SEALINK Expeditie
Tussen 4 en 23 januari is een team van wetenschappers aan boord van de RV Pelagia om een tweede set gegevens en monsters te verzamelen voor het SEALINK-project. Dit is een groot, interdisciplinair project dat loopt van 2021 tot 2025, waarin Nederlandse en Caribische wetenschappers de interactie tussen waterkwaliteit en de gezondheid van koraalriffen rond het eiland Curaçao onderzoeken.
RV Pelagia at a station near the coast of Curacao in the background. (photo - Victoria Jackson)
9 januari 2024 - Introductie
Koraalriffen behoren tot de meest biologisch diverse en productieve ecosystemen op aarde en bieden eilandgemeenschappen belangrijke diensten op het gebied van toerisme, recreatie, werkgelegenheid, visserijproductie, kustbescherming, strandvorming en cultureel erfgoed. Voor de koralen, sponzen en algen die in de ondiepe wateren rond het eiland leven, zijn 1) activiteiten op het land, zoals afvloeiing, stedelijke ontwikkeling en lozing van afvalwater, en 2) processen in de oceaan, zoals hydrodynamica en vermenging, van belang.
De koraalriffen die we bestuderen, worden beïnvloed door deze twee categorieën processen, die beide van invloed zijn op de waterkwaliteit en de biogeochemie: de eerste categorie wordt bestudeerd door middel van veldwerk vanaf het land (bijvoorbeeld door middel van duiken), terwijl de tweede categorie wordt geanalyseerd met behulp van het onderzoeksschip Pelagia. Meer specifiek zullen we deze expeditie gebruiken om de oceaanstromingen rond het eiland te analyseren en de biologische en geochemische kenmerken van de verschillende waterlagen te bepalen door watermonsters te verzamelen. Waterturbulentie en menging in combinatie met de bodemtopografie bepalen hoe chemische en biologische stoffen langs het eiland worden verspreid en welke potentiële invloed ze kunnen hebben op de gezondheid en biodiversiteit van koraalriffen.
21 January 2024 - What we cannot see with the naked eye
Door Lisa Schellenberg
Koraalriffen zijn super belangrijk voor de bescherming van de kustlijn en de biodiversiteit, maar ze zijn ook gewoon super fascinerend om naar te kijken en te ontdekken, zoals alle toeristen weten. Bovendien valt er wetenschappelijk gezien veel te ontdekken. Naast vissen zijn er ook eencellige organismen, microben genaamd. Deze zijn super belangrijk voor de primaire productie, recycling en het functioneren van ecosystemen. Er gebeurt zoveel in rifsystemen dat we niet met het blote oog kunnen zien. In slechts één milliliter zeewater zitten meer dan honderdduizend eencellige primaire producenten (fytoplankton), een miljoen bacteriën en meer dan tien miljoen virussen. Deze organismen nemen stoffen op, maar scheiden ook stoffen (chemische moleculen) uit. Met zoveel activiteit in elke druppel zeewater is het belangrijk om rekening te houden met de microbiële en moleculaire dynamiek rond het rif. We willen meer weten over het effect van natuurlijke en door de mens beïnvloede processen op deze microben en (hun) chemische verbindingen (bijvoorbeeld natuurlijke toxines en antibiotica). Niet alleen in en rond het rif, maar ook de stoffen die van het land naar het rif komen, zoals pesticiden, cosmetica en geneesmiddelen.
