Samenwerkende kennisinstituten: "Biomonitoring kan sneller, betrouwbaarder en goedkoper"

<p>Aan verplichte monitoring van waterlichamen volgens de Europese Kaderrichtlijn Water worden in Nederland jaarlijks tientallen miljoenen euro’s uitgegeven. Het bepalen van de biologische waterkwaliteit gebeurt aan de hand van doelorganismen. Hun aan- of afwezigheid is voor waterbeheerders een indicatie over de status van het waterlichaam. “Aan de huidige manier van monitoren kleven wel nadelen”, zegt Berry van der Hoorn, projectleider bij Naturalis. “Behalve dat het uitzoeken en determineren van monsters tijdrovend is, gaat het om routinewerk dat wordt uitgevoerd door experts. Dat is geen gewenste combinatie. Voor het identificeren van soorten is veel specifieke kennis nodig. Het niveau van die kennis is niet bij elke waterbeheerder gelijk. Daarom kun je de resultaten van verschillende waterschappen niet altijd met elkaar vergelijken. Bovendien loopt het aantal soortenexperts in ons land terug. Het wordt hoe langer hoe meer duidelijk dat er op dit vlak iets moet gebeuren.” Op deze inhoudelijke kant van biomonitoring valt dus veel winst te behalen. Daarnaast noemt KWR-projectleider Michiel Hootsmans nog een belangrijk punt. “De afgelopen jaren is hard gewerkt aan het opstellen van meetlatten om op grond van soortenlijsten een kwaliteitsscore te kunnen geven. Een soort rapportcijfer voor het betreffende waterlichaam. Dat cijfer is het eindpunt van de systematiek van de Kaderrichtlijn Water. Terwijl het voor de waterbeheerders juist daar begint. Als je een onvoldoende scoort, wat moet je dan precies doen om de kwaliteit van het water te verbeteren? Zonder het stellen van een juiste diagnose kun je daar geen antwoord op geven.”</p> <p><img alt="" src="/uploads/images/ckeditor/83415_Hootsmans_Michiel_IMG_2029.jpg" style="height:400px; width:400px" /><br /> <em>Michiel Hootsmans</em></p> <p><strong>Knelpunten oplossen</strong><br /> De geconstateerde knelpunten in biomonitoring hebben in de samenwerking tussen Naturalis en KWR geleid tot twee sporen van onderzoek. Allereerst gaat het om het DNA-barcoderen van waterorganismen: een objectieve, reproduceerbare methode voor soortherkenning. “Naturalis is dé autoriteit op het gebied van taxonomische kennis over de Nederlandse flora en fauna”, zegt Hootsmans. “Daarom vindt KWR hen hierin de aangewezen partner.” Analoog aan de streepjescode op boodschappen in de supermarkt, is DNA-barcodering bedoeld om soorten aan de hand van een specifiek stukje DNA te herkennen. Wereldwijd wordt op uniforme wijze aan DNA-barcodering van soorten gewerkt. Onontbeerlijk voor de methode zijn correct geïdentificeerde organismen waarvan het DNA afkomstig is, benadrukt Van der Hoorn. “Als kennisinstituut op het gebied van biodiversiteit is het de taak van Naturalis om soortenkennis te verankeren. Dat gebeurt in de vorm van onze collectie, maar ook door middel van databanken met gegevens die van de collectie zijn afgeleid. We brengen versnipperde kennis samen die nu is verspreid over een netwerk van specialisten. We ontwikkelen en onderhouden de databanken en maken ze beschikbaar. Het <em>unique selling point</em> van de manier waarop wij monitoringstechnieken willen verbeteren zit in het mobiliseren, vastleggen en toepassen van netwerkkennis. Daarmee werken we toe naar concrete antwoorden op de problematiek van waterbeheerders. Bovendien levert de analyse van watermonsters met DNA-technieken vanwege de tijdwinst een substantiële besparing op. Al met al kan biomonitoring sneller, betrouwbaarder en goedkoper.”</p> <p><img alt="" src="/uploads/images/ckeditor/MS1Kx_kMbpR_DNA-alpha-Helix-Model.jpg" style="height:422px; width:300px" /><br /> <em>DNA Alpha-Helix model</em></p> <p><strong>Leren van elkaar</strong><br /> Voor Naturalis zit de meerwaarde van samenwerking met KWR in het stellen van betrouwbaarheidsgrenzen, vindt Van der Hoorn. “KWR beschikt over beproefde methodieken om met zekerheid te kunnen zeggen of een soort al dan niet in het water aanwezig is. Voor organismen zoals ziekteverwekkende micro-organismen is dat vanwege gezondheidsrisico’s essentieel. We willen hierin van hen leren.” Ook de manier waarop KWR met praktische kennis opereert naar stakeholders en de internationale markt is voor Naturalis interessant. “Naturalis is van oudsher een kennisinstituut met een sterke poot in fundamenteel onderzoek”, aldus Van der Hoorn. “Daarin zijn we aan het veranderen. We willen producten gezamenlijk met KWR ontwikkelen en op de markt brengen.” Als mogelijke weg hiertoe noemt Hootsmans het internationale samenwerkingsplatform Watershare®, opgericht door KWR. “Naturalis is net als KWR lid van Watershare®. Dit platform biedt de mogelijkheid om kennis te verpakken in praktische tools. Met deze valorisatie zijn we anderen van dienst in het bedienen van hun klanten in watergerelateerde vraagstukken.”