Zeeën en oceanen

Meer dan 70% van de aarde is bedekt met water. De zeeën en oceanen zijn heel belangrijk voor ons mensen. Meer dan 60% van alle mensen op aarde leeft dichtbij de zee op minder dan 60 kilometer daar vandaan. Voor veel mensen is de zee een belangrijke voedselbron. Met name mensen in ontwikkelingslanden zijn helemaal afhankelijk van eiwitten uit zee: vis!

Deze vissers uit Sri Lanka zijn volledig afhankelijk van hun vangst.

Deze vissers uit Sri Lanka zijn volledig afhankelijk van hun vangst.Bernard Gagnon

Maar de zeeën en oceanen zijn niet alleen belangrijk omdat we er voedsel uithalen. Het plantaardig plank­ton in zee is – samen met de tropische regen­wouden – de grootste producent van zuurstof op aarde. En wij mensen leven van die zuurstof. Daarnaast spelen zeestromingen een belangrijke rol in het regelen van het klimaat op aarde.

1Oceanen regelen ons klimaat

Iedereen weet dat er stromingen zijn in de oceanen. En al die stromingen vormen een efficiënt en fantastisch netwerk. Samen vervoeren ze zuurstof, voedingsstoffen en warmte en op die manier regelen ze bijvoorbeeld de temperaturen en het klimaat overal ter wereld.

Een kaart met de wereldwijd verschillende zeestromingen.

Een kaart met de wereldwijd verschillende zeestromingen. US Navy

Diep onder het wateroppervlak van de oceanen bewegen de zeestromingen traag de hele wereld rond. Dit gebeurt met een snelheid van ongeveer één millimeter per seconde. Het duurt ongeveer 1.000 jaar voor het water een rondje om de wereld heeft gemaakt. Ondertussen gebeurt er van alles met dat water. Het rondgaan van de grote oceanische stromingen wordt de oceanische transportband genoemd. Om deze transportband te begrijpen, zijn twee hoofdregels belangrijk:

  • Koud water is zwaarder dan warm water.
  • Zout water is zwaarder dan zoet water.

In oceanen bestaan grote massa’s water die verschillende kenmerken hebben. Al naar gelang het lokale klimaat zijn ze bijvoorbeeld warm of koud. En op sommige plaatsen is het zeewater zouter dan op andere plaatsen. De combinatie van die verschillende kenmerken bepaalt welke massa water aan de oppervlakte blijft en welke massa water naar de bodem zinkt.

2De oceanische transportband

Laten we een rondreis op de transportband maken. We vertrekken vanuit een aangenaam en warm gebied: de Caraïben. Omdat het daar niet vaak regent is het water daar erg warm en zout. Door het warme klimaat verdampt er ook nog eens een grote hoe­veel­heid water. De wind drijft deze warme wateren naar de Noord-Atlantische Oceaan. Deze stroming heet de Golfstroom. Dit water is zout, en dus zwaar, maar blijft toch aan de oppervlakte, omdat dit water ook warm is en dus minder zwaar dan het omringende koude water.

De oceanische transportband. Rood = warme oppervlaktestroming; Blauw = zoute en koude diepwaterstroming. Deze oceanische transportband is erg belangrijk voor het klimaat.

De oceanische transportband. Rood = warme oppervlaktestroming; Blauw = zoute en koude diepwaterstroming. Deze oceanische transportband is erg belangrijk voor het klimaat.Robert Simmon

Op weg naar het noorden verwarmt de Golfstroom het klimaat van alle landen van de westkust van Europa, dus ook van Nederland. Dankzij die golfstroom hebben we relatief zachte winters. Dit wordt duidelijk uit het volgende voorbeeld. Het Canadese Quebec, dat op dezelfde breedtegraad als Nantes in Frankrijk ligt, heeft 4 maanden per jaar sneeuwval, Nantes daarentegen slechts enkele dagen.

Eenmaal aangekomen in de Noord-Atlantische Oceaan koelt het warme water van de Golfstroom af. Een deel van het water wordt ijs. Hierdoor wordt het omringende water nog zouter. Dit water is dan koud en zout (en dus zwaarder). Het water zinkt naar de bodem! Dat zinken gebeurt ter hoogte van Noorwegen. Hier wordt het water een diepe stroming: de ‘North Atlantic Deep Water’. Dit zinkende water is één van de belangrijkste motoren die de oceaancirculatie aandrijft. Deze koude en diepe stroming trekt via de Atlantische Oceaan naar het zuiden richting Antarctica, waar het water de Circum-Antarctische zeestroming voedt.

De circum-Antarctische zeestroom, ook wel bekend als de westenwinddrift of Antarctische ringoceaan, is een zeestroom in de Zuidelijke Oceaan die oostwaarts om het continent Antarctica loopt. Door de stroming kan warm oceaanwater niet in de buurt van het continent komen, waardoor het klimaat er koud blijft en de ijskap op Antarctica kon ontstaan.

