Op een pier aan het kalme, kobaltblauwe water van de Salish Sea haalt Jason Hodin aan een touw een doos van geperforeerd metaal ter grootte van een pak melk op van zijn vaste plek, een paar meter onder het wateroppervlak.
De zeebioloog neemt voorzichtig een kijkje in de doos en kan een hoopvolle ontwikkeling bevestigen: na drie weken in het zoute water gaat het goed met zijn kleine zonnebloemsterren.
“Verrassend genoeg doen ze het behoorlijk,” zegt Hodin, hoofwetenschapper van de Friday Harbor Laboratories, een veldstation van de University of Washington dat op een vooruitspringende, met dennenbomen begroeide kaap op de San Juan Islands is gevestigd, zo’n 120 kilometer ten noordwesten van Seattle. “Dit is de eerste test die duidelijk maakt of een zeester uit het laboratorium ook in het wild kan overleven.”
De zonnebloemster is ’s werelds op één na grootste zeesterrensoort en kan een doorsnede van negentig centimeter en een gewicht van bijna zes kilo bereiken. Volgroeide exemplaren kunnen meerdere kleuren hebben en ontwikkelen uiteindelijk 24 armen en meer dan 15.000 buisvoetjes, waarmee ze snel over de zeebodem kunnen schuiven. Zeesterren zijn geduchte en snelle jagers en verzwelgen hun prooi – meestal zee-egels en tweekleppigen als mosselen – in hun geheel, waarna ze schelpen of andere onverteerbare delen weer uitspugen. (Bekijk deze prachtige foto’s van zeesterren.)
Maar in 2013 begonnen de zeesterren voor de westkust van Noord-Amerika massaal te sterven. Alle twintig soorten zeesterren die voor zover bekend inheems zijn in deze wateren, werden door de sterfte getroffen. Van Alaska tot Mexico ontwikkelden de dieren plotseling zweren, veranderden in weke pap en stierven binnen enkele dagen.
Vooral de zonnebloemster werd extreem zwaar getroffen. Uit één onderzoek bleek dat de dieren in hun zesduizend kilometer lange verspreidingsgebied vrijwel waren verdwenen. De boosdoener is de zeesterrenziekte (‘sea star wasting disease’), waarover nog maar heel weinig bekend is. Zo weten experts nog niet of het om een besmettelijke ziekte gaat die vooral in warmer zeewater wordt overgedragen of dat het een syndroom is dat wordt veroorzaakt door de omgevingsstress die het warmere water met zich meebrengt.
Om de gevolgen van de ramp op te vangen zijn hoofdwetenschapper Hodin en zijn team van de Friday Harbor Laboratories verwoed bezig om de nu bijna uitgestorven zonnebloemsterren met behulp van een kweekprogramma te rehabiliteren. De haalbaarheid van het project is afhankelijk van de vraag of de zeesterretjes van Hodin gezond en wel blijven als ze eenmaal in het wild zijn uitgezet. Talloze andere populaties zeesterren die in speciale programma’s waren gekweekt, zijn in het wild aan de zeesterrenziekte bezweken.
Ondanks flinke vertragingen als gevolg van de coronavirus-pandemie behaalden de zeebiologen in 2020 hun eerste doorbraak. De zonnebloemsterren die in het lab waren gekweekt, zijn gezond gebleven en worden nu uitgebreid bestudeerd. Door onderzoek te doen naar de voortplanting en levenscyclus van de dieren, hebben Hodin en zijn collega’s talloze nieuwe inzichten opgedaan, onder andere in belangrijke ontwikkelingsfases van de dieren.
“We weten nu hoe snel zonnebloemsterren groeien,” zegt Hodin. “We kunnen exemplaren in het wild vergelijken met de exemplaren die we in het lab hebben gekweekt en vaststellen hoe oud ze zijn. Dat wisten we voorheen nog niet.”
De wijdverbreide sterfte onder zeesterren, die als toproofdieren en zogenaamde sleutelsoorten worden beschouwd, heeft ernstige gevolgen gehad voor het natuurlijke evenwicht van talloze mariene ecosystemen langs de Noord-Amerikaanse westkust. Zo heeft de plaatselijke uitsterving van zonnebloemsterren, die een ouderdom van 65 jaar kunnen bereiken, tot een explosieve toename van hun voornaamste prooi geleid: de paarse zee-egel. Op één enkel rif voor de kust van Oregon nam de populatie van deze stekelige dieren tussen 2014 en 2019 maar liefst met een factor 10.000 toe, naar meer dan 350 miljoen exemplaren.
