Kwallenbloei: waarom kwallen in zwermen verschijnen en hoe technologie daarop reageert
Op sommige zomerdagen verandert een rustige baai binnen enkele uren in een kom vol kwallen. Duizenden doorschijnende lichamen drijven dicht op elkaar, zwemmers worden gewaarschuwd, en visnetten raken verstopt. Dit verschijnsel heet kwallenbloei: een plotselinge, massale toename van kwallen in een beperkt gebied en een beperkte tijd. Het woord "bloei" komt, net als bij algenbloei, van de explosieve manier waarop de populatie groeit.
Een goede vergelijking is een tuin vol paardenbloemen die na een regenbui ineens overal opduiken: de zaadjes lagen al klaar, maar pas onder de juiste omstandigheden ontkiemen ze massaal. Bij kwallen werkt dat vergelijkbaar. Er ligt vaak al een verborgen "voorraad" aan jonge kwallen op de zeebodem klaar, en warmte, voedsel of rustig water kan die in korte tijd laten uitgroeien tot een zwerm van miljoenen dieren.
Wat is het precies?
Om kwallenbloei te begrijpen, moet je de levenscyclus van een kwal kennen. De meeste kwallen die wij kennen — de "medusa", het klokvormige dier met tentakels — zijn maar de helft van het verhaal. Daarvoor bestaat een poliepstadium: een klein, plantachtig diertje dat zich vasthecht aan een harde ondergrond, zoals een rots, een havenpaal of een oude scheepsromp.
Zo'n poliep kan zich, onder gunstige omstandigheden, ongeslachtelijk vermenigvuldigen door een proces dat strobilatie heet: hij snoert zichzelf op als een stapel bordjes en laat die bordjes een voor een los als jonge kwalletjes (ephyra's). Eén poliep kan zo tientallen kwalletjes produceren. Warmer water, meer voedingsstoffen in zee en minder concurrentie of predatoren kunnen dit proces versnellen, waardoor in korte tijd een enorme hoeveelheid kwallen tegelijk "afstoot".
Verschillende factoren spelen hierbij samen. Overbevissing haalt vissen weg die van kwallenlarven of van hetzelfde voedsel (zoöplankton) leven, waardoor er minder concurrentie is. Voedingsstoffen uit landbouw en riolering (eutrofiëring) zorgen voor meer plankton, het voedsel van kwallen. Kunstmatige structuren in zee — havens, windmolenfunderingen, olieplatforms — bieden extra hechtingsoppervlak voor poliepen die van nature weinig harde bodem hebben. En opwarming van het zeewater verlengt het seizoen waarin kwallen zich kunnen voortplanten.
Wat wil men ermee bereiken?
Onderzoekers en technologiebedrijven proberen kwallenbloei niet te "genezen" — het is een natuurlijk fenomeen dat al miljoenen jaren bestaat — maar wel beter te voorspellen en de schade ervan te beperken. Kwallenbloei is namelijk niet alleen een curiositeit voor strandgangers; het heeft concrete economische en technische gevolgen.
Kwallen kunnen de koelwaterinlaten van elektriciteitscentrales verstoppen, viskwekerijen vernietigen, visnetten onbruikbaar maken en toeristische kustgebieden ontsieren. Het doel van huidig onderzoek is drieledig: begrijpen waarom en wanneer blooms ontstaan, ze vroegtijdig detecteren met sensoren en satellieten, en systemen ontwerpen die er niet meer door verrast worden. Daarnaast onderzoekt men of kwallenbloei een signaal is van een dieper liggend probleem, zoals overbevissing of vermesting van zeeën, waardoor het bestuderen ervan ook helpt om de gezondheid van ecosystemen te monitoren.
Voorbeelden uit de praktijk
Een aantal bekende gevallen laat zien hoe groot de impact kan zijn. In de Zwarte Zee zorgde de per ongeluk geïntroduceerde Amerikaanse ribkwal (Mnemiopsis leidyi) eind jaren tachtig voor een ecologische ineenstorting: de soort at zoveel zoöplankton en viseieren dat de ansjovisvisserij in de regio grotendeels instortte, met grote economische gevolgen voor Turkije en omliggende landen.
In Japan en Korea veroorzaakt de reuzenkwal Nomura (Nemopilema nomurai), die tot twee meter breed en 200 kilo zwaar kan worden, sinds begin jaren 2000 periodiek enorme blooms in de Japanse Zee. Vissersnetten scheuren onder het gewicht en de vangst raakt vervuild met kwallenslijm.
Kerncentrales hebben herhaaldelijk moeten afschakelen door kwallen. Bekende voorbeelden zijn de Zweedse kerncentrale Oskarshamn (2013) en de Schotse centrale Torness (2011), waar massa's kwallen de koelwaterinlaten verstopten.
In de Middellandse Zee zorgt de paarse stekelkwal (Pelagia noctiluca) geregeld voor overlast op toeristische stranden in Spanje, Italië en Frankrijk, met pieken die samenhangen met warmere zomers.
In Zuid-Korea test het Korea Institute of Ocean Science and Technology (KIOST) sinds de jaren 2010 robotzwermen (JEROS, Jellyfish Elimination Robotic Swarm) die kwallen automatisch detecteren en met roterende messen versnipperen, met name rond havens en kustgebieden.
Hoe ver is de techniek?
Voorspellen wanneer en waar een kwallenbloei precies zal plaatsvinden, is nog altijd lastig. De levenscyclus van kwallen kent veel variabelen en poliepkolonies op de zeebodem zijn moeilijk op grote schaal in kaart te brengen. Toch is er duidelijke vooruitgang.
Satellietbeelden en drones worden inmiddels gebruikt om kleurverschillen en dichte concentraties aan het wateroppervlak te herkennen, gecombineerd met machine learning die op basis van waterttemperatuur, zoutgehalte en stromingspatronen probeert te voorspellen waar een bloei kan ontstaan. Onderwatercamera's met beeldherkenning kunnen kwallen automatisch tellen bij de inlaat van centrales, zodat operators tijdig kunnen ingrijpen met zeeffilters of aangepaste pompsnelheden.
Citizen-science-apps zoals Jellywatch verzamelen wereldwijd meldingen van zwemmers en duikers, wat helpt om patronen over jaren te herkennen. De belangrijkste beperking blijft echter dat we de verborgen poliepstadia op de zeebodem nauwelijks kunnen monitoren; ze zijn klein, verspreid en vaak onbereikbaar. Zolang dat een blinde vlek blijft, zal voorspelling van kwallenbloei eerder een kwestie van waarschijnlijkheden dan van zekerheden blijven.
Wie werken eraan?
Onderzoek naar kwallenbloei is sterk internationaal verspreid, met name in landen met een grote visserijsector of kwetsbare kustinfrastructuur. In Japan speelt JAMSTEC (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology) een centrale rol in monitoring en modellering. In Zuid-Korea combineert KIOST onderzoek met de ontwikkeling van kwallenbestrijdingsrobots.
In Europa werken onderzoeksgroepen in Frankrijk (Laboratoire d'Océanographie de Villefranche), Spanje en Italië samen binnen Europese projecten die de opkomst van kwallen in de Middellandse Zee volgen, mede gefinancierd door de Europese Unie. In België verzamelt het Vlaams Instituut voor de Zee (VLIZ) gegevens over kwallenwaarnemingen in de Noordzee. In de Verenigde Staten doet het Woods Hole Oceanographic Institution fundamenteel onderzoek naar de biologie en verspreiding van kwallensoorten, terwijl NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) kustmonitoring en klimaatgerelateerd onderzoek uitvoert waar kwallenbloei onderdeel van is.