Onder het zeeoppervlak is een enorme onzichtbare wereld actief.
Miljarden microscopische organismen bewegen mee met het water, zetten zonlicht om in organische stof, scheiden zuurstof af en vormen voedsel voor de volgende schakels in het oceanische leven. Ze hebben geen oren, maar dat betekent niet dat het omgevingsgeluid onopgemerkt aan hen voorbijgaat.
Zelfs plankton bestaat binnen een gedeelde fysieke ruimte — te midden van stromingen, druk, licht, chemische signalen en watertrillingen.
Nieuw onderzoek heeft aangetoond: het laagfrequente gebrom van werkende offshore windparken kan processen binnen de natuurlijke planktongemeenschap veranderen. Na slechts 22 uur blootstelling begon het fytoplankton sneller te groeien en veranderde de zuurstofbalans van het water.
De oceaan reageerde op menselijk geluid daar waar wetenschappers nauwelijks een antwoord hadden verwacht.
Experiment in Noorse wateren
Het onderzoek werd uitgevoerd door een internationaal team onder leiding van Justine Courboulès en marien bio-akoesticus Ana Širović van de Noorse Universiteit voor Wetenschap en Technologie — NTNU. Aan het werk namen ook specialisten deel van de Universiteit van Montpellier, CNRS, Ifremer, het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen en de Universiteit van Hamburg.
Het project werd gefinancierd door de Onderzoeksraad van Noorwegen in het kader van het programma PURE WIND, dat gewijd is aan de impact van het geluid van offshore windenergie op ecosystemen.
Hoe het gebrom van een elektriciteitscentrale op zee nabootsen
De onderzoekers wilden het experiment zo dicht mogelijk bij de echte oceaanomgeving brengen. Daarom kweekten ze niet één laboratoriumsoort onder steriele omstandigheden, maar gebruikten ze een natuurlijke gemeenschap uit een kustlagune, inclusief fytoplankton en het zoöplankton dat zich daarmee voedt.
De monsters werden in experimentele containers geplaatst — microcosmos — die zich direct in de mariene omgeving bevonden. Vervolgens werden onder water echte opnames van een werkend offshore windpark afgespeeld.
Het experiment omvatte drie geluidsregimes:
- een controlegroep die alleen de natuurlijke achtergrond van de lagune hoorde — ongeveer 80 dB ten opzichte van 1 μPa;
- gemiddeld geluidsniveau — ongeveer 94 dB;
- verhoogd niveau — ongeveer 106 dB.
De blootstelling bestreek frequenties van 50 tot 2400 hertz en duurde 22 uur.
Onderwaterdecibels kunnen niet rechtstreeks worden vergeleken met de vertrouwde geluidswaarden in de lucht: in water wordt een andere referentiewaarde gebruikt en het geluid zelf plant zich anders voort. Daarom karakteriseren de genoemde getallen de verschillen tussen de experimentele omstandigheden, maar betekenen ze niet dat het plankton zich naast een bron bevond die qua luidheid vergelijkbaar is met huishoudelijke apparaten of een concert.
De wetenschappers maten de groeisnelheid van het fytoplankton, de intensiteit waarmee het door het zoöplankton werd gegeten en de verandering in de zuurstofconcentratie.
Wat er veranderde in 22 uur
In de groepen die werden blootgesteld aan de weergave van het geluid van een windturbinepark, groeide het fytoplankton statistisch significant sneller dan onder de controleomstandigheden.
Tegelijkertijd werd in het water een positievere zuurstofbalans waargenomen. De auteurs menen dat dit kan wijzen op een versterking van de primaire productie — het proces waarbij microscopische algen en cyanobacteriën licht gebruiken om organische stof te vormen en zuurstof af te scheiden.
De snelheid waarmee het zoöplankton het fytoplankton consumeerde, verschilde echter niet wezenlijk tussen de drie groepen.
Zo ontstaat een ongebruikelijk beeld: de productie van plantaardige biomassa veranderde, terwijl de consumptie ervan binnen het korte experiment ongeveer gelijk bleef.
Maar dit mag niet worden beschouwd als een bewezen voordeel van het geluid.
Een versnelde groei van één schakel kan de eerdere verhouding tussen processen verstoren. Als de productie en de consumptie van organische stof uiteen beginnen te lopen, kan dit op den duur invloed hebben op het zuurstofregime, de kringloop van voedingsstoffen, de helderheid van het water en de verdeling van energie in het voedselweb.
Voorlopig zijn dit slechts mogelijke gevolgen. Het werk toonde een kortstondige reactie, maar volgde niet wat die na weken, maanden of jaren zou opleveren.
Hoe plankton op geluid kan reageren
Het woord ‘hoorde’ is hier een beeldspraak.
