Temperatuurmetingen in een intergetijdengebied
Om de effecten van wisselende temperaturen op de bodemecologie beter te begrijpen, monitoren we sinds 2020 de bodemtemperaturen op slikken in de Oosterschelde (afbeelding 1). Met speciaal ontworpen temperatuurloggers (zie foto) worden continu metingen gedaan op verschillende dieptes en op locaties met uiteenlopende droogvalpercentages.
Afbeelding 1. Onderzoeklocaties met een transect van verschillende droogvalduren (sinds 2020), met in oranje de onderzoeklocaties met HZ/ NIOZ (sinds 2024).; de driehoekjes zijn relevante meetpunten van de watertemperatuur uit het meetnet van Rijkswaterstaat.
Zo wordt geregistreerd hoe de bodem opwarmt en afkoelt onder invloed van zoninstraling, luchttemperatuur, waterstroming en droogvalduur. Metingen op de Roggenplaat en bij de Oesterdam in de zomer van 2020 leverden meteen veel inzichten op. Tijdens een sterke hittegolf in augustus stegen bodemtemperaturen op 3 centimeter diepte tot 35°C (zie afbeelding 2), en bleek de warmte door te dringen tot 10 centimeter, waar temperaturen van 30°C bereikt werden. Temperatuurextremen waren er op beide locaties vooral op plekken met een langere droogval, maar opvallend was dat het verloop van de temperatuur bij kortere droogval duidelijk hoger bleek op de Oesterdam (afbeelding 2). Dit lijkt vooral te komen door de hogere omringende watertemperaturen, naast (mogelijk) lokale karakteristieken van het sediment (bijvoorbeeld slibgehaltes). Het onderzoek laat zien dat vergelijkbare locaties binnen hetzelfde systeem toch heel verschillende omgevingen kunnen vormen, waarbij bodemdieren op de ene plek mogelijk al bij een relatief korte droogval worden blootgesteld aan hittestress, terwijl dat op een andere locatie alleen bij langere droogval gebeurt.
Metingen in latere jaren bevestigden dat temperatuurpieken in de bodem afhangen van meerdere factoren, en dat deze elk jaar weer heel andere condities kunnen opleveren voor soorten. In de relatief koele en natte zomer van 2021 werden nauwelijks extreme bodemtemperaturen gemeten. In 2022 was er een mildere hittegolf waarbij de temperaturen relatief gematigd bleven, ondanks hoge luchttemperaturen. Zowel 2023 als 2024 kenden geen officiële hittegolven, maar wel enkele warme momenten. Ook toen liepen de temperaturen niet zo hoog op als in 2020.
Afbeelding 2. Tijdens de hittegolf in augustus 2020 warmde het sediment op beide locaties dagelijks sterk op (getrokken lijnen), maar de temperaturen bij kortere droogval waren bij de Oesterdam duidelijk hoger (vgl. de onderbroken lijnen). Achtergrondkleuren: grijs = de maximale temperatuur bij KNMI-weerstation Wilhelminadorp; blauw = gemiddelde dagelijkse watertemperatuur net buiten de Oosterscheldekering (= RWS-meetpunt dichtste bij Roggenplaat); rood = gemiddelde dagelijkse watertemperatuur bij Marollegat (= RWS-meetpunt dichtste bij de Oesterdam).
Hoe reageren bodemdieren op hogere temperaturen?
Het verband tussen temperatuurverloop en ecologische effecten is complex. Hoe werken sterk wisselende temperaturen in op de tolerantielimieten van soorten? Niet alleen de hoogte van de temperatuur, maar ook de duur van de blootstelling speelt een rol, en beide kunnen in intergetijdengebieden sterk variëren. Bovendien worden veel onderzoek naar temperatuureffecten op bodemdieren uitgevoerd in sublitorale opstellingen (die nooit droogvallen), waarbij soorten niet blootgesteld worden aan de grote temperatuurvariaties in een intergetijdengebied. Opstellingen waarbij droogval wel voorkomt, hebben niet altijd de temperatuuropbouw die in het veld gemeten wordt (duur en hoogte). Hierdoor ontbreekt er nog veel informatie over de effecten van blootstellingen in een sterk wisselend systeem en kunnen standaard tolerantiegrenzen niet altijd eenvoudig worden toegepast op soorten van getijdensystemen.
