Hengelen op de oceaanbodem

Zee-onderzoekers van het Noorse diepzee-onderzoeksschip G.O. Sars, zijn net terug van een twee maanden durende expeditie bij de Mid-Atlantische rug. Ze praatten na en demonstreerden hun onderzoeksmethoden tijdens een tocht door de Noorse fjorden.

HET IS MUISSTIL in de hut op het eerste dek. Maar een blik uit de patrijspoort leert dat we varen, en snel ook. ``We maken nu veertien knopen'', zegt kapitein John Johnsen even later op de brug. ``En toch hoor je bijna geen motorgeluid. Dat komt door de dieselelektrische aandrijving. Het schip produceert onder water 99 procent minder geluid dan conventionele onderzoeksvaartuigen. Het is onhoorbaar voor vissen op een afstand van meer dan 18 meter van het vaartuig. Dat maakt het uitermate geschikt om de visstand te inventariseren.''

De G.O. Sars, genoemd naar de eind-negentiende-eeuwse Noorse zee-onderzoeker Georg Ossian Sars, is een ultra-modern onderzoeksvaartuig. Het is net teruggekeerd van een onderzoeksexpeditie van twee maanden naar het diepzeeleven rond de Mid-Atlantische Oceaanrug. Van het leven in de diepzee is nog maar weinig bekend. In het grootste deel van de diepe oceanen heeft nog nooit een onderzoeker rondgekeken. Omdat de omstandigheden er bizar zijn het is er pikdonker waardoor er geen planten groeien, en de waterdruk loopt in de honderden atmosfeer geeft elk onderzoek bijna gegarandeerd nieuwe inzichten in het diepzeeleven.

De Mid-Atlantische Oceaanrug strekt zich uit als een langgerekte onderzeese bergketen en deelt de Atlantische Oceaan in twee helften. Het gebied bestaat uit vele rotsige bergen en diepe kloven. De meestal vlakke oceaanbodem is bijna 4.000 meter diep, maar ter hoogte van de Mid-Atlantische Rug rijst hij op tot tweeduizend meter diep, met `pieken' van 800 meter diep.

Mariene bioloog Odd Aksel Bergstad: ``De bestaande bodemkaarten van het gebied bleken bijvoorbeeld volstrekt onbetrouwbaar. Waar er volgens de kaart een diepe vallei had moeten zijn, was er plotseling een berg, en andersom. Het verschil tussen kaart en werkelijkheid kon wel oplopen tot duizend meter. We waren er gelukkig op voorbereid. Het schip is uitgerust met de nieuwste snufjes op het gebied van bodemkartering. Door eerst een uurtje heen en weer te varen, verkregen we een een gedetailleerde driedimensionale bodemkaart, waardoor we gericht op bepaalde plaatsen over de bodem konden vissen met sleepnetten en duikbootjes konden neerlaten.''

multibeamHet schip is voor deze prestatie uitgerust met een zogeheten `multibeam' echolood, dat een breed pad op de zeebodem in kaart kan brengen in plaats van alleen een dieptelijn recht onder het schip. Met behulp van geavanceerde software van het Noorse bedrijf Olex kan aan de hand van de multibeam-signalen direct een driedimensionale kaart van de zeebodem op het scherm worden verkregen. Van groot belang voor de onderzoekers tijdens de expeditie was ook dat het systeem informatie gaf over de hardheid van de bodem, rots of modder, en dat de trawlingnetten en de ROV's in real time op het scherm te volgen waren.

Het Olex-systeem is nog maar kort beschikbaar. Het bijzondere is dat de makers ervan alle data van de gebruikers verzamelen om een wereldwijde oceaankaart te maken en die gegevens vervolgens weer distribueren naar andere gebruikers. Hoe meer gegevens een gebruiker deelt, hoe meer informatie hij in ruil voor zijn openhartigheid terugkrijgt van Olex. Of het Mar-eco-project haar bodemgegevens van de Mid-Atlantische Oceaanrug zal doorspelen aan Olex is nog de vraag, aldus Jo Høyer, voorlichter van het Havforksningsinstituttet, het Noorse Institute for Marine Research (IMR) dat samen met de universiteit van Bergen eigenaar is van het schip. Er bestaat enige schroom, want de informatie zou gebruikt kunnen worden door vissers die het gemunt hebben op de kwetsbare ecosystemen van de diepzee.

Een jaar geleden kwam het 77,5 meter lange schip van de werf in het Noorse Kvinesdal. Het is speciaal toegerust voor het inventariseren van visbestanden, maar kan ook gebruikt worden voor bijvoorbeeld seismisch onderzoek in zee.

