Deze tekst gaat over plankton. Nadat is uitgelegd wat plankton is komen twee belangrijke biologische processen in zee aan de orde: primaire productie en daarmee samenhangend de voorjaarsbloei. Dan volgt er een deel over de belangrijkste fytoplanktongroepen in de Noordzee. Tot slot worden de voedselketen in zee en de gevolgen van eutrofiëring (teveel aan voedingsstoffen) behandeld.

Wie zomers vaak naar zee gaat heeft het misschien wel eens gezien: een dikke schuimlaag die het strand bedekt. Waar komt dat schuim vandaan? In eerste instantie denk je aan een vrachtschip met wasmiddel dat is vergaan. Maar met zeepsop heeft het niets te maken. De veroorzaker van het schuim is een plantaardig algje dat de naam Phaeocystis draagt.

Plantaardig plankton noemt men ook wel fytoplankton. Het zijn ééncellige organismen die (een deel van) hun leven vrij zwevend in het water doorbrengen en die chlorofyl bevatten. Sommige soorten vormen kolonies, andere leven zelfstandig. Het fytoplankton is erg belangrijk omdat het aan de basis staat van al het leven in zee. Het fytoplankton is namelijk in staat om fotosynthese uit te voeren (zie kader). Dierlijke organismen kunnen geen fotosynthese uitvoeren. Ze kunnen alleen groeien door planten of andere dieren te eten. Zonder fytoplankton zouden er geen schelpen, vissen en andere zeedieren bestaan.

Er zijn ongeveer 500 fytoplankton soorten geïdentificeerd in de Noordzee, maar lang niet alle soorten zijn goed beschreven. Met het blote oog zijn ze niet zichtbaar. Pas onder een microscoop of binoculair kun je ze goed bekijken. De grootste fytoplanktonsoorten zijn niet groter dan een millimeter, de kleinste zijn kleiner dan een duizendste millimeter. Het fytoplankton wordt meestal ingedeeld naar grootte. Deze indeling is gebaseerd op de maaswijdte van het planktonnet waarmee de algen worden verzameld. Zo heb je picoplankton (< 0,005 mm), nanoplankton (0,005-0,020 mm) en microplankton (>0,020 mm).

Net als andere planten heeft fytoplankton licht voor de fotosynthese nodig om te groeien. Er is alleen voldoende licht aanwezig in de bovenste waterlaag. Hoe troebeler het zeewater, hoe dunner deze waterlaag. In kustwater is het meeste licht op 1 meter onder het wateroppervlak al verdwenen, maar in helder oceaanwater dringt er nog licht door op een paar honderd meter diepte.

Behalve licht heeft het fytoplankton bepaalde voedingsstoffen nodig om te groeien. Stikstof en fosfaat zijn de belangrijkste voedingsstoffen.

Deze figuur laar zien hoe diep het zonlicht in verschillende soorten oceaanwater doordringt. Fytoplanktongroei is alleen mogelijk in de eufotische zone (het meest rechtse deel van de figuur). De Noordzee is veel troebeler dan oceaanwater. Daarom is de eufotische zone (eu betekent ‘goed’ in het Grieks) in de Noordzee veel smaller en houdt ze vaak al een paar meter onder het wateroppervlak op.

 Om het zonlicht te absorberen bevat het fytoplankton speciale pigmenten. Het belangrijkste pigment in het fytoplankton is chlorofyl-a. Ook enkele andere pigmenten, zoals chlorofyl-b, chlorophyl–c en fucoxanthine, zijn in staat om lichtenergie te absorberen. Pigmenten geven het fytoplankton een karakteristieke kleur.

Net als landplanten zijn algen primaire producenten. Primaire productie is de vorming van organische stof door fytoplankton uit anorganische stoffen, zoals kooldioxide en water. Bij dit proces ontstaat zuurstof. De chemische formule voor dit proces is:

Naast kooldioxide en water nemen de algen kleine hoeveelheden van andere stoffen op, zoals fosfaat, nitraat en kiezel, en sporenelementen zoals ijzer en mangaan. De suikers die bij de primaire productie ontstaan worden door de algen voor een deel omgezet in eiwitten en vetten.

In de winter bevat het zeewater weinig fytoplankton. Dat komt omdat er in de winter te weinig licht is voor het fytoplankton om te groeien. In het voorjaar is er wel genoeg licht. In het voorjaar is het zeewater bovendien goed door elkaar gemengd. Daardoor bevat de bovenste waterlaag voldoende voedingstoffen voor het fytoplankton om te groeien.

Door deze twee factoren neemt de hoeveelheid fytoplankton in het voorjaar plotseling heel snel toe. Het zeewater bevat dan vaak miljoenen algencellen per liter. De zee krijgt door de grote hoeveelheid algen een typische kleur (‘groene soep’). Daarom noemt men dit verschijnsel de voorjaarsbloei.

