Waterbeheerders monitoren hun oppervlaktewateren om inzicht te krijgen in de waterkwaliteit en om het effect van getroffen maatregelen te meten. Steeds vaker worden DNA-technieken ingezet bij deze biologische monitoring. Er zijn grote stappen gezet in de mogelijkheden om het onderwaterleven te bestuderen met behulp van DNA-analyse. Voor vis wordt nu de ontwikkeling van een KRW maatlat op basis van eDNA onderzocht. Het voordeel is dat eDNA één integraal beeld kan opleveren van vrijwel het gehele onderwaterleven, inclusief bacteriën, protozoa en zoöplankton die voorheen buiten beeld bleven.

Met de eDNA-voedselwebanalyse wordt niet alleen een beeld gekregen van het leven onder water. De analyse geeft indirect ook inzicht in de processen die zich in het water afspelen. Hierover is nu vaak nog weinig bekend. Dit geldt met name voor de bacteriën. Verder geeft de eDNA-voedselwebanalyse inzicht in de relaties tussen soorten en in de relatie tussen het soortenspectrum (of vingerafdruk) en de heersende milieucondities. Hiermee wordt een directe link gelegd met de zogenoemde Ecologische Sleutelfactoren (ESF’s). 

De eDNA-voedselwebanalyse geeft ook inzicht in de eisen die water en watergebonden organismen aan hun omgeving stellen. Hiermee draagt dit project bij aan de Ecologische BEOordeling (EBEO 2.0.). In dit project werkt STOWA met verschillende partners aan een methode waarmee de waterbeheerders de ecologische toestand van wateren beter kunnen begrijpen en verklaren.

eDNA-voedselwebanalyse: een uniek project

Environmental DNA – kortweg eDNA - is een methode om de aanwezigheid van soorten in een water aan te tonen op basis van het DNA dat ze achter laten in hun omgeving. Bijvoorbeeld via faeces, huidcellen, urine of, in het geval van micro-organismen, het gehele organisme. Het grote voordeel van eDNA is dat de methode over het algemeen een (veel) hogere kans heeft om soorten aan te tonen dan traditionele monitoringstechnieken.

Het toepassen van eDNA in waterkwaliteitsmonitoring is niet nieuw. Vooral bij het monitoren van vissoorten is al veel ervaring mee opgedaan. Maar het toepassen van eDNA in een voedselwebanalyse is wel nieuw . Wat het project uniek maakt, is het feit dat er wordt gewerkt aan een methode om met slechts één watermonster via eDNA een zo integraal mogelijk beeld van het gehele onderwaterleven te verkrijgen, zowel kwalitatief als kwantitatief (Afbeelding 1). 

Afbeelding 1. IJspegeldiagram voortkomend uit de eDNA voedselwebanalyse

Integraal beeld

Hoe gaat het in zijn werk? Het genomen watermonster wordt in het laboratorium geanalyseerd met behulp van zogenaamde markers. Dit zijn stukjes DNA die overeenkomen met het DNA van soort(groep)en. In principe kunnen bijna alle soortgroepen met eDNA worden waargenomen, afhankelijk van de primer die wordt toegepast, waarbij een primer specifieke stukken DNA kan identificeren en markeren. Dit is nodig om te bepalen welke soorten zich in het genomen watermonster bevinden.

Aan de hand van de markers wordt van alle in het watermonster aanwezige soorten of soortgroepen een zo compleet mogelijk eDNA-profiel opgesteld. Hiermee kan op elk gewenst taxonomisch niveau - van domein en stam (fylum) tot geslacht (genus) en soort - de samenstelling van het watermonster worden ingezien. 

Met de eDNA-voedselwebanalyse kan dus een integraal beeld worden verkregen van de aanwezige soorten. Ook kan een analyse worden gemaakt van de onderlinge relaties tussen deze soorten. Daarom wordt deze techniek gezien als een interessante en veelbelovende methode voor het monitoren van de waterkwaliteit in brede zin, maar ook voor het uitvoeren van systeemanalyses voor systeembegrip en het behalen van de KRW-opgaven. Tot slot wordt onderzocht KRW-maatlatten baseert kunnen worden op eDNA.

Belang van de eDNA-voedselwebanalyse

Waterbeheerders voeren systeemanalyses uit om de waterkwaliteit en de processen en factoren die de waterkwaliteit sturen, in beeld te brengen. Hierbij gebruiken zij zogenoemde Ecologische Sleutelfactoren (ESF). Deze geven inzicht in de ecologische staat van een watersysteem aan de hand van de belangrijkste abiotische( niet-levende) factoren. Denk aan de externe nutriëntenbelasting, het lichtklimaat en de toxiciteit. Deze factoren fungeren als belangrijke ‘stuurknoppen’ voor het bereiken van de ecologische doelen van dat watersysteem. Kijk voor meer informatie op www.ecologischesleutelfactoren.nl.

De eDNA-voedselwebanalyse sluit perfect aan op deze systeemanalyses en haar aanpak via de ESF’s. Partijen krijgen via de analyse meer inzicht in het leven onder water, waardoor zij de waterkwaliteit beter kunnen beoordelen en analyseren. Daarnaast is monitoring via eDNA in verhouding tot conventionele monitoring goedkoop en kunnen meerdere soortgroepen worden meegenomen. Steeds meer ecologen zien DNA als waardevol ‘gereedschap’ voor monitoring.

Wie werken mee aan dit project?

Witteveen+Bos, Datura, hoogheemraadschappen Rijnland, De Stichtse Rijnlanden, Delfland, Schieland en Hollands Noorderkwartier, Waternet, Wetterskip Fryslân, Waterschappen Noorderzijlvest, Drents Overijsselse Delta, Brabantse Delta, Hunze en Aa's, Vechtstromen, Rijn en IJssel, Rivierenland, Aa en Maas, Hollandse Delta, Zuiderzeeland, Limburg en Vallei en Veluwe, RWS en STOWA