Rubber boat sampling above the coral reef. (photo René Kramer)
Op chemisch gebied kijken we naar de wereld van opgeloste organische stoffen (DOM = biologische moleculen van organismen) van het rif tot de open oceaan. We nemen monsters voor metabolomics (de studie van metabolieten/chemische moleculen), die worden bewaard voor latere analyse met behulp van vloeistofchromatografie-tandem massaspectrometrie, een supermoderne methode om verbindingen te meten, bij NIOZ op Texel. Dit is een nieuw gebied voor de mariene wetenschappen en levert spannende nieuwe inzichten op uit de zeer actieve riffen. Uit onze eerdere onderzoeksexpeditie in 2022 zien we al enkele interessante resultaten, maar aangezien ik nog bezig ben met het analyseren van de meer dan 40.000 verbindingen in deze monsters, heeft het nog even geduld voordat ik je de conclusies kan vertellen. We bepalen ook welk deel van de opgeloste organische stof direct beschikbaar is voor opname door het rifsysteem en de mariene microben en welk deel niet gemakkelijk kan worden opgenomen.
Laten we het nu hebben over de activiteit van de microben. We willen weten hoe snel ze groeien, of ze worden opgegeten of dat ze sterven door een virale infectie. Ons team begint meestal om 7 uur 's ochtends met de voorbereidingen om tot 50 liter water te verzamelen voor de verschillende metingen en experimenten. Het meeste water dat we gebruiken, komt uit de algemene CTD die alle teams gebruiken voor watermonsters, maar we verzamelen ook water direct boven het nabijgelegen rif in een kleine boot. We tellen het fytoplankton direct met een flowcytometer en we bewaren een deel om bacteriën en virussen te tellen bij NIOZ. Tegelijkertijd zetten anderen van ons team de experimenten op. Omdat er niet genoeg tijd is om alles op één dag te doen, moeten we het werk over twee dagen verdelen: één dag voor bacteriewerk en een tweede dag om ons te concentreren op fytoplankton.
Set up for metabolomics. (photo: Gian Lu Dado)
We tellen het fytoplankton en zijn populatie direct na bemonstering en na een incubatietijd van 24 uur bij het licht en de temperatuur waar de monsters vandaan komen. Zodra we klaar zijn om de monsters 24 uur te laten incuberen, gaan twee teamleden van de laboratoriumcontainer naar de monsterincubator met lichtdichte rugzakken met 48 flessen van 1 liter met monsters. Het lijkt wel alsof we op avontuur gaan! We naderen het einde van de cruise en het avontuur van het analyseren van de honderden monsters begint net.
Door alle krachten van onze verschillende disciplines binnen SEALINK te bundelen, hopen we de ontbrekende schakel te ontrafelen van hoe natuurlijke processen en menselijke invloed een impact hebben op mariene rifsystemen en specifiek op het onzichtbare rijk van microben.
The team. (photo: Corina Brussaard)
17 januari 2024 - Leven op het randje
Door Furu Mienis
De hoogste berg op Curaçao is 372 meter hoog, maar het eiland is ook een onderwaterberg met indrukwekkende hellingen die tot meer dan 1200 meter diep gaan. Met het camerasysteem dat we aan boord van de Pelagia hebben, kunnen we deze diepe hellingen verkennen die te diep zijn om te duiken. Er wordt een vast camera-systeem gebruikt, bestaande uit een naar beneden en een naar voren gerichte camera die zijn gemonteerd in een frame met veel licht, aangezien het licht onder de 200 meter diepte langzaam verdwijnt.
Cold-water corals and sponges growing on a cliff in the deep sea around Curacao. (photo: NIOZ)
Het camerakader zit vast aan een Kevlar-kabel en wordt met een constante snelheid en op een constante hoogte boven de zeebodem achter het schip gesleept. Via optische vezels in deze kabel kunnen we live zien wat er op de zeebodem gebeurt. Maar een heel klein deel van de diepzee (7%) is door mensen bekeken, dus we ontdekken steeds nieuwe plekken. De video's geven ons een idee van de topografie onder water, het type substraat en alle megafauna die daar leeft.
De geologie van de hellingen is erg wisselend, variërend van steile kliffen met hard substraat tot zachte sedimentvlaktes. In deze verschillende omgevingen zien we ook heel verschillende soorten. Op zacht sediment komen we vaak zee-egels, squat lobsters en zeekomkommers tegen. Op hard substraat zien we meer en diverser leven, zoals diepzeekoralen, sponzen en crinoïden. Deze soorten hebben een hard substraat nodig om zich te vestigen, maar ook sterke stromingen om ze te voorzien van voedseldeeltjes die ze uit de waterkolom filteren.
