De zich snel ontwikkelende offshore windindustrie op de Noordzee geeft aanleiding tot bezorgdheid over de impact op het mariene milieu, inclusief de effecten op het functioneren van ecosystemen. In een doctoraatsonderzoek, gepromoot door de Universiteit Gent en het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen, bestudeerde Ninon Mavraki de voedselwebecologie van offshore windparken. De resultaten tonen aan dat deze wel degelijk invloed hebben op het lokale voedselweb, waarbij het voorkomen van organismen die op de turbines groeien de lokale beschikbaarheid van primaire producenten (fytoplankton) licht vermindert, terwijl ze tegelijk een belangrijke voedselbron vormen voor bepaalde vissoorten. Bovendien werd het belang van erosiebeschermingslagen rond windturbines in dit proefschrift benadrukt. Deze worden gekenmerkt door een hoge complexiteit van het voedselweb, de aanwezigheid van ongewervelden die een breed scala aan voedselbronnen exploiteren, en van vissoorten die gedurende langere tijd in het gebied blijven om zich te voeden.
Om aan de groeiende vraag naar duurzame energie te kunnen voldoen, ontwikkelt de offshore windindustrie zich snel in de Noordzee. Aangezien de installatie van offshore windturbines betekent dat er kunstmatige harde substraten op de zachte ondergrond worden aangebracht, heeft de praktijk de potentie om veranderingen in het mariene milieu teweeg te brengen. Meerdere gewervelde en ongewervelde soorten koloniseren deze structuren. Deze veranderen niet alleen de lokale biodiversiteit, maar hebben ook invloed op het omringende milieu. Deze waarnemingen geven aanleiding tot vragen over de omvang en de mechanismen van deze effecten, inclusief de effecten op het functioneren van de ecosystemen.
In haar doctoraatsthesis onderzocht Ninon Mavraki de effecten van offshore windparken op het lokale voedselweb op twee niveaus: een gedetailleerde structuur van het voedselweb op een op zwaartekracht gebaseerde fundering in het Belgische deel van de Noordzee en een kwantificering van de lokale effecten op de primaire productiviteit en vissen. De koloniserende gemeenschappen en vissen werden bemonsterd langs de volledige dieptegradiënt van de fundering om inzichten te ontwikkelen in de in situ voedselwebstructuur, terwijl laboratoriumexperimenten met volledig gekoloniseerde PVC-panelen gedetailleerde ex situ observatie van de koolstofassimilatie door koloniserende soorten mogelijk maakten.
Voedselwebstructuur
In het eerste deel van de studie werd de structuur van het voedselweb van de koloniserende gemeenschappen langs de dieptegradiënt van een offshore windturbine, de erosiebeschermingslaag en het omliggende zachte substraat onderzocht. Hiervoor werd een stabiele isotopenanalyse uitgevoerd op de organismen die uit verschillende zones werden verzameld. Stabiele isotopen zijn alternatieve vormen van chemische elementen (in dit geval koolstof en stikstof) met verschillende molecuulgewichten die in de natuur worden aangetroffen. Hun analyse wordt gebruikt om de energiestroom door voedselwebben te traceren en de trofische niveaus (de plaats van elk organisme in een voedselweb) te bepalen.
De resultaten toonden aan dat de samenstelling van de gemeenschappen en de daarmee samenhangende voedselwebben structureel verschillen tussen de verschillende dieptezones. De grootste complexiteit werd gevonden bij de erosiebeschermende laag en het omliggende zachte substraat, waar organisch materiaal opstapelt. Een studie van de afzonderlijke soorten ondersteunde deze resultaten en toonde aan dat de organismen die in deze twee zones voorkomen een breder scala aan voedselbronnen benutten in vergelijking met de organismen die hoger op de turbine worden aangetroffen. De meeste onderzochte ongewervelde soorten bleken generalisten te zijn, met dieptespecifieke strategieën voor het gebruik van voedselbronnen. Daarbij werd zowel tussen als binnen de gemeenschappen een verdeling van de voedselbronnen gedetecteerd, wat bijdraagt tot het naast elkaar kunnen overleven van soorten binnen en over de dieptezones.
