Kiezelwieren verzamelen en analyseren

Verzamelen van het materiaal voor kiezelwieren

In de literatuur en ongepubliceerde gegevensbestanden werden zoveel mogelijk diatomeeënanalyses opgezocht. Bij de waterschappen Regge & Dinkel, Aa & Maas en Peel & Maasvallei werden resultaten van diatomeeënanalyses van de laatste 10-20 jaar opgevraagd en verkregen. Van sommige locaties waren geen oude gegevens

voorhanden. Daarvan werden zoveel mogelijk oude monsters opgezocht in de planktoncollecties van Alterra (Wageningen), de Radbouduniversiteit en het Hugo de Vrieslaboratorium van de Universiteit van Amsterdam. De laatste twee verzamelingen zijn thans ondergebracht bij het Nationaal Herbarium Leiden.

Op locaties waarvan geen recente monsters (na 2003) aanwezig waren werden in voorjaar of (na)zomer van monsters genomen, meestal door een planktonnet (maaswijdte 30 µm) te trekken door het open water, door water- en oeverplanten en voorzichtig over de bovenste bodemlaag. Soms werd hieraan nog wat uitknijpsel van waterplanten (o.a. veenmossen) toegevoegd (Afbeelding 2.1). De monsters werden geconserveerd met formaldehyde (eindconcentratie ca 4%) en in flesjes van ca 50 ml

naar het laboratorium getransporteerd, waar ze bij kamertemperatuur werden bewaard tot de verdere bewerking.

Afbeelding 2.1 (links): Nemen van een monster voor sieralgen- en kiezelwierenonder- zoek (foto Werry Crone).

Afbeelding 2.2 (rechts): Microscopisch onderzoek (foto Herman van Dam).

Aan de oude algenmonsters uit de collecties en de in 2007 genomen monsters werden in het laboratorium enige druppels geconcentreerd zoutzuur toegevoegd aan het monster om eventueel aanwezig ijzer te verwijderen. Het zoutzuur werd verwijderd door herhaald spoelen met water. Het organisch materiaal werd verwijderd door verwarming tot 80º C in waterstofperoxide 30%. Na herhaald spoelen in water werden preparaten vervaardigd door inbedden in Naphrax.

De meeste vervaardigde preparaten werden bij Grontmij | AquaSense bekeken onder een Zeiss Axioskop 20 microscoop met fase-contrastbelichting bij een vergroting van 1000 x (n.a. 1,30) (afbeelding 2.2). Er werden meestal 200 en soms 400 schaaltjes in aselect gekozen beeldvelden geteld en gedetermineerd met Krammer & Lange- Bertalot (1986-1991) en Lange-Bertalot (1993). Voor enkele Brachysira-, Eunotia-, Navicula- en Pinnularia-soorten werd gebruik gemaakt van respectievelijk Lange- Bertalot & Moser (1994), Krammer (1997a,b), Alles e.a. (1991), Kobayasi & Nagumo (1988) en Krammer (1992, 2000). Daarbij werd in beginsel de taxonomische indeling van Van Dam e.a. (1994a) gevolgd. De resultaten van de tellingen werden ingevoerd in de EcoLims-database Enkele preparaten werden volgens een op details afwijkende, maar goed vergelijkbare manier, onderzocht door het laboratorium van Wetterskip Fryslân.

Verwerking kiezelwieren

Voor de verwerking van de gegevens zijn de ruwe gegevens eerst geharmoniseerd. Daarna zijn de veranderingen in de soortensamenstelling geanalyseerd door middel van een ordinatiemethode. Uit de soortensamenstelling van de afzonderlijke monsters zijn verschillende indicatoren berekend. De invloed van de genomen

beheersmaatregelen op deze indicatoren is geanalyseerd. Vervolgens zijn de veranderingen per locatie kort beschreven.

Harmonisatie

Alle geselecteerde analyses uit de literatuur, de ongepubliceerde bestanden en de nieuw verrichte analyses werden samengebracht in een matrix, met in de kolommen

de monsters en in de regels de taxa. Vervolgens werden de namen van de taxa geharmoniseerd. In de eerste plaats werden kleine verschrijvingen, zoals ‘Fragillaria’ in plaats van Fragilaria gecorrigeerd. Vervolgens werd de schrijfwijze van infra- specifieke taxa geüniformeerd: dus Pinnularia subcapitata var. hilseana in plaats van Pinnularia subcapitata v. hilseana en Fragilaria construens f. subsalina in plaats van Fragilaria construens var. subsalina of Fragilaria construens fo. subsalina. Ook verouderde synoniemen werden verwijderd, dus Fragilaria capucina var. rumpens in plaats van Synedra rumpens.