In het noorden van Californië hebben paarse zee-egels de dichte stierkelpwouden voor de kust over een afstand van minstens zeshonderd kilometer verwoest. In deze wateren is niets anders meer te zien dan ‘zee-egelwoestijnen’ – zeebodem die is bezaaid met de stekelige ongewervelde dieren. Stierkelp (Nereocystis luetkeana) is de belangrijkste kelpsoort voor de Noord-Amerikaanse westkust en is verwant aan reuzenkelp (Macrocystis pyrifera), het torenhoge en boomachtige zeewier dat verder naar het zuiden gedijt. (Bekijk een grafiek die inzicht biedt in de subtiele balans tussen de verschillende soorten die in kelpwouden leven.)
Zo’n 95 procent van de Noord-Californische stierkelpwouden zijn verdwenen – verorberd door zee-egels of bezweken aan de omgevingsstress die het warmere oppervlaktewater als gevolg van de klimaatverandering met zich mee heeft gebracht. Soorten die afhankelijk zijn van de kelpwouden, zoals de rode zee-egel en de rode zeeoor, beide van commercieel belang, zijn enorm in aantallen achteruitgegaan – allemaal slachtoffers van het domino-effect dat de sterfte onder zeesterren in het ecosysteem in gang heeft gezet.
“Het is letterlijk hetzelfde als wanneer alle zoogdieren aan de westkust door één ziekte zouden sterven,” zegt Hodin. “Dat zou het belangrijkste wetenschappelijke nieuws aller tijden zijn, maar deze crisis speelt zich onder zeesterren af en dat vinden mensen blijkbaar niet zo erg. Maar voor een zeesterbioloog is dit gewoon ongehoord. Het is ongekend.”
Daarom is Hodin zo vaak in zijn helder verlichte laboratorium te vinden, waar hij wordt omringd door zoutwatertanks met daarin lichtroze juveniele zonnebloemsterren ter grootte van een handpalm en hun voorlopers, larven die niet veel groter zijn dan een speldenknopje. Onder de microscoop lijken de weke larven meer op doorschijnende orchideetjes dan op zeesterren.
Hoewel de zeesterrenziekte de populatie zonnebloemsterren rond de San Juan Islands heeft gedecimeerd, was er nèt genoeg van de populatie over om dertig volledig volgroeide zeesterren te vangen. Zij werden de ouders van de larven die zijn ingezet voor het kweekprogramma, dat in 2019 kon worden uitgebreid na een donatie van The Nature Conservancy.
Sindsdien hebben Hodin en zijn team gestage vooruitgang geboekt bij het kweken van de mysterieuze dieren. Daarbij kregen ze steeds meer inzicht in de voortplanting en voedingsgewoonten van zonnebloemsterren, waaronder het feit dat kleinere exemplaren soms door grotere exemplaren worden opgegeten, waardoor de wetenschappers de minder grote exemplaren naar omvang van elkaar gescheiden moesten houden. Grote zonnebloemsterren vertonen onderling bijna nooit agressie, zodat ze zonder problemen in één en dezelfde tank gehouden kunnen worden.
Uiteindelijk hopen de onderzoekers een reservoir van gezonde volwassen zonnebloemsterren te kunnen kweken, waarmee ze dan de kustwateren kunnen herbevolken en sterk aangetaste mariene ecosystemen kunnen herstellen.
Het is een urgente missie, zegt Hodin, want kelpwouden kunnen tot wel twintigmaal efficiënter zijn in het opslaan van CO2 dan wouden aan land en zijn van levensbelang voor de strijd tegen de steeds duidelijker gevolgen van de klimaatverandering.
Het redden van zeesterren en kelp
De studie naar de larven van de zonnebloemster is een belangrijk onderdeel van het onderzoek in de Friday Harbor Laboratories. Nadat een mannelijke en vrouwelijke zeester elk hun geslachtelijke voortplantingscellen of gameten hebben uitgestoten, worden de vrouwelijke gameten per toeval bevrucht en ontwikkelen zich tot eitjes en uiteindelijk tot zwemmende larven die op oceaanstromingen worden meegevoerd en verspreid. Ze drijven doorgaans tussen de twee en tien weken rond voordat ze op de zeebodem vallen en daar tot juveniele zeesterren uitgroeien.
Inzicht in dit complexe proces kan veel betekenen voor het rehabilitatieproject: volgens Hodin zou het verspreiden van larven in aangetaste ecosystemen een veel praktischer en gerichtere benadering kunnen zijn dan het uitzetten van volgroeide zeesterren.
Toch blijft het aanvullen van de ontelbare miljoenen zonnebloemsterren die aan de zeesterrenziekte zijn bezweken en het herstellen van het natuurlijke evenwicht van mariene ecosystemen een enorme opgave.