Koolstofassimilatie en primaire productiviteit
In het tweede deel van de studie werd de koolstofassimilatie door de koloniserende gemeenschappen gekwantificeerd. De resultaten gaven aan dat de mossel Mytilus edulis de hoogste koolstofopslag per eenheid van biomassa vertoonde, terwijl de lokale populatie van de amphipode Jassa herdmani als geheel de grootste hoeveelheid koolstof opsloeg. Deze soorten droegen het meest bij aan de lokale consumptie van de voorraad van de primaire producent (fytoplankton, of ‘plantaardig’ plankton), aangezien hun assimilatie ongeveer 97 % van de totale koolstofopslag door fauna bedroeg. De resultaten van dit experiment werden opgeschaald tot het totale aantal momenteel geïnstalleerde turbines in het Belgische deel van de Noordzee, wat leidde tot een geschatte 1,3% van de lokale jaarlijks beschikbare voorraad van de primaire producent die door M. edulis en J. herdmani wordt begraasd. Ook wanneer rekening wordt gehouden met de hoeveelheid koolstof die niet wordt geassimileerd door de zachte sedimentfauna als gevolg van het verlies van hun habitat door de installatie van offshore windturbines, suggereren de gegevens dat de totale koolstofassimilatie opmerkelijk toeneemt in aanwezigheid van offshore windturbines en hun kolonisatoren.
Vissen
Ook de voedingsecologie van vissen die worden aangetrokken door windparken op zee werd bestudeerd. Hiertoe werden analyses van de maaginhoud en stabiele isotopen uitgevoerd om de voedselsamenstelling van een selectie van overvloedig aanwezige vissoorten op respectievelijk korte en lange termijn te onderzoeken. Soorten die sterk geassocieerd zijn met de erosiebeschermingslagen, die leven op en/of nabij de basis van de windturbines (zeedonderpad Myoxocephalus scorpius, steenbolk Trisopterus luscus en Atlantische kabeljauw Gadus morhua), bleken deze kunstmatige riffen voor een langere periode als foerageerplek te gebruiken. Ze voeden zich hier met de talrijke en energierijke koloniserende soorten J. herdmani en Pisidia longicornis (glad porseleinkrabbetje). Het werd ook aangetoond dat de Horsmakreel Trachurus trachurus zich slechts af en toe voedt met de koloniserende fauna, waarbij de kunstmatige riffen tijdelijk worden gebruikt als oases van extra voedselbronnen. Deze dieetresultaten bevestigen de hypothese dat de lokale productie van deze soorten kan worden verhoogd. Voor pelagische (in de waterkolom levende) vissoorten kon deze stelling niet hard worden gemaakt. De Atlantische makreel Scomber scombrus bijvoorbeeld, leek geen gebruik te maken van de kunstmatige habitat van offshore windparken. De analyses voor deze soort wezen op een dieet op basis van zoöplankton.
Na de wetenschappelijk hoog-kwalitatieve en visueel zeer duidelijke presentatie van haar proefschrift ‘On the food-web ecology of offshore wind farms, the kingdom of suspension feeders’ (online en live gestreamd op YouTube vanwege Covid-19 beperkingen), kenden prof. dr. Steven Degraer en prof. dr. Jan Vanaverbeke (RBINS, UGent) en de leden van de Examencommissie (voorzitter: prof. dr. Ann Vanreusel, UGent; secretaris: prof. dr. Tom Moens, UGent) op maandag 18 mei 2020 met trots de titel van Doctor in Science – Marine Science toe aan Ourania (Ninon) Mavraki (voorheen Master in Marine Biology, University of Patras, Griekenland).
Proficiat Ninon!
