Hoeveel en welke vissen zwemmen er in onze Vlaamse waterlopen? Voor een antwoord op die vraag moeten biologen vissen vangen en tellen. Een nieuwe DNA-techniek maakt het een pak makkelijker. Een zakje water uit een rivier volstaat om te weten wat er onder het wateroppervlak leeft.
Voorjaar 2022 - het is nog vroeg, wanneer ik vertrek richting de Zwalmbeek. De zon komt maar pas op, en in het paarsrode ochtendlicht blinken de dauwdruppels aan het gras. Vandaag mag ik voor het eerst mee vissen met de collega’s van het INBO (Instituut voor Natuur- en Bosonderzoek). Zij struinen elke week door de grote beken en kleine rivieren verspreid in Vlaanderen, om de visbestanden op te meten.
We maken vandaag gebruik van elektrische afvangstapparatuur. Met korte stroomstoten worden de vissen tijdelijk verdoofd, waardoor ze makkelijk op te scheppen zijn. Nadat ze gewogen en gemeten zijn, plaatsen we de vis dan terug in de rivier. Een collega maakt me alvast enthousiast: ‘Het is als eendjes vissen op de kermis.’ Vol enthousiasme begin ik aan mijn dagtaak, maar keer op keer komen de netten leeg boven.
De teleurstelling is groot, want op een paar zwartbekgrondels na, vangen we die dag niks. De zwartbekgrondel is een kleine, olijfgroene bodemvis die via ballastwater van schepen vanuit de Zwarte en Kaspische Zee helemaal tot in onze wateren is gereisd. Deze uitheemse soort staat er ook om bekend om kleinere inheemse soorten te verdringen. Is dat wat hier is gebeurd? Of ligt het aan mijn vangsttechniek?
Foto onder. Bij traditioneel elektrisch vissen houden twee personen een net in het water waarlangs korte stroomstoten worden gegeven. Een derde persoon staat klaar om de vis op te vangen. Foto: Petra Vijncke
We besluiten om er een nieuwe, verfijndere techniek bij te halen: eDNA. De vissen laten namelijk sporen achter in het water. Versnipperde stukjes DNA die via slijm, schubben, uitwerpselen, sperma of eicellen in de waterkolom terechtkomen, het zogenaamde omgevings-DNA of eDNA. Op basis van dit eDNA kunnen we dus achterhalen welke vissoorten er in de rivier leven – zonder die vissen echt te hoeven zien.
Straffer nog, we hebben voldoende aan een liter water om alle vissen in een rivier in kaart te brengen. Door op verschillende punten in de rivier een waterstaal te nemen, en hieruit het eDNA te isoleren, kunnen we een inschatting maken van welke soorten zich onder het wateroppervlak schuilhouden. Het is alsof we in de lucht van een stad als Antwerpen zouden kunnen meten hoeveel mensen, katten, honden, duiven, cavia’s, ratten en muizen er leven. Het gebruik van eDNA is intussen een echte hype onder de biologen: je hoeft nu niet langer de hele waterloop ondersteboven te halen met netten, maar je hebt dus voldoende aan één enkel waterstaal.
Vissen zonder te vissen
‘Amai, jullie hebben vaak beet!’, is wat een nieuwsgierige voorbijganger roept wanneer ze ons reeds van op een afstand gadeslaat terwijl we waterstalen nemen. Met behulp van een lange stok, met op het einde een zakje bevestigd, nemen we water vanop de oever. Zo moeten we zelf het water niet in en lopen we niet het risico om eDNA van de ene naar de andere plek over te brengen, of om onze stalen te vervuilen met eDNA afkomstig van een vorige plek. De stok waarmee we aan de slag gaan, lijkt ook wel precies op een hengel, alleen halen we geen vis boven, maar zakjes water. Vervolgens filteren we dit water met behulp van een peristaltische pomp. Het eDNA blijft hierbij op een erg fijne filter kleven. We nemen dan enkel die filter mee naar het labo, waar we het eDNA verder onderzoeken.