Sea urchins are commonly observed in soft sediment areas (photo: NIOZ)
Daarom maken deze soorten vaak riffen op richels en kliffen. Omdat ze 3D-structuren maken die uit de zeebodem steken, trekken ze ook veel andere soorten aan, zoals vissen, waardoor er hotspots van biodiversiteit in de diepte ontstaan. Tijdens onze video-onderzoeken zien we helaas dat ook de diepzee wordt beïnvloed door wat mensen doen. We hebben veel afval gevonden dat door mensen is gemaakt, vooral plastic, flessen en blikjes. Tegelijkertijd komen we ook op plekken waar we mooie en verrassende momenten meemaken, zoals wanneer er ineens een dumbo-octopus of haai uit het donker tevoorschijn komt of wanneer we oude waterflessen van heel lang geleden zien.
Human imprint in the deep sea. (photo: NIOZ)
15 januari 2024 - Van ondiep naar diep
Door Lennart de Nooijer
Het grote doel van ons Sealink-project is om te snappen hoe vervuiling en andere dingen vanaf het land de ondiepe, tropische riffen rond Curaçao beïnvloeden. We moeten niet alleen uitzoeken wat en hoeveel er vanaf het land naar de kustwateren wordt gebracht, maar ook hoe lang vervuilende stoffen en voedingsstoffen in de buurt van de ondiepe koraalriffen blijven. Koraalriffen merken misschien niet veel van vervuiling als er sterke stromingen zijn die de schadelijke stoffen wegvoeren en vervangen door vers open oceaanwater.
Om te begrijpen hoe de open oceaan de koraalriffen beïnvloedt, gebruiken we de RV Pelagia om biologische, fysische en chemische parameters van het zeewater in kaart te brengen (zie vorige en volgende blogs). Vanaf het land hebben we verschillende bemonsteringscampagnes gedaan door te duiken. Er is echter een verschil tussen wat we vanaf het land en vanaf zee kunnen doen. Daarom gebruiken we een zodiac om halverwege de Pelagia en de kust te gaan om monsters te nemen van de ontbrekende waterdieptes. Hiervoor moet een klein team elke ochtend in de boot springen (niet letterlijk) en naar de rand van het rif varen om draagbare apparaten te laten zakken om de temperatuur, het zuurstofgehalte en de waterdiepte boven deze riffen te meten. Er worden ook monsters van het water zelf genomen om de hoeveelheid en het type antropogene stoffen, de geochemie en de biologische productiviteit in deze wateren te bepalen.
The RIB (Rigid Inflatable Boat) carrying four men and women to the shallow reefs. (photo: René Kramer)
De boot wordt bemand door twee bemanningsleden die zorgen voor het varen en twee wetenschappers: één neemt monsters van het water voor chemische parameters (voedingsstoffen, koolstofgehalte) en één neemt monsters voor biologische parameters, waaronder typische markers voor menselijke activiteit (pesticiden, geneesmiddelen, cosmetica). Om te kijken of het rif deze chemicaliën echt opneemt of afgeeft, nemen we monsters op verschillende dieptes, net zoals we dat doen met de CTD-roset van de Pelagia op alle diepere stations. Met de RV Pelagia kunnen we diepere dieptes bereiken om de achtergrondkenmerken van het open oceaanwater te bepalen, zonder invloed van het land en de sterkte van de stromingen. Op deze manier nemen we monsters van een volledig transect van 10 m waterdiepte tot meer dan 1000 m waterdiepte. Een beperking van deze bemonsteringsstrategie zijn de ruwe omstandigheden aan de noordkant van het eiland. Met overwegend oostenwind in deze regio is de zuidoostelijke kust relatief goed beschut, terwijl de noordkust van Curaçao altijd wordt geteisterd door brekende golven. Dit maakt het onmogelijk om met de kleine boot monsters te nemen, maar de ondiepe koraalriffen die we bestuderen, bevinden zich dan ook vooral in het zuiden...