Het IMR nodigde een tiental buitenlandse journalisten uit voor een korte tocht met de G.O. Sars. Zo kunnen zij in de praktijk ervaren hoe het er aan toegaat aan boord van het onderzoeksschip, dat zojuist is teruggekeerd van een indrukwekkende onderzoeksexpeditie van twee maanden naar het diepzeeleven rond de Mid-Atlantische Oceaanrug. Een handvol van de onderzoekers die deelnamen aan deze Mar-eco-expeditie is aan boord gebleven om de journalisten te woord te staan. Het Mar-eco-project is een Europese tak van het wereldwijde onderzoeksinitiatief `Census of Marine Life', waarin onderzoekers in tien jaar tijd een groot deel van de nog onbekende biodiversiteit van de oceanen inventariseren.

De reis met journalisten gaat van Bergen naar Trondheim, een rustige tocht van twee dagen die voornamelijk door de Noorse fjorden zal voeren, slechts enkele malen onderbroken door korte doorsteekjes op de open oceaan. Het weer kan haast niet beter: een spiegelgladde zee en een aangename temperatuur van 25 graden aan dek.

In de bioscoopzaal aan boord laat Odd Aksel Bergstad een computerpresentatie zien met de hoogtepunten van de expeditie. Bergstad was expeditieleider tijdens het tweede gedeelte van de cruise. ``We hebben in totaal meer dan 80.000 monsters mee teruggebracht. De resultaten die we nu hebben zijn echter nog erg voorlopig. Hoewel het schip met onderzoekers weer veilig terug is in de haven is de fase van de veldstudie in feite nog niet voorbij. Met het analyseren van de tienduizenden monsters zijn we nog jaren bezig. In 2008 zullen we de balans opmaken van het Mar-eco-project. Maar waarschijnlijk is er dan nog steeds voldoende te onderzoeken aan het materiaal dat we nu verzameld hebben.''

Eén van de interessantste gebieden in het onderzoeksgebied was de Charlie Gibbs Breukzone, gelegen op 50 graden noorderbreedte, dezelfde breedtegraad als de zuidpunt van Ierland. Hier doorsnijden twee parallele diepe troggen de Mid-Atlantische Oceaanrug van oost naar west. Bergstad: ``De topografie van dit gebied is echt spectaculair, met diepten van 4.500 meter in het diepste kanaal tot de toppen van nabijgelegen zeebergen die op slechts 700 tot 800 meter diep liggen. Vlakbij de Charlie Gibbs Breukzone ligt ook het zogeheten Subpolaire Front, de plaats waar vlak aan de oppervlakte de scheiding valt tussen het koude water in het noorden en het relatief warmere en zoutere water in het zuiden. Juist op deze plek blijkt de biologische productie enorm. Even ten noorden van de Charlie Gibbs Breukzone bestond de grootste dichtheid aan garnalen en vlokreeftjes. Ook het aantal eitjes van roeipootkreeftjes was in dit gebied veel hoger dan elders langs de Mid-Atlantische Rug. Dit gegeven is erg belangrijk want deze diertjes vormen in de gehele oceaan de basis van devoedselketen.''

Ook voor andere onderzoekers aan boord van de G.O. Sars was de Charlie Gibbs Breukzone het walhalla. De Estse zeebioloog Andrey Gebruk, werkzaam aan het P.P. Shirshov Instituut voor Oceanologie in Moskou, was er tijdens de Mar-eco-expeditie op gebrand een onbekende diepzeeworm te vangen die hij een jaar eerder had waargenomen tijdens een bemande duik in de Charlie Gibbs Breukzone met het duikbootje Mir. ``We hebben hem vanuit de Mir alleen gezien, maar nu wilden we hem ook vangen. We hadden geen idee hoe algemeen die dieren zijn, dus op goed geluk lieten we een onbemand duikbootje naar beneden. En verdomd, we vonden het dier weer. Hij zag er iets anders uit dan de vorige keer, dus we zijn het er nog niet over eens of dit misschien weer een andere soort betreft.''

Het gaat om een oranjerode worm van zo'n 25 centimeter lang die leeft op 2000 meter en dieper. Het dier voedt zich met sediment, want op de beelden is te zien dat het een cirkelvormig modderspoor op de bodem achterlaat. Gebruk, expert op het gebied van ongewervelde zeedieren, is diep onder de indruk. ``Het lijkt een geheel nieuwe soort en mogelijk een nieuw fylum. Het dier lijkt nog het meest op eikelwormen, mariene wormen waarvan er maar een handvol soorten bekend zijn uit minder diepe wateren.''