Toch kunnen, met de nodige nuances, wel vergelijkingen worden gemaakt tussen gemeten temperaturen en resultaten uit eerder onderzoek. Zo werden tijdens de hittegolf van augustus 2020 op sommige locaties meerdere dagen sedimenttemperaturen van boven de 35°C gemeten, ruim boven de temperatuur waarbij volgens eerder onderzoek sterfte bij kokkels kan optreden. Ook tijdens eigen lab-experimenten was te zien dat kokkels bij een nabootsing van de hittegolf van 2020 massaal stierven, terwijl condities die meer leken op de mildere hittegolf van 2022 veel minder sterfte opleverden. Verder heeft eerder onderzoek langdurige blootstelling van kokkels aan gematigde temperaturen (20-29 °C) in verband gebracht met mogelijk ingrijpende sublethale effecten, zoals groeivertraging en uitputting van de energiereserve.
Veldexperiment met kokkels en tapijtschelpen
Omdat overlevingsexperimenten geen volledig beeld gaven van de ecologische schade van (extreme) warmte in intergetijdengebieden, doen we sinds 2021 op droogvallende platen een veldexperiment op droogvallende platen in de Oosterschelde. Daarin volgen we de gezondheid en overleving van twee schelpdierensoorten door de zomer heen. Gekozen is voor de inheemse kokkel (Cerastoderma edule), een sleutelsoort en voedselbron voor veel vogels, en de uitheemse Filipijnse tapijtschelp (Ruditapes philippinarum), een geïntroduceerde soort die inmiddels wijdverspreid is en een vergelijkbare niche lijkt te vervullen als de kokkel. Door regelmatig monsters te nemen in kwadranten, worden de conditie-index (een maat voor vleesgewicht en vitaliteit van schelpdieren) en de overleving op de slikken gevolgd. Dit veldonderzoek levert hopelijk inzichten op in zowel sublethale effecten (verslechtert de conditie bij langdurig warme bodems?) als lethale effecten (treedt sterfte op tijdens of na hittepieken?). Daarbij spelen ook andere invloeden mee, zoals voedselbeschikbaarheid. Daarom is de combinatie van metingen en experimenten essentieel.
Uitbreiding naar andere systemen
De verkregen inzichten tot nu toe, vooral dat het verloop van bodemtemperaturen zo sterk kan verschillen van locatie tot locatie, maken duidelijk hoe belangrijk metingen in het veld zijn. Daarom zijn in 2024, in samenwerking met onderzoeksinstituten NIOZ en Hogeschool Zeeland, de temperatuurmetingen uitgebreid, in de Oosterschelde maar ook in de Westerschelde (zie afbeelding 1) en de Waddenzee. Dit maakt het mogelijk om de invloed van lokale factoren als watertemperatuur en sedimenttype in kaart te brengen. Het uiteindelijke doel is om te kunnen voorspellen waar en wanneer hoge temperaturen zullen optreden in intergetijdensystemen in de verschillende kustwateren. Ook vormen de gemeten temperaturen een basis voor toekomstig labonderzoek naar soortspecifieke toleranties.
Klimaatverandering: invloed op patronen & toekomstscenario
Volgens de KNMI-scenario’s zullen hittegolven in de toekomst frequenter en langduriger worden. Extreme hittegolven zoals in 2020 zullen waarschijnlijk vaker voorkomen. Dit zal vooral effect hebben op de opbouw van temperatuurextremen van hooggelegen platen en andere gebieden met hoge droogvalduren. Maar ook het vaker voorkomen van mildere hittegolven kan leiden tot hogere stress voor soorten. Sinds 1980 is de watertemperatuur in zowel de Noordzee als in Nederlandse kustwateren gestegen. Uit ons onderzoek blijkt dat het temperatuurverloop duidelijk locatieafhankelijk is, vooral bij lagere droogvalduren, waarbij vermoedelijk hogere watertemperaturen meespelen. Een toekomstige stijging van watertemperaturen of het vaker voorkomen van mariene hittegolven (periodes met abnormaal hoge watertemperatuur) kunnen leiden tot een hogere blootstelling aan middelhoge temperaturen, met name lager in het intergetij.