Intussen heeft Californië een vijfjarenplan opgezet om de kelpwouden te rehabiliteren, en ngo’s als The Nature Conservancy en de in Californië gevestigde Reef Check Foundation richten zich daarbij op het behoud van de weinige stukjes stierkelpwoud die nu als kweekcentra dienen vanwaaruit toekomstige kelpwouden zich kunnen uitbreiden. De resterende stukken stierkelpwoud liggen doorgaans vlak onder de kust, waar de populatie paarse zee-egels wordt beperkt door de golfslag. (Lees meer over de teloorgang van Californië’s kelpwouden in een opwarmende wereld.)
Jan Freiwald, directeur van de Reef Check Foundation, huurt vissers in die vroeger op rode zeeoren visten maar door de ineenstorting van deze populatie werkloos zijn geworden. De vissers helpen nu mee om de directe omgeving van resterende stierkelpwouden voor de kust van Mendocino County, in het noorden van Californië, van paarse zee-egels te ontdoen. In 2020 wisten de vissers in een proefgebied van vier hectare ruim 11.000 kilo aan paarse zee-egels van de zeebodem op te zuigen.
“Op de proeflocatie is de stierkelp dit jaar flink aangegroeid, en de zee-egels blijven weg,” zegt Freiwald. “We zijn nog maar net begonnen, maar tot nu toe ziet het er echt veelbelovend uit.”
The Nature Conservancy heeft samenwerkingsverbanden opgezet met privébedrijven, zoals Urchinomics, een Noorse firma die de schadelijke paarse zee-egels opvist en ze als luxe seafood aan restaurants verkoopt. Wetenschappers onderzoeken ook andere mogelijkheden om overtollige zee-egels te gebruiken, bijvoorbeeld als kunstmest of kippenvoer.
Zeesterren als overlevers
De grootste uitdaging bij het rehabiliteren van het Pacifische ecosysteem is waarschijnlijk de klimaatverandering zelf, die steeds vaker ‘mariene hittegolven’ in wateren voor de kusten van de Stille Oceaan veroorzaakt. Zo verscheen in 2013 voor de Amerikaanse Westkust een abnormaal warme bel water (‘The Blob’ genoemd), ongeveer in dezelfde tijd dat de zeesterren begonnen te sterven.
Aanvankelijk dachten wetenschappers dat The Blob een reeds bestaand virus onder zeesterren deed opleven en veel virulenter maakte, waardoor dit virus zich als een ‘zeester-gerelateerd’ densovirus tegen de dieren keerde. Dat leek een logische verklaring, want ook zeesterren die in publieke aquaria in opgepompt zeewater leefden, stierven – een aanwijzing dat het zeewater zelf een besmettelijke ziekteverwekker bevatte. (Bekijk een verbluffende opname van The Blob vanuit de ruimte.)
Maar microbioloog Ian Hewson van de Cornell University, een van de opstellers van deze hypothese, is inmiddels van gedachten veranderd. Samen met andere wetenschappers denkt hij nu dat episoden met abnormaal warm zeewater, zoals The Blob, ervoor zorgen dat het zuurstofgehalte in het zeewater daalt en de rijkdom aan voedingsstoffen juist toeneemt.
Door het hogere gehalte aan voedingsstoffen konden bacteriën die op de zeesterren leven, zich snel vermeerderen. In een e-mail schrijft Hewson dat beide factoren – het lage zuurstofgehalte en het hoge gehalte aan voedingsstoffen – hebben bijgedragen aan de zeesterrenziekte. Zeesterren ademen door kieuwen op hun huid en werden feitelijk verstikt.
Niet alle wetenschappers zijn het met deze nieuwe hypothese eens; sommige denken nog altijd aan een nog niet geïdentificeerde ziekteverwekker of aan een combinatie van factoren.
Hoewel ook Hodin nog niet helemaal van de nieuwe hypothese is overtuigd, erkent hij de logica erachter. Een van bevredigende aspecten ervan is volgens hem “het feit dat het idee berust op een uniek aspect van de fysiologie van zeesterren (...). Dat zou kunnen verklaren waarom de ziekte alleen zeesterren treft en eigenlijk geen andere zeedieren, wat een van de dingen is die we moeten verklaren.”
In het algemeen blijft Hewson optimistisch over het voortbestaan van de zonnebloemster. “Ik betwijfel sterk of deze zeesterren ooit geheel zullen uitsterven,” zegt hij. “Sinds ze zich miljoenen jaren geleden hebben ontwikkeld, heeft de natuur ze met talloze extreme omstandigheden geconfronteerd.”
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