In het labo, zijn er dan twee zaken die we kunnen bekijken. Een eerste manier is om in het eDNA op zoek te gaan naar één specifieke soort. Hierbij voegen we primers toe, specifieke korte stukjes DNA die er voor zorgen dat het eDNA aanwezig in het staal vermeerderd kan worden. Dit heet DNA amplificatie en gebeurt via een proces genaamd PCR (Polymerase Chain Reaction). Die primers kunnen zo gekozen worden dat ze een kenmerkend stukje DNA van een welbepaalde soort amplificeren. Met een techniek genaamd ‘ddPCR’ (droplet digital PCR), kunnen we inschatten hoeveel eDNA van die soort aanwezig is in het staal. Deze techniek werkt zo goed, dat we ze vandaag al inzetten om zeldzame soorten op te sporen in stilstaand water zoals poeltjes, en ook de vijver in jouw tuin. Ook soorten die heel verborgen leven en bijna nooit het daglicht zien, denk maar aan modderkruipers die zich schuilhouden in de sliblaag, vinden we zo terug.
Maar als we zo een eDNA staal nemen in een rivier, hoe lang geleden is die vis daar dan gepasseerd? Of hoe ver is het eDNA al verplaatst met het water in die rivier, sinds het losliet van de vis? Om hier een antwoord op te vinden, hingen we een leefnet met enkele vissen in de Barbierbeek, in Bazel. Op verschillende afstanden van dit net, namen we dan eDNA stalen. We ontdekten dat afhankelijk van de stroomsnelheid, we nog steeds een correcte inschatting kunnen maken van de hoeveelheid eDNA tot 300 meter verder van het net. Het eDNA breekt dan geleidelijk aan verder af en raakt ook stevig vermengd en verdund met het water van de rivier. Na 4 kilometer konden we wel nog minuscule hoeveelheden van dit eDNA aantreffen, en zo de aanwezigheid van die vissen ergens stroomopwaarts bevestigen, maar was het onmogelijk om in te schatten of dit van één of meerdere vissen afkomstig was.
Gezonde vis
Dit eDNA kunnen we ook op een tweede manier gebruiken, namelijk om te gaan kijken naar een hele gemeenschap van aanwezige soorten. We bekijken dan alle soorten wiens eDNA terug te vinden is in het staal. Hierbij is het wel nog moeilijk om een inschatting te doen van de hoeveelheid DNA en bijgevolg van de hoeveelheid vis in de waterloop.
Wanneer we de hoeveelheid gevonden DNA succesvol kunnen koppelen aan de hoeveelheid vis (in kilogram, bij benadering) in de waterloop, kunnen we dit ook echt op grote schaal gaan toepassen om de gezondheid van de Vlaamse waterlopen in kaart te brengen. Door meer te gaan inzetten op deze innovatieve opsporingstechniek, kunnen we werken naar een monitoring die gezond en duurzaam is voor het milieu én de vis: de onderzoekers hoeven het water niet meer in en de vis het water niet meer uit.
“Als een detective aan de slag: sporenonderzoek naar vissen”
Europa verplicht haar lidstaten om duurzaam met water om te springen. Om de watervoorraden en de waterkwaliteit in Europa veilig te stellen, dienen we om de 6 jaar te rapporteren over, jawel, onze visbestanden. De samenstelling van de visgemeenschap geeft ons namelijk cruciale informatie over hoe het gesteld is met de waterkwaliteit. Het doel is dan ook om deze nieuwe eDNA methode in tandem te gaan gebruiken met de traditionele visvangst, om zo een verfijnder beeld te krijgen van de gezondheid van onze visbestanden in soorten, aantallen maar ook in demografie (dus leeftijd en geslacht van de vis). Hiervoor is er nog heel wat werk aan de winkel. Toen ik enkele jaren geleden les volgde over de laatste moleculaire technieken, leek het gebruik van eDNA nog sciencefiction. Het gebruik van hengels, netten en elektrische apparatuur leek lange tijd de enige of meest gebruikte manier om te vissen. Maar daar komt nu dus in ijltempo verandering in met dit draadloos vissen naar eDNA.
Volg het onderzoek via https://www.vlaanderen.be/inbo/projecten/implementatie-edna-methodieken-voor-monitoring-visgemeenschappen-in-kader-van-de-krw