</p> <p><img alt="" src="/uploads/images/ckeditor/YD6CJ_Berry.jpg" style="height:600px; width:400px" /><br /> <em>Berry van den Hoorn</em></p> <p><strong>Diagnosetool</strong><br /> Het tweede spoor waarmee het onderzoek van KWR en Naturalis bijdraagt aan de innovatie van biomonitoring betreft een ecologische vertaling van biodiversiteitsgegevens. Michiel: “Waterbeheerders willen aan de hand van een soortenpallet conclusies kunnen trekken hoe ver ze van een bepaalde streefwaarde verwijderd zijn. Uitgaande van een bepaalde doelgemeenschap met een bijbehorende ecologische kwaliteit, willen ze de diagnose kunnen stellen van de toestand waarin een waterlichaam verkeert. Net als een dokter die de oorzaak van koorts bij een patiënt vaststelt. Alleen met zo’n diagnose kunnen waterbeheerders besluiten aan welke knoppen ze wel of niet moeten draaien.” Ontwikkeling van de diagnosetool voor besluitvorming en beleid is gebaseerd op het in kaart brengen van de kenmerken van soorten. “Het gaat hierbij om ecologische responscurves”, licht Van der Hoorn toe. “We kijken welke omstandigheden optimaal zijn voor planten en dieren om ergens te leven. Elke soort heeft voor elke conditie een optimum. Leg je die curves van een bepaalde plek naast elkaar, dan kun je uitspraken doen over de mate waarin deze voldoet aan de eisen. Daarnaast kijken we ook naar biologische kenmerken van soorten, bijvoorbeeld of het filteraars zijn, of juist grazers. In welke mate zij zich verspreiden, of welke voorkeur ze hebben voor de ondergrond. Als biodiversiteitsinstituut vindt Naturalis dat de tool naast beheerdoelen ook natuurdoelen moet nastreven. Het moet bijdragen aan schoner water, een betere leefomgeving voor plant en dier. Na een duidelijke diagnose laten wij het verder los. Welke maatregelen hier eventueel op volgen is het terrein van de waterbeheerders.”</p> <p><strong>DNA Waterscan</strong><br /> Bovengenoemde sporen vinden hun weg in een overkoepelend samenwerkingsproject van KWR en Naturalis: DNA Waterscan. Dit project wordt met 1,2 miljoen euro privaat gefinancierd door het Gieskes Strijbis Fonds. Twee aanpalende projecten, gefinancierd door TKI Watertechnologie, beogen onderzoek naar de afzonderlijke hoofdstromen van DNA en ecologie te versterken. “Ik verwacht dat we binnen vier jaar uitkomen op een <em>proof of principle</em>”, zegt Michiel. “Een prototype gebaseerd op praktijkgegevens, waarmee we aan de hand van DNA-barcodering voor een of meer watertypen uitspraken kunnen doen over de ecologische waterkwaliteit, afgezet tegen de streefsituatie. Voordat het zover is, moeten we nog wel wat obstakels uit de weg ruimen. Bijvoorbeeld uitzoeken hoe je kunt voorspellen hoe watersystemen zich vanuit een huidige situatie naar een streefsituatie ontwikkelen.” Maar dat niet alleen. “Uitdaging is ook de ontwikkeling van een draagvlak door eindgebruikers”, vult Van der Hoorn aan. “Daarom zijn we van begin af aan in gesprek met waterschappen en STOWA, het kenniscentrum van waterbeheerders. De watersector werkt natuurlijk al met indicatoren voor ecologische waterkwaliteit. Maar we merken wel dat iedereen ervan is doordrongen dat DNA een steeds belangrijkere rol gaat spelen in soortherkenning. Tegelijkertijd ligt de techniek buiten het bereik van velen. De interpretatie van soortgegevens is zelfs nog lastiger. Men kijkt dan ook geïnteresseerd toe wat het gaat worden.”</p> <p><img alt="" src="/uploads/images/ckeditor/ZfThr_image002.jpg" style="height:267px; width:400px" />  <img alt="" src="/uploads/images/ckeditor/Lmoac_image003.jpg" style="height:266px; width:400px" /><br /> <em>DNA barcodering   > Beeld Naturalis</em></p> <p><strong>DNA-sporen in water</strong><br /> Uit een eerste TKI project is gebleken dat DNA-sporen in water (slijm, huidcellen, uitwerpselen) bruikbaar zijn om de aanwezigheid van waterkevers en waterwantsen aan te tonen. Soortenlijsten die met environmental DNA-analyse zijn opgesteld of door morfologische identificatie van dieren in hetzelfde water, zijn vergelijkbaar. Vervolgonderzoek moet duidelijk maken of de eDNA-methode ook een goede indicator is voor biomassa.</p> <p>Meer informatie over de TKI Watertechnologie-projecten over <a href="http://www.tkiwatertechnologie.nl/project/identificeren-van-edna-t-b-v-inzicht-in-aquatische-biodiversiteit/">DNA</a> en <a href="http://www.tkiwatertechnologie.nl/project/dna-watersystem-scan-reference-tool/">ecologie</a>.</p> <p>Auteur: Manon Laterveer-de Beer</p>