helgoland en Sylt, werkt nauw samen met het Nederlandse NIOZ.
Samen beschikken de instituten over een hele vloot schepen van verschillende grootte, bijvoorbeeld het onderzoeksschip Pelagia (66 meter lang, NIOZ) en het onderzoeksschip Navicula dat zelfs kan droogvallen op de Waddenzee. Het onderzoeksschip Zirfaea (63 meter, RIKZ, directie Noordzee) heeft in de romp een opening waardoor een zogenaamde ROPH (Remote Operated Hoisted Platform) neergelaten kan worden naar de zeebodem. Een ROPH is een soort onderwaterslee die is uitgerust met 6 videocamera's en een grijparm om pijpleidingen, scheepswrakken en dergelijke te onderzoeken. Voor het visserijonderzoek worden speciale schepen ingezet, zoals het onderzoeksschip Tridens (73 meter, IMARES) dat zowel sleepnetten als boomkorren gebruiken kan. Het kleinere onderzoeksschip Isis (27 meter, IMARES) en het onderzoeksschip Solea (34 meter, Institut für Seefischerei in Hamburg) zijn beide het meest geschikt voor onderzoek in de zuidelijke Noordzee. Aan het eind van de zestiger jaren van de vorige eeuw werden voor het onderzoek zelfs onderwaterhuizen (Helgo 1 en 2) bij het Duitse rotseiland Helgoland ingezet. Het onderhoud was echter te duur en de kans op ongelukken voor de duikers te hoog, waardoor dit experiment gestopt werd.

Hardy's planktonrecorder uit 1936 is een klassieker in het zee-onderzoek. Nog altijd wordt dit torpedovormige apparaat, dat voor het eerst systematisch in het Engelse Kanaal en in de Noordzee ingezet werd, aan schepen gehangen. Het water stroomt via de mondopening naar binnen en stroomt er aan de andere kant weer uit. Daartussen zit een stuk fijn planktongaas, waarin de in het water zwevende organismen blijven hangen. Het gaas loopt over een rol door een formalinetank, waar de organismen geconserveerd worden. Het geniale idee van sir A. Hardy was om dit apparaat aan schepen te hangen, waardoor op den duur een enorme planktondatabank van alle wereldzeeën samengesteld wordt.

Nekton-net om plankton te vangen
Zoöplankton wordt tegenwoordig vaak met een net gevangen, die soms uit 12 lagen bestaat. Een geraffineerd klapmechanisme zorgt ervoor dat telkens maar 1 netopening op een bepaalde waterdiepte geopend is, waardoor de planktonsoorten aan de waterdiepte gekoppeld kunnen worden. In plaats van de vroeger gebruikte waterscheppers en kiepthermometers worden tegenwoordig zogenaamde CTD-sondes (Conductivity-Temperature-Depth) gebruikt. Deze kunnen het zoutgehalte, de temperatuur en de waterdiepte gelijktijdig meten. Een rozet van vergaarbakjes kan watermonsters op iedere gewenste diepte verzamelen. Dikwijls zijn ook stromingsmeters en optische meetgereedschappen ingebouwd, die het gehalte aan zwevende deeltjes in het water meten. In het laboratorium op het schip staat een 'flowcytometer'. Een watermonster vloeit hier door een enorme meetkamer waar afhankelijk van de behoefte, de grootte, vorm en fluorescentie van de deeltjes vastgesteld wordt. De laatste tijd wordt ook geprobeerd met sondes die onder helikopters hangen zoveel mogelijk metingen in korte tijd te nemen, omdat de meeste onderzoeksschepen maar met 11 knopen (zeemijl per uur) varen. Ook van nog hoger uit de lucht -namelijk met behulp van de NOAA-satellieten- wordt planktononderzoek gedaan: Remote Sensing. Hierbij wordt de reflectie, bijvoorbeeld de verzwakking van de elektromagnetische straling (bijvoorbeeld infrarood licht) door de bovenste waterlaag gebruikt om gebieden met een grote oppervlakte te onderzoeken. Op deze manier schat men de primaire productie van algen -het bladgroen geeft een duidelijk signaal- en het zwevend stof gehalte in de Noordzee. Uit deze onderzoeken is duidelijk geworden hoe belangrijk de toestroom van Noordatlantisch water voor alle productieprocessen in de Noordzee is.

Toen de onderzoeker Remane uit Kiel in de vijftiger jaren van de vorige eeuw het zandstrand onder zijn voeten bestudeerde opende hij een nieuwe wereld voor de wetenschap: de meiofauna in de met water gevulde holtes tussen de zandkorrels. Deze dieren zijn net zo groot als een haar dik is en blijven daardoor voor de meeste waarnemers onbekend. Ondertussen zijn honderden soorten en helemaal nieuwe diergroepen beschreven. Deze kleine diertjes zijn zeer productief en wordt door allerlei bodemdieren gegeten. Tegenwoordig worden de objecten voor onderzoek steeds kleiner. De micro- en moleculaire biologie hebben definitief hun intrek in het Noordzee-onderzoek genomen. Bij bijna alle grote instituten ontstonden afdelingen die zich met bacteriën en processen boven, op en in de zeebodem bezighouden. Het bacterieplankton staat tegenwoordig in het centrum van de aandacht. Dit plankton voedt zich namelijk met de opgeloste organische bestanddelen in het water, de grootste voedselbron van de Noordzee! De moleculaire paleontologie van zeesedimenten is een helemaal nieuwe studierichting die zich met het biochemische ontstaan van aardoliebestanddelen en andere organische stoffen bezighoudt. Dankzij deze moleculairbiologische onderzoeksmethoden zal de komende jaren ook duidelijk worden in hoeverre de verschillende bestanden van bijvoorbeeld platvissen of venusschelpen in de Noordzee met elkaar verwant zijn. Ook het begrip van de gecompliceerde stofkringlopen in de Wadden- en Noordzee zal groter worden.

Men zou kunnen denken dat na meer dan een eeuw Noordzee-onderzoek alle raadsels van de Noordzee opgelost zijn. Dit is dus niet waar. Begin mei 2000 verzamelden 170 wetenschappers zich op een symposium in Wilhelmshaven (Duitsland), waar ze discussieerden over de brandendste vragen van het Noordzee-onderzoek. Ze waren het erover eens dat er tot ver over de rand van de Noordzee gekeken moet worden om de gebeurtenissen hier te begrijpen. Bewezen is dat de zogenaamde NAO-index een zeer grote invloed heeft op het plankton en de bodemdieren van de Noordzee. Veranderingen in het luchtdruksysteem tussen de Azoren en IJsland zorgen voor een ander stromingspatroon in de Noordatlantische Oceaan, dat op zijn beurt invloed heeft op de plankton- en visbestanden in de Noordzee en zelfs in de bodemfauna van de Waddenzee terug te vinden valt. Verder kleven nog vele onopgeloste raadsels aan het gecompliceerde voedselweb van de Noordzee en de overlevingskansen van vislarven. Mogelijkerwijze is zelfs de primaire productie van de Noordzee altijd onderschat, terwijl in gebieden noordelijk van de Doggersbank een productie plaatsvindt die tot nu toe over het hoofd gezien is. De wetenschappers op de conferentie waren het erover eens dat de mens, vooral door de intensieve boomkorvisserij met wekkerkettingen, door de invoer van giftige stoffen (zoals tributyltin en andere stoffen die effecten hebben op de voortplanting) en door de introductie van vreemde algen- en diersoorten (bijvoorbeeld in het ballastwater van schepen) de belangrijkste invloed op het ecosysteem van de Noordzee is.