Stel je de bodem van de diepzee voor als een tuin die altijd in het duister gehuld is. Of beter nog, een pikdonker bos, met verschillende boomlagen en dieren die in en rond die bomen leven. Met die vergelijking proberen mariene biologen het beeld weg te nemen dat de diepzeebodem een levenloze vlakte is. Want hoewel mensen niet kunnen zien wat zich daar afspeelt, is de bodem een rijk natuurgebied.
In dat ‘bos’ zijn sponzen de bomen, zegt Erik Wurz, sponzenspecialist bij Wageningen University & Research. „Andere dieren kunnen zich in sponzen verschuilen, ze kunnen hun eieren erin leggen of ze kunnen erop klimmen om voedsel te vangen dat zich hoger in de waterkolom bevindt”, vertelt hij in een videogesprek vanaf het Kroatische eiland Krk, waar hij studenten lesgeeft in wetenschappelijk duiken. „Sponzen maken de zeebodem driedimensionaal en vormen zo de verbinding met de waterlagen erboven. Het zijn de ingenieurs van het ecosysteem.”
Mysterieuze ingenieurs, dat wel. Daarin schuilt voor een deel de aantrekkingskracht voor een mariene bioloog als Wurz. „Sponzen behoren tot de oudste meercellige dieren op aarde. Ze zitten heel eenvoudig in elkaar, maar toch begrijpen we ze nog niet. Steeds ontdekken we weer onverwachte dingen. Zo is recent gebleken dat sponzen in de Noord-Atlantische Oceaan zich over de zeebodem bewegen. Hoe, daar hebben we geen idee van. Ze hebben immers geen poten, of zintuigen, of zelfs maar een zenuwstelsel.”
Een andere reden waarom sponzen in de belangstelling staan, is hun grote rol in het ecosysteem, die van boomlaag in het bos. Sponzen geven de voedselketen een kickstart, zo omschrijft Wurz het. Ze eten bacteriën, virussen en suikers die ze uit het water filteren. Hun poep en de lichaamscellen die ze verliezen zijn voedsel voor wormen en brokkelsterren – een stekelhuidig dier uit de klasse van de slangsterren, die verwant zijn aan zeesterren. De wormen en brokkelsterren worden weer gegeten door vissen en die weer door grotere vissen, zeezoogdieren of mensen.
Sponzen zijn dus een goed beginpunt voor onderzoek naar de mogelijke ecologische gevolgen van diepzeemijnbouw, een industrie in wording. In miljoenen jaren oude afzettingen op de diepzeebodem lonken metalen als koper, kobalt, nikkel, mangaan, ijzer en zink, waar door de energietransitie extra grote vraag naar is. Die metalen zijn afkomstig uit heetwaterbronnen, die water van zo’n 400 graden Celsius uitspuwen. Door contact met het koude zeewater slaan de zwavelhoudende mineralen neer, met daarin diverse waardevolle metalen. Daar vormen zich zogeheten zwarte schoorstenen, soms metershoog. Mijnbouwbedrijven werken aan de technologie om dit gesteente met onderwaterrobots af te zagen en dan met schepen aan land te brengen. Daar kunnen de metalen verwerkt worden in groene technologie, zoals de accu’s van elektrische auto’s.
:format(webp)/s3/static.nrc.nl/wp-content/uploads/2024/07/04095954/data117696294-f310cf.jpg)
Commercieel interessant
Noorwegen wil het eerste land ter wereld worden dat diepzeemijnbouw mogelijk maakt. In januari gaf het parlement goedkeuring aan een plan van de regering om een gebied van 280.000 vierkante kilometer, met een waterdiepte tussen 100 en 4.000 meter, open te stellen voor verkennend onderzoek en later mogelijk exploitatie. Het gaat dan om de sulfideafzettingen rond de heetwaterbronnen en om mangaankorsten, afzettingen van mangaan op rotsen. In dit gebied, dat gelegen is tussen Spitsbergen, het Noorse vasteland, Groenland en IJsland, moet het Noors Offshore Directoraat nu de locaties aanwijzen die commercieel interessant zijn.