Fytoplankton neemt geluid niet waar zoals een mens, een walvis of een vis. Maar geluid is een fysieke beweging: drukgolven en trillingen van waterdeeltjes. Ze kunnen rechtstreeks op microscopische organismen inwerken of de omstandigheden rondom hen veranderen.
Er zijn verschillende mogelijke mechanismen. Trillingen kunnen de vermenging van water beïnvloeden, het contact van cellen met voedingsstoffen, hun positie ten opzichte van licht, hun fysiologische toestand en de interactie tussen de leden van de gemeenschap.
Het nieuwe onderzoek stelt echter niet vast welk mechanisme precies de versnelde groei heeft veroorzaakt. Het registreert het feit zelf van een reactie van een natuurlijke gemeenschap op een bepaald kortstondig geluidsregime.
Om de causale keten te begrijpen zijn aanvullende experimenten nodig: met afzonderlijke soorten en gemengde gemeenschappen, met een verschillende duur van blootstelling, frequenties, signaalniveaus en omgevingsomstandigheden.
De basis van het oceanische leven
Fytoplankton is gemakkelijk over het hoofd te zien. Een afzonderlijke cel kan onzichtbaar zijn voor het blote oog, maar samen verrichten deze organismen werk van planetaire schaal.
Ze vormen de basis van talrijke mariene voedselwebben. Ze worden gegeten door zoöplankton, dat op zijn beurt voedsel wordt voor vissen, vogels en zeezoogdieren. Fytoplankton is betrokken bij de productie van een aanzienlijk deel van de zuurstof in de biosfeer en bindt koolstof, waarvan een deel na verloop van tijd naar de diepere lagen van de oceaan wordt overgebracht.
Daarom is een verandering in zijn groei geen klein verschijnsel dat beperkt blijft tot een experimentele bak. Het is een signaal over een mogelijke invloed op het begin van een keten waarvan veel grotere levensvormen afhankelijk zijn.
Eerder was onderzoek naar onderwatergeluid vooral gericht op walvissen, dolfijnen, vissen en andere dieren die geluid gebruiken om te communiceren, zich te oriënteren en voedsel te zoeken. Het nieuwe werk verruimt de vraag: wat gebeurt er als industrieel geluid organismen bereikt die geen vertrouwd gehoororgaan hebben, maar wel binnen dezelfde fysieke omgeving bestaan?
Groene energie heeft ook geluid
Mariene windenergie is noodzakelijk om de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen. Maar een ecologisch schonere energiebron wordt niet volledig onzichtbaar voor de natuur.
Vooral bouwwerkzaamheden kunnen luidruchtig zijn — bijvoorbeeld het heien van palen bij het plaatsen van turbinefunderingen. Maar ook reeds werkende installaties veroorzaken voortdurende laagfrequente trillingen: de rotatie van de bladen, de beweging van mechanismen en de vibraties van de constructie worden via de fundering doorgegeven aan het water en de zeebodem.
Het onderzoek bewijst niet dat mariene elektriciteitscentrales planktonische gemeenschappen vernietigen. Het beoordeelt ook niet een concreet bestaand windmolenpark in zijn geheel. De wetenschappers reproduceerden de opnamen ervan in een gecontroleerd microkosmos-experiment.
Maar het werk toont aan dat bij het ontwerpen van mariene energie niet volstaat alleen rekening te houden met zichtbare dieren. Onderwatergeluid kan zich door verschillende niveaus van het ecosysteem verspreiden, inclusief de microscopische basis ervan.
Misschien moeten toekomstige turbines niet alleen worden beoordeeld op de hoeveelheid geproduceerde energie, maar ook op de akoestische voetafdruk die ze in zee achterlaten.
Waaraan herinnerde de oceaan ons vandaag?
Eraan dat er in een levend systeem geen werkelijk kleine deelnemers en geen geïsoleerde invloeden bestaan.
De mens plaatst een turbine om de beweging van lucht in elektriciteit om te zetten. Het mechanisme veroorzaakt trillingen. De trillingen komen in het water. Het water geeft ze door aan microscopische cellen — en binnen de onzichtbare gemeenschap verandert de loop van het leven.
Zelfs het zachtste technologische gesuis wordt deel van de oceanische ruimte. Het voegt zich in de gezamenlijke partituur samen met de stromingen, de beweging van dieren, het geritsel van sedimenten en de natuurlijke trillingen van het water zelf.
De oceaan herinnerde ons eraan: elke door de mens geschapen technologie treedt in een relatie met het leven dat al bestaat. Daarom begint echte ecologische duurzaamheid niet alleen bij een schone energiebron, maar ook bij het vermogen om het antwoord van het hele systeem te horen — tot aan zijn kleinste bewoners toe.
Plankton heeft geen oren. Maar de oceaan gaf het ons geluid door — en het leven antwoordde met een verandering van zijn ritme.