Andere soortensamenstelling
Hittestress kan mogelijk leiden tot een verschuiving van soorten. Uit zowel veldstudies, literatuur en experimenten blijkt dat de Filipijnse tapijtschelp goed bestand is tegen blootstelling aan hoge temperaturen. Deze soort heeft daarmee een duidelijk concurrentievoordeel in een warmer wordend klimaat. Op de langere termijn zou dat op droogvallende platen kunnen leiden tot habitatverlies en daarmee afname van kokkels en toename van de tapijtschelp. Vergelijkbare veranderingen zijn mogelijk ook te verwachten bij andere soorten die gevoelig zijn voor temperatuurstress. Een dergelijke verschuiving kan belangrijke gevolgen hebben voor het bredere ecosysteem, met name voor vogelsoorten die foerageren op de slikken en sterk afhankelijk zijn van getijgebonden bodemdieren.
Beleid en beheer
De waargenomen temperatuurverschillen tussen locaties en jaren laten duidelijk zien dat monitoring van droogvallende platen essentieel is. De standaardmetingen van water- en luchttemperatuur zijn niet voldoende. Gericht meten, bij verschillende droogvalduren en op verschillende locaties, draagt bij aan het begrip van de effecten van temperatuurstress op ecosystemen en soorten. Met dergelijke data wordt het ontwikkelen van voorspellende modellen mogelijk. Die kunnen helpen om kwetsbare plekken, of impactvolle hittemomenten, vroegtijdig in beeld te brengen. Als beheerders deze factoren meenemen in voedselbestandschattingen, kunnen ze beter anticiperen op risico’s voor bodemdieren en de voedselvoorziening van vogels.
Bij ontwerp en inrichting van intergetijdengebieden is het belangrijk om de locatiespecifieke verschillen mee te nemen. Bij zulke ‘nature-based solutions’ worden veranderingen niet tegengegaan maar zo gefaciliteerd dat dit het natuurbehoud ten goede komt. Bij suppleties bijvoorbeeld bepalen keuzes van het type sediment, droogvalduur en precieze locatie (verversingtijd en de resulterende watertemperatuur) in hoge mate hoe sterk de thermische belasting zal zijn. Temperatuurmonitoring geeft ook inzicht in de mate waarin lokale veranderingen in bodemdiergemeenschappen worden veroorzaakt door klimaatverandering, en in welke mate door andere stressoren. Dat is belangrijk bij het beoordelen van de effecten van inrichtingsmaatregelen of andere ingrepen. Daarnaast is het belangrijk om de robuustheid en veerkracht van het ecosysteem te versterken. Variatie in habitats en soorten verkleint de kans dat alles tegelijk uitvalt bij extreme omstandigheden. Deze aanpak sluit aan bij de vier pijlers van veerkracht uit de Programmatische aanpak Grote Wateren van het Rijk (PAGW): diversiteit, dynamiek, connectiviteit en waterkwaliteit.
Intergetijdengebieden krijgen te maken met steeds extremere temperatuurwisselingen. Uit metingen in de Oosterschelde blijkt dat bodems bij hittegolven zeer warm kunnen worden. Omdat door klimaatverandering dit soort hitte-extremen waarschijnlijk vaker zal voorkomen, onderzoekt Wageningen Marine Research samen met partners deze temperatuurpatronen en hoe bodemdieren hiermee omgaan. Metingen wijzen uit dat temperaturen in de bodem sterk in tijd en ruimte variëren. Voor de interpretatie van de ecologische effecten van warme temperaturen en hittegolven blijkt vooral het onderscheid tussen lethale effecten en sublethale effecten (ofwel conditieverslechtering) belangrijk.
Hamer, Alicia et al. (2023). Hittestress bij schelpdieren op intergetijdenplaten van de Oosterschelde in 2021 en 2022 (Heat stress in shellfish on intertidal flats of the Eastern Scheldt in 2021 and 2022). Yerseke: Wageningen Marine Research.
https://doi.org/10.18174/640397
Domínguez, Rula et al. (2021). Contrasting Responsiveness of Four Ecologically and Economically Important Bivalves to Simulated Heat Waves. Marine Environmental Research 164 (February 2021): 105229. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2020.105229
KNMI (2023). KNMI’23 klimaatscenario’s voor Nederland (KNMI’23 climate scenarios for the Netherlands). De Bilt, KNMI publication 23-03.