Wetenschappers en natuurorganisaties waarschuwen dat de ecologische gevolgen niet te overzien zijn, omdat de diepzee ook voor de wetenschap in hoge mate onontgonnen terrein is. Welke soorten er leven en wat hun interactie is, is moeilijk te onderzoeken, aangezien de diepzee donker is, met een enorme waterdruk. Wat er gebeurt als robots daar stofwolken met metaaldeeltjes gaan verspreiden is al helemaal onbekend, omdat de technologie nieuw en nog nauwelijks in de praktijk getest is.
Wurz onderzocht met collega’s uit Wageningen en de Universiteit van Bergen voor het eerst hoe twee soorten reageren op blootstelling aan sediment dat vrijkomt bij het mijnen van de sulfide-afzettingen: de sponzensoort Geodia barretti, die veel voorkomt in de Noord-Atlantische Oceaan, en een brokkelster die in de nabijheid van deze sponzen leeft. De resultaten vielen een stuk negatiever uit dan verwacht.
Na drie weken in een aquarium, waarbij elke drie minuten water werd ingespoten met daarin deeltjes van een fijngemalen sulfide-afzetting, kampten 5 van de 21 sponzen met weefselsterfte. Aan de buitenkant waren ze bedekt met een laag bruine drab, binnenin waren ze zwart uitgeslagen. Ze bevatten tien keer meer ijzer en koper dan de dieren in de controlegroep. Voorafgaand aan het experiment hadden de sponzen tien maanden in ‘schoon’ zeewater doorgebracht. Ook in die periode trad bij sommige dieren weefselsterfte op, maar gedurende het experiment was dat tien keer zoveel. De vijf sponzen in de controlegroep bleven hun helderwitte zelf.
De brokkelsterren ging het nog slechter af. Alle 24 dieren stierven een langzame dood. Een voor een lieten hun vijf armen los – de naam brokkelster komt van het feit dat deze makkelijk afbreken – tot alleen de middenschijf overbleef. Wurz: „Het was dramatisch om ze elke dag te zien lijden. Op het eind lagen ze daar zonder te kunnen bewegen.”
:format(webp)/s3/static.nrc.nl/wp-content/uploads/2024/07/04095955/data117998249-a5ac63.jpg)
:format(webp)/s3/static.nrc.nl/wp-content/uploads/2024/07/04095956/data117998243-81fa70.jpg)
Foto’s Wageningen University
Mangaanknollen
„Vooral de bevindingen over de brokkelsterren zijn heel verrassend”, zegt Tanja Stratmann, onderzoeker bij het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee en niet betrokken bij de Wageningse studie. „En wat meer is: ik vermoed dat ze niet alleen van toepassing zijn op de situatie in Noorwegen, maar ook op het mijnen van mangaanknollen.”
Stratmann doelt op een andere vorm van diepzeemijnbouw, die centraal staat in het internationale debat over diepzeemijnbouw, omdat de benodigde technologie het verst gevorderd is. De Internationale Zeebodemautoriteit, die diepzeemijnbouw in internationale wateren moet reguleren, staat onder druk van mijnbouwbedrijven om snel de voorschriften uit te vaardigen waaronder zij kunnen beginnen met de exploitatie van de Clarion-Clipperton-Zone, een zeegebied tussen Mexico en Hawaï. Op 4.000 meter diepte liggen daar keien die grote hoeveelheden mangaan, kobalt, nikkel en koper bevatten. Wetenschappers en een groeiend aantal overheden dringen aan op uitstel, totdat er meer bekend is over de ecologische gevolgen.
„Brokkelsterren komen ook in de Clarion-Clipperton-Zone overvloedig voor”, zegt Stratmann. „De chemische samenstelling van mangaanknollen is weliswaar iets anders dan die van de massieve sulfide-afzettingen, maar dit onderzoek is een goed begin.”