The edge of the shallow reef where the water color changes from light to dark, there is a steep so-called ''drop of''. (photo René Kramer)
10 januari 2024 - Het leeft!
Door Vesna Bertoncelj & Floran Brinkman
Op 4 januari zijn we vertrokken vanuit de haven van Willemstad. De dagen daarvoor waren we druk bezig met het klaarmaken van onze spullen, het binnenhalen van de laatste instrumenten en het inrichten van onze werkplekken aan boord. Dit schip wordt bijna drie weken lang ons huis, kantoor en lab, zonder dat we iets kunnen kopen als we iets kapotmaken of vergeten zijn in te pakken. Vloeibare stikstof? Check. Genoeg batterijen voor de frames die we gaan gebruiken? Check. 20 verschillende soorten buisjes, 10.000 flesjes en 35 potloden? Check.
At the coast of Willemstad. (photo: NIOZ)
The famous floating bridge of Willemstad that allows pedestrians go from one half of the city center to the other, opened for our 70 meter-research vessel and off we went into the Caribbean Sea. Under a pleasant afternoon sun and surrounded by flying fish, we set off to our first sampling station. This is done by a so-called CTD device, that measures the Conductivity (from which you can derive the salt content), Temperature and Density of the seawater. It also measures oxygen, chlorophyll content and light, by the way and can be lowered from a cable and measure all these parameters as the device goes down towards the seafloor. It is also equipped with 24 bottles that can be closed at chosen depths so that we can collect seawater at specific depths. We will do so all around Curaçao to map chemical and biological characteristics (and perhaps see the influence of the urban development on the island). After a round of testing all equipment and instruments, we are finally ready for our sampling campaign!
Different teams within the scientific crew are focusing on their own aspect of the marine environment. Our task specifically, is to measure the currents around the island. This is important as the open ocean-water movement may carry nutrients from afar to the coast of Curaçao and at the same time may remove (polluted) waters from the near-shore zone. To accurately map these currents (speed as well as direction), we use the so-called ADCP that is mounted to the bottom of the ship. This instrument sends out acoustic waves and records the returned waves: the Doppler effect that modulates the returned waves allows calculating the flow velocities and directions underneath the boat.
The first few days we have been busy analyzing the data and optimizing the settings of the profiler to get the best results. Gladly, we found out that the signal of the ship-mounted multibeam caused interference on our ADCP-readings. The multibeam sends out high-frequency sounds to determine the distance to the bottom of the seafloor. Now we have a better signal and started to record the current speed and directions over night at a few locations south of the island. This means we have to be up overnight sometimes to check up on the instrument. In between checking we can enjoy the stars and the night at sea. Later in this expedition we will cover the northern half of Curaçao to get a full picture of the interaction between the open ocean and the coastal environment and thereby the coral reefs, of the island.
Left: Night view with Willemstad and the moon in the background. Right: Evening from the ship (photo: NIOZ)
Hoe interessant en belangrijk dit ook is, het betekent wel dat we veel tijd achter onze laptops zitten en soms wat van de meer ‘filmische’ activiteiten missen. Een ander team bekijkt video-opnames van de zeebodem. Soms, als we op onze gegevens wachten, kunnen we helpen met het classificeren van de opnames.
Op de zeldzame momenten dat we het niet druk hebben, is het geweldig om naar buiten te gaan en te genieten van de warmte, de zon en de wind. Buiten staan en kijken hoe instrumenten worden ingezet met een prachtige zonsondergang op de achtergrond is een onvergetelijk gezicht. Het is een geweldige ervaring om deel uit te maken van deze expeditie en we kijken erg uit naar de komende dagen om te zien welke prachtige zeedieren en stromingen ons te wachten staan.