De drie belangrijkste fytoplanktongroepen in de Noordzee zijn diatomeeën, coccolithoforen en dinoflagellaten. Diatomeeën hebben een kiezelskelet. Ze hebben meestal een geelbruine kleur doordat ze het pigment fucoxanthine bezitten. Diatomeeën spelen een belangrijke rol in de primaire productie. In het voorjaar vormen ze (met een aantal andere algensoorten) de voorjaarsbloei in de Noordzee. Het zeewater bevat dan miljoenen diatomeeën per liter. De voorjaarsbloei van diatomeeën eindigt als de hoeveelheid in het zeewater opgeloste kiezel (= silicaat) te laag wordt.

Een andere fytoplanktongroep met een stevige wand zijn de Coccolithoforen. Het pantser van Coccolithoforen bestaat uit kalkplaatjes. Het zijn ééncelligen met één of meer zweepharen (flagellen). Met behulp van deze zweepharen bewegen de algen zich voort.

De derde fytoplanktongroep bestaat uit dinoflagellaten. Dinoflagellaten hebben twee flagellen waarmee ze kunnen zwemmen. Net als diatomeeën kunnen dinoflagellaten in de zomer heel talrijk worden. Sommige dinoflagellaten scheiden giftige stoffen af. Schelpdieren, bijvoorbeeld mosselen, die zich voeden met deze soorten krijgen het gif binnen. Als je zulke mosselen eet kun je last krijgen van maagdarmstoornissen en zelfs verlammingsverschijnselen. Mosselvergiftiging treedt vooral op als het een tijd lang erg warm is in de zomer.

Het fytoplankton staat aan de basis van het leven in zee. De hoeveelheid fytoplankton bepaalt namelijk de hoeveelheid voedsel die er voor de andere organismen beschikbaar is. Een deel van het fytoplankton wordt opgegeten door zoöplankton, in het water zwevende diertjes. Het dierlijk plankton wordt gegeten door kleine visjes en die worden op hun beurt gegeten door grotere vissen etc. Ook komt een deel van het fytoplankton terecht op de zeebodem, waar het wordt geconsumeerd door onder meer wormen en schelpdieren. Die worden vervolgens weer gegeten door krabben en platvissen etc. Zo’n reeks van organismen die elkaar opeten noem je een voedselketen. Bij elk stapje in de voedselketen gaat er grofweg 90 procent van de energie verloren.

Grote vissen eten kleine vissen, luidt het gezegde. Kort samengevat is dit het principe van de voedselketen in zee. Een voedselketen laat zien hoe de energie van het ene niveau in de keten wordt doorgegeven aan het volgende niveau. De efficiëntie is erg laag: slechts één tiende van de energie is beschikbaar voor het volgende niveau. De rest gaat verloren in de vorm van bewegingsenergie en warmte. Uit 1 kilo kleine visjes ontstaat dus niet 1 kilo grote vis!

Rivieren als de Rijn en de Maas voeren plantenvoedingsstoffen (nutriënten) als nitraten (=stikstof) en fosfaten (=fosfor) naar zee. Deze stoffen zitten bijvoorbeeld in wasmiddelen en mest. De hoeveelheid nutriënten in de rivieren is de afgelopen decennia sterk toegenomen. Hierdoor is ook het nutriëntengehalte in de Noordzee de afgelopen vijftig jaar meer dan verdubbeld. De hoeveelheid fytoplankton is door al die voedingsstoffen sterk toegenomen. Dit verschijnsel heet eutrofiëring.

Soms zitten er zoveel nutriënten en algen in het zeewater dat er extreme situaties ontstaan. Het zeewater groeit bijna helemaal ‘dicht’ met algen. Als de algen doodgaan zakken ze naar de bodem, waar ze door bacteriën worden afgebroken. Hiervoor is zuurstof nodig. Door de grote hoeveelheid algen ontstaat er in het water een tekort aan zuurstof en soms zelfs zuurstofloosheid. Vissen en bodemdieren als schelpen en wormen kunnen daar niet tegen en sterven in zo’n situatie massaal. Ook bloeien er door de overmaat aan voedingsstoffen giftige algensoorten op. Het wordt dan bijvoorbeeld gevaarlijk om in zee te zwemmen of bepaalde schelpdieren te eten.

In sommige delen van de Noordzee leidt eutrofiëring tot grote problemen. Meestal is dat in de buurt van de kust. Midden op zee is de invloed van eutrofiëring beperkt.

1. Leg uit waarom er alleen fytoplankton kan groeien in de bovenste waterlaag van de Noordzee. Welke factoren spelen nog meer een rol bij de groei van fytoplankton?
2. De grafiek hieronder toont de jaarcyclus van een diatomeeënsoort (dikke lijn) en een dinoflagellaat (dunne lijn). Op de y-as het aantal planktoncellen per liter zeewater, op de x-as de maanden van het jaar (januari t/m december). Verklaar het verloop van de grafiek. Welke gebeurtenis vindt plaats op het tijdstip dat de grafiek een piek vertoont?

4. Geef een voorbeeld van een voedselketen in zee.
5. Leg uit waarom eutrofiëring vooral in de zomer een probleem vormt.