Doordat de diatomeeën veel worden gebruikt in ecologische effectstudies is er in de laatste dertig jaar ook veel taxonomisch onderzoek verricht, waardoor de naamgeving en soms ook de taxonomische indeling van taxa zijn veranderd. De bijeengebrachte analyses zijn in sommige gevallen ook al bijna dertig jaar oud. Om alle analyses vergelijkbaar te maken moesten daarom taxa die thans als verschillende entiteiten worden beschouwd bij elkaar worden gevoegd, zoals de in ons materiaal veel voorkomende Frustulia saxonica en F. crassinervia, die tot in de tachtiger jaren nog als Frustulia rhomboides var. saxonica werden samengenomen. Een ander voorbeeld is Eunotia bilunaris var. mucophila, die door veel onderzoekers niet is onderscheiden van de typische soort E. bilunaris. Deze taxa zijn dan samengevoegd als E. bilunaris s.l. Al deze samenvoegingen zijn verantwoord in Bijlage 8. In veel gevallen heeft dat voor de ecologische interpretatie niet veel gevolgen; in andere gevallen misschien wel, zoals Fragilaria sopotensis die vroeger werd inbegrepen in de morfologisch verwante F. construens f. venter, maar duidelijk in water met hogere ionengehalten voorkomt. Omdat de uiteindelijke beoordeling gebaseerd is op het voorkomen van alle taxa in de monsters zijn deze mogelijke misinterpretaties van ondergeschikte betekenis. Door de verschillende analisten zijn in de monsters verschillende aantallen

diatomeeën geteld (tabel 1). De standaarden zijn meestal 400 en soms 200, maar ook andere aantallen komen voor. Dit is geharmoniseerd door de totale hoeveelheid van de getelde diatomeeën per monster op 100% te stellen en vervolgens de procentuele hoeveelheid voor elk taxon te berekenen. Voor de meeste ecologische karakteris- tieken maakt het niet uit of er met absolute of relatieve aantallen gewerkt wordt. Alleen de aantallen taxa per monster zijn niet goed vergelijkbaar, omdat het aantal hiervan meestal volgens een verzadigingscurve toeneemt met het aantal getelde diatomeeën (o.a. Van Dam 1973).

Eenvoudigheidshalve zal in de rest van deze rapportage voor het begrip taxon het woord ‘soort’ worden gebruikt. Daaronder vallen dan ook de infraspecifieke taxa als variëteit (var.) en vorm (f.).

Aantal getelde diatomeeën per monster.

Aantal diatomeeën 50 100 177 200 201-260 260-360 400 443

Aantal monsters 2 4 1 32 22 13 122 1

Ordinaties

Het doel van ordinatie is om de informatie die is verborgen in de tabel van de

hoeveelheden van alle aangetroffen soorten per monster overzichtelijk weer te geven. Daartoe is gebruik gemaakt van een statistische methode die bekend staat als

afgeknotte correspondentieanalyse (‘detrended correspondence analyses’ of DCA). De oorspronkelijke variatie in een veeldimensionale ruimte wordt gereduceerd naar een ruimte met een kleiner aantal dimensies, waarin een zo groot mogelijk deel van de oorspronkelijk aanwezige variatie behouden wordt. De eerste dimensie van deze ruimte (de eerste as) verklaart een deel van de variatie, de tweede hoofdcomponent een wat kleiner deel, enzovoorts.