Maar helaas, weer ontglipte het dier de wetenschap. Gebruk: ``Op de camerabeelden van het duikbootje zagen we duidelijk dat de worm door het vangnet van de bodem werd geschept. Maar eenmaal aan de oppervlakte bleek er weinig meer van over. Toen we zagen dat we alleen een slijmerige massa in het net hadden gevangen, hebben we dat teleurgesteld weggegooid. Achteraf stom natuurlijk, want we hadden op zijn minst kunnen proberen er nog DNA uit te isoleren. De volgende keer gaan we het proberen met een waterstofzuiger. We zullen hem krijgen.''

brandweerslangSoms hadden de onderzoekers meer geluk. Zoals die keer dat de CTD, een instrument dat de geleidbaarheid (zoutgehalte), temperatuur en diepte van het zeewater meet, 's morgens vroeg aan boord werd gehesen en er een meterslang wezen overheen hing, dat veel weg had van een felrode brandweerslang. Het bleek te gaan om een flink exemplaar van Pyrostemma spinosum, een manteldier. Het dier was onderweg aan het instrument blijven haken en werd zo bij toeval gevangen. De Amerikaanse bioloog Marsh Youngbluth van het Harbour Branch Oceanographic Institution kon zijn ogen haast niet geloven. ``In de dertig jaar dat ik al meega in het mariene onderzoek heb ik nog nooit zo'n gigantische Pyrosoma van dichtbij gezien.'' Uitgestrekt op het dek was het dier net iets langer dan Youngbluth zelf; 2 meter en tien centimeter.

``Journalisten willen altijd maar weer weten of wij nieuwe soorten hebben gevonden'', zegt Bergstad licht geërgerd. ``Maar eigenlijk is het daar nog te vroeg voor. Dat vergt namelijk veel meer systematisch onderzoek om daar zeker van te zijn. We denken wel twee nieuwe soorten pijlinktvissen te hebben ontdekt. Toevallig hadden we de wereldexperts op dat gebied aan boord, dus die konden dat met redelijke zekerheid zeggen. De rest komt nog.''

Tijdens de expeditie werd mogelijk een nieuwe soort hengelvis gevangen. Hengelvissen vormen één van de meest diverse groepen diepzeevissen. Er zijn op dit moment 157 verschillende soorten bekend en die verschillen onderling soms slechts in heel subtiele kenmerken. Bergstad: ``Het opgeviste exemplaar was helaas zwaar beschadigd, maar nog wel zo herkenbaar dat het tot het genus Lophodolos kon worden herleid. De vorm van de kopstekels en het lokorgaan (`het hengeltje') op zijn kop wijken af van die van bekende soorten. Het lokorgaan vormt een van de belangrijkste onderdelen waaraan soorten hengelvissen worden onderscheiden. Of het gevangen exemplaar daadwerkelijk een tot nog toe onbekende soort betreft, moet in de komende jaren blijken als onderzoekers de vis nauwkeurig vergelijken met museumexemplaren.''

Aan de expeditie zijn jaren van zorgvuldige planning voorafgegaan om verrassingen zoveel mogelijk uit te sluiten en om een representatief beeld van het gebied te krijgen. Vooraf hadden de wetenschappers drie grote interessegebieden aangegeven met daarin en daarbuiten een groot aantal `superstations', plaatsen waar volgens een vast protocol monsters werden genomen. ``We visten met drie maten sleepnetten; een klein net met een ingang van zes meter doorsnee, een standaardnet van twintig meter doorsnee en een uitzonderlijk groot net met een opening van 85 meter doorsnee. De ingang van het net is even groot als een voetbalveld en de gehele Eiffeltoren zou met gemak in het net passen. We hoopten er reuzenpijlinktvissen mee te vangen, maar die hebben we helaas niet gezien.''

Tijd voor een demonstratie. De G.O. Sars zal een bottomtrawl uitvoeren in een diep fjord. Op deze manier is ook honderden malen gevist op de Atlantische Oceaan. De bemanning is al druk bezig met de voorbereiding. Behoedzaam wordt het sleepnet te water gelaten, zodat het in de juiste positie achter het schip komt te hangen. Langzaam rollen de twee enorme katrollen met de tuidraden af. Op de brug stuurt de kapitein het net. Niet langer kijkt hij uit over de boeg, maar nu heeft hij plaatsgenomen achter een tweede instrumentenpaneel dat over het achterdek uitziet. Via een camera houdt hij in de gaten of het schip nergens tegenaan vaart, maar verder is zijn aandacht geheel gericht op het sleepnet. Via een uitgebreid arsenaal joysticks is het visgerei tot in detail te besturen. ``Het is belangrijk dat de mond van het net goed open blijft, en dat luistert heel nauw'', zegt kapitein Johnsen. En dan glimlachend: ``Maar op dit schip kan het natuurlijk ook volautomatisch. De computer neemt het dan over.''

Het net sleept twintig minuten over de bodem van het fjord, bijna 400 meter diep, geeft de sonar aan. ``Die korte tijd is voor ons genoeg'', zegt visserijbioloog Åsmund Bjordal. ``Wij willen niet veel vangen, maar slechts inventariseren wat er daar beneden leeft.''