Het experiment beantwoordt ook veel vragen nog niet. Zo is onbekend wat de grootte van de deeltjes wordt die zal vrijkomen bij het mijnen. De onderzoekers gebruikten hiervoor de grootte van de deeltjes uit de enige bekende verkennende operatie op het gebied van massieve sulfide-afzettingen, die van het later ter ziele gegane bedrijf Nautilus Minerals in de Bismarckzee bij Papoea-Nieuw-Guinea. Ook is nog onbekend in hoeverre de metaaldeeltjes giftig zijn voor de sponzen en brokkelsterren. En het is onbekend hoe ver de deeltjes zich zullen verspreiden, en wat dus een veilige afstand tot de sponzen zou zijn.
Daarnaast is er natuurlijk het verschil tussen de situatie in het lab en die op de zeebodem. De Geodia barretti is een echte ‘laboratoriumrat’, zegt Wurz, omdat hij wijd verspreid is over de Noord-Atlantische Oceaan en leeft op dieptes variërend van 30 tot meer dan 2.500 meter. De sponzen in het experiment waren afkomstig uit zo ondiep mogelijk water, zo’n 200 meter, om vooral het drukverschil met de labsituatie te minimaliseren. „De opstelling in het lab in Bergen was erg goed”, zegt Stratmann. „Het is knap dat ze de sponzen bijna een jaar in leven hebben weten te houden.”
Het is afwachten of dit onderzoek wordt meegenomen in de afwegingen van de Noorse regering. Die schrijft op haar website dat delven alleen wordt toegestaan als de industrie aantoont dat dit „duurzaam en verantwoord” kan. Wurz trekt echter in twijfel of de onderzoeksmethodes van de industrie toereikend zullen zijn.
„Dit onderzoek is heel duur. Er zijn onderwaterrobots nodig om de sponzen van de zeebodem te halen en grote schepen die maar een paar keer per jaar uitvaren. Het kost jaren om als onderzoeker een plaats op zo’n schip te bemachtigen. Veel mijnbouwbedrijven beschikken zelf over deze middelen. Het probleem is dat er altijd een risico zal blijven dat de data die zij publiceren niet kloppen of niet volledig zijn, omdat het onderzoek niet onafhankelijk is uitgevoerd. Zo verliep het bijvoorbeeld bij de impact assessment die Nautilus Minerals publiceerde. Daar is achteraf heel veel kritiek op gekomen van wetenschappers die er fouten, lacunes en misinterpretaties in ontdekten.”
Ze zijn de plaats waar het leven op aarde is ontstaan
Nog voordat de eerste mijnbouwbedrijven hun onderzoeksresultaten aan de Noorse regering hebben voorgelegd, is er al veel kritiek op het besluit om het gebied bij Spitsbergen open te stellen. Het Noorse Milieuagentschap maakte bezwaar in de consultatiefase die voorafging aan het besluit, maar werd genegeerd. Volgens het agentschap bevatte de impact assessment van de regering „kennishiaten” en was die vooral gebaseerd op de vraag waar de meest lucratieve plekken op de zeebodem te vinden zijn. In mei begon het Noorse Wereldnatuurfonds een rechtszaak tegen de staat om het besluit ongedaan te maken.
Wat Wurz betreft is duurzame diepzeemijnbouw uitgesloten. „Ik denk dat duurzaam betekent dat de hulpbronnen die je verwijdert ook weer kunnen teruggroeien. Deze sulfide-afzettingen zijn gedurende miljoenen jaren ontstaan. Die zullen niet zijn teruggegroeid voordat de mensheid deze planeet verlaten zal hebben. Zwarte schoorstenen zijn een habitat voor bacteriën, krabben en mosselen. Ze zijn de plaats waar het leven op aarde is ontstaan, uit de warmte en de chemische elementen die ze uitstoten. Dat weten we inmiddels, maar ze hebben ook nog veel geheimen. We moeten dus meer onderzoek doen voordat we besluiten deze bouwwerken te verpulveren.”
Het voorbehoud van de Noorse regering, dat er niets gebeurt als het niet duurzaam kan, wekt weinig vertrouwen bij de bioloog. „Ik denk dat het niet erg realistisch is om te denken dat een grote operatie als deze ook weer kan worden afgeblazen.”