In ons geval bestaat de veel- of multidimensionale ruimte uit assen voor de soorten, voor elke soort één, waarop de hoeveelheid van de soorten wordt weergegeven. Elk monster wordt dus als een punt in deze ruimte weergegeven. Het is gebruikelijk om de positie van de monsters weer te geven in tweedimensionale grafieken of

ordinatiediagrammen. Vaak wordt in een grafiek van de eerste en de tweede hoofd- component op de eerste en derde hoofdcomponent al voldoende variatie

Voor het uitvoeren van de analyses is gebruik gemaakt van het computerprogramma Canoco, dat wordt beschreven door Ter Braak & Šmilauer (2002). Een meer

toegankelijke handleiding hiervoor geven Van Katwijk & Ter Braak (2003). Voor het bereiken van een goed resultaat van een dergelijke analyse is het noodzakelijk dat het gebruikte gegevensbestand evenwichtig is opgebouwd. Het aantal monsters per locatie is nogal verschillend. Daarom zijn de in tabel 2.2 genoemde perioden onderscheiden. Het jaar van uitvoering van de maatregelen verschilt per locatie, maar ligt gemiddeld op 1992, wat ongeveer overeenkomt met de scheiding tussen de perioden 3 en 4 in de vennen zonder maatregelen. Per locatie is per periode de gemiddelde soortensamenstelling berekend. Zo zijn de oorspronkelijk 197 verzamelde monsters teruggebracht tot 83 samengestelde monsters, waarmee de ordinatie is uitgevoerd. In Bijlage 5 is voor elk van de oorspronkelijke monsters aangegeven tot welk samengestelde monster dit behoort.

Tabel 2.2 Indeling van de monsters in perioden

Periode Locaties met maatregelen Locaties zonder maatregelen

A Laat-Holoceen (boorkernen De Banen) B 16e - 19e eeuw (boorkern Van Esschenven) C ca 1900 - 1950 (boorkern Van Esschenven) D ca 1950 - 1990 (boorkern Van Esschenven)

1 1916 - 1963 1916 - 1963

2 1964 - 1980 1964 - 1980

3 <10 jr vóór uitvoering maatregelen 1981 - 1990 4 <10 jr na uitvoering maatregelen 1991 - 2000 5 >10 jr na uitvoering maatregelen 2001 - 2006

Er zijn verschillende varianten van de DCA gedraaid: a) één met alle monsters, b) één met alle vennenmonsters (inclusief die van de boorkernen) en c) één met alleen de vennenmonsters zonder de boorkernen. Zoals te verwachten viel was er in variant a) direct op de eerste as een scheiding tussen (het beperkte aantal monsters uit) de duinwateren en (het veel grotere aantal monsters uit) de vennen. In deze variant komt de variatie tussen de vennen niet optimaal tot zijn recht. Omdat uit variant b) vrijwel hetzelfde beeld naar voren komt als uit variant c), met de monsters uit de boorkernen nog als toevoeging, is verder gegaan met varianten a en b.

Voor de verschillende varianten zijn steeds de meest algemene soorten gebruikt, die samen 97,5% van de procentuele hoeveelheid van de soorten uit de samengestelde monsters innemen. Dat zijn er steeds ruim honderd. Zoveel mogelijk zijn de

standaardinstelling van het programma gebruikt, o.a. afknotting per segment, maar de abundantie van de soorten is logaritmisch getransformeerd, nadat daarbij steeds 1 werd opgeteld (in verband met de vele nullen in de waarnemingen). Ook hebben soorten die maar in weinig monsters voorkomen minder gewicht gekregen dan soorten die algemener zijn.

De lengte van de gradiënt van variant a is 4,5 en van die van variant b 3,5, wat aangeeft dat dit ook een meer adequate methode is dan verwante methoden als de hoofdcomponentenanalyse (PCA).

Van de scores van de vennenmonsters (variant b) zijn product-moment-

correlatiecoëfficiënten berekend met een aantal fysische en chemische gegevens. Daartoe zijn gegevens uit veel publicaties, rapporten, ongepubliceerde

gegevensbestanden van waterbeheerders en speciaal voor dit onderzoek genomen monsters gebruikt. De eenheden van de metingen werden geharmoniseerd en

onwaarschijnlijke waarnemingen werden verwijderd. Een diatomeeënmonster uit een bepaald jaar is steeds gecorreleerd met het jaargemiddelde van de betreffende parameter. Daar de waarden van de meeste fysische en chemische parameters scheef zijn verdeeld, zijn deze vóór het berekenen van de correlatiecoëfficiënten logaritmisch getransformeerd, behalve de zuurgraad (pH) en alkaliniteit, die ongeveer normaal zijn verdeeld.