Wat we gevangen hebben blijft spannend totdat het net aan de oppervlakte verschijnt. Het staat bol van de vis. Eenmaal binnenboord knoopt een van de bemanningsleden het touw los dat het net aan het uiteinde gesloten houdt; de vis stroomt als een grijze rivier over het dek. De vangst bestaat voornamelijk uit roundnose grenadier en blauwe wijting. Hier en daar zitten er haaitjes, roggen, zeesterren of zeekomkommers tussen. Ook is er een rabbitfish, een diepzeebewoner die zo wordt genoemd van vanwege zijn opvallende voortanden.

De onderzoekers sorteren de vangst geroutineerd. Benedendeks neemt een analiste alle gegevens van de vissen op. Ze weegt ze, meet de lengte, snijdt ze open en bepaalt de sekse en noteert de maaginhoud. Ook haalt zij met een pincet de zogeheten otolieten uit de vissenkop. Deze gehoorsteentjes bestudeert zij later onder de microscoop; net als de stam van een boom hebben otolieten jaarringen, zodat de leeftijd van de vis te bepalen is.

Bjordal: ``Met al deze gegevens kunnen we een betrouwbare schatting maken van de visbestanden en de jaarklassen. We verzamelen deze gegevens nu voor veertig van de tachtig beviste bestanden in de Noorse wateren. Zo stellen wij zelf de quota vast voor het volgende jaar. Je moet natuurlijk altijd zorgen dat je voldoende geslachtsrijpe vissen overhoudt.''

ringstructurenNet zoals nu met de echosounders van de G.O. Sars de bewegingen van het sleepnet 400 meter beneden ons nauwgezet te volgen zijn, waren tijdens de Mar-eco-expeditie ook de bewegingen van visscholen en zoöplankton in de diepzee goed op de monitor te zien. Dat leverde soms verrassingen op. De apparatuur detecteerde 5 of 6 duidelijk zichtbare ringstructuren in de verdeling van plankton, iets wat nog nooit eerder was waargenomen. De ringen hadden een hoogte van meer dan 500 meter en spiraliseerden soms tientallen kilometers in horizontale richting. Bergstad: ``Waarschijnlijk gaat het hier om grootschalige wervelingen in de oceaan, veroorzaakt door de stromingen rond de Charlie Gibbs Breukzone. Wij zagen ze een aantal keer op het scherm ten oosten van de Mid-Atlantische Rug in het noordelijke deel van ons studiegebied. De wervelingen kunnen zijn veroorzaakt door de topografie van de zeebodem in combinatie met zeestroming, waarbij mogelijk twee watermassa's op elkaar botsen. Dit soort grootschalige fysisch-biologische interacties zijn van fundamenteel belang voor de productie en reproductie van het leven in zee.''

In samenwerking met Schotse onderzoekers werden er ook speciale visvallen op de zeebodem gezet; metalen driepoten met in het midden lokaas en voorzien van een fotocamera. ``Daar beneden is het 3 graden Celsius, het is net een koelkast'', zegt Bergstad. ``De makreel die wij als aas gebruikten blijft er daarom dagenlang in perfecte conditie. Meestal hoefden we echter niet lang te wachten voordat er een aaseter op kwam dagen. Op de videobeelden konden we zien dat de makreel vaak een vrij algemene soort rattenstaart aantrok, Coryphaenoides armatus oftewel de abyssal grenadier. Soms gebeurde dat in ongelooflijk grote aantallen. Eén keer zagen we binnen een paar uur wel tien tot twaalf grenadiers rond de val krioelen. Blijkbaar is de oceaanbodem toch niet zo leeg als wij altijd gedacht hebben.''

Bemanning en onderzoekers verdrongen zich voor de beeldschermen als één van de twee onbemande duikbootjes, de Aglantha en de Bathysaurus, zogeheten ROV's (Remotely Operated Vehicles) naar beneden afdaalden. Deze vaartuigjes, voorzien van video- en fotocamera's en op afstand bestuurbare grijparmen en vangnetten, werden veelvuldig gebruikt tijdens de cruise. Ze leverden ongekende beelden van de diepzee en brachten ook een paar monsters van het dierenleven naar de oppervlakte.

Tussen de beelden die de ROV's naar de oppervlakte zonden, zagen de onderzoekers ook enkele onbekende lijnvormige sporen in het zachte sediment op de bodem van de diepzee, op iets meer dan 2000 meter diepte. Het ging om regelmatige patronen van gaten van ongeveer vijf centimeter in doorsnee die duidelijk moeten zijn achtergelaten door een dier. Maar welk? De onderzoekers zijn er niet achter gekomen. Bergstad: ``We hebben met onze ROV's wat naïef de sporen gevolgd in de hoop het dier te vinden. Ook hebben met de camera vergeefs in de gaten gekeken en gewacht tot er iets uit zou kruipen. Zonder resultaat: het blijft een mysterie.''