De circum-Antarctische zeestroom, ook wel bekend als de westenwinddrift of Antarctische ringoceaan, is een zeestroom in de Zuidelijke Oceaan die oostwaarts om het continent Antarctica loopt. Door de stroming kan warm oceaanwater niet in de buurt van het continent komen, waardoor het klimaat er koud blijft en de ijskap op Antarctica kon ontstaan. Grace Mission

De Circum-Antarctische zeestroming maakt een reis om de wereld en is de krachtigste stroming ter wereld. Deze diepe stroming gaat helemaal rond Antarctica en vervoert 180 miljoen kubieke meter water per seconde van west naar oost. Deze zeestroming voorziet alle oceanen van de wereld van koud water. Als dit koude water eenmaal de ondiepe gebieden in warme landen heeft bereikt warmt het op, dus stijgt het naar de oppervlakte en wordt het zouter en warmer … en de cirkel is rond! We zijn weer bij het Caribische gebied.

Het gevolg van de oceanische transportband is dat warmte van de evenaar naar de poolstreken wordt vervoerd en kou van de poolstreken naar de evenaar. Door de transportband is het op de evenaar iets minder warm en bij de polen iets minder koud. Dit is heel belangrijk voor ons klimaat.

3Verschillende zeegebieden

Vissers weten uit ervaring dat de zeeën en oceanen niet overal hetzelfde zijn. De vangsten kunnen in verschillende zeegebieden enorm van elkaar verschillen. Deze verschillen komen bijvoorbeeld voort uit de voedselrijkdom van een gebied. Er zijn in dat opzicht drie zeegebieden te onderscheiden:

  • Open oceaan
  • Het Continentaal Plat (CP)
  • Opwellinggebieden

Open oceaan

In grote delen van de oceanen kan het licht tot 100 meter diepte doordringen omdat het water erg helder is. Dat is goed voor het plantaardig plankton of fytoplankton, dat zonlicht gebruikt voor fotosynthese. Toch zijn open oceanen voedselarm, want er is een gebrek aan voedingsstoffen die het fytoplankton nodig heeft om te groeien. Daarom is er weinig productie van fytoplankton (primaire productie) in de open oceaan, waardoor er ook relatief weinig dierlijk zeeleven voorkomt.

De open oceaan is voedselarm en kan vergeleken worden met woestijnen op land.

De open oceaan is voedselarm en kan vergeleken worden met woestijnen op land.Tiago Fioreze

Het Continentaal Plat

De overgang van het land naar de diepte van de open oceanen is niet plotseling. Meestal strekt zich voor de kust een plateau in zee uit dat langzaam dieper wordt. Dat heet het Continentaal Plat (CP). Het CP is dat deel van de zee dat grenst aan de continenten. Over het algemeen heeft het CP een breedte van 75 kilometer en een diepte tot ongeveer 130 meter. Maar de afmetingen van het CP kunnen sterk verschillen. Naast kusten met geen of een zeer smal plat zijn er ook continentale plateaus met een breedte van honderden kilometers, zoals bijvoorbeeld het plateau onder de Noordzee.

Schematisch overzicht van de overgang tussen continent en oceaan: A = continent; B = continentaal plat; C = continentale helling; D = continentale verheffing; E = oceaan.

Schematisch overzicht van de overgang tussen continent en oceaan: A = continent; B = continentaal plat; C = continentale helling; D = continentale verheffing; E = oceaan. Interiot

Vaak monden rivieren uit in het zeegebied boven een CP. Die rivieren voeren veel voedingsstoffen vanaf het land aan. Het is er dan ook voedselrijk. Het water is minder helder dan in de diepe oceaan, maar het CP is natuurlijk ook minder diep, zodat het zonlicht vaak toch tot op de bodem kan door­dringen. Dit ondiepe deel van de zee kenmerkt zich door een hoge primaire productie. Want algen hebben zowel licht als voedingsstoffen nodig. Het CP is dus bijzonder rijk aan plantaardig en dierlijk leven. Door de grote hoeveelheid voedsel in de vorm van kleine diertjes en algen (plankton) is het CP voor jonge vissen de plek bij uitstek om op te groeien. Veel vissoorten van de open oceaan komen dan ook naar deze gebieden voor het afzetten van hun eieren.

Opwellingsgebieden

Er zijn gebieden in de oceaan die de toppers zijn wat betreft productie van plankton en vis. Dat zijn de zogenaamde ‘opwellingsgebieden’, waar koud water vanuit de diepte naar de oppervlakte komt. Het water in de oceanen bestaat namelijk uit drie verschillende lagen. De laag aan de oppervlakte is warm en heeft een maximale diepte van 100 meter. In de laag daaronder bestaan grote temperatuurverschillen. De derde, en diepste laag is de koude laag.

Opwellend water vanuit de diepste laag brengt veel voedingstoffen omhoog, die afkomstig zijn van naar de bodem gezakte dode organismen. Doordat het opwellende water heel rijk is aan voedingsstoffen, zijn de omstandigheden hier ideaal voor de bloei van fytoplankton. Dit vormt de basis voor de voedselketen. Daarom zijn opwellingsgebieden nog rijker aan leven dan de zee boven het Continentaal Plat.

Proces van opwelling.

Proces van opwelling.Lichtspiel

De bekendste vorm van opwelling vindt plaats langs de kusten van continenten, met name in het zuidelijk halfrond. Bij de heersende winden wordt het oppervlaktewater van de kust weggedreven en aangevuld met diep, koud, voedselrijk water. Er bestaan in de open oceaan op grote afstand van de kust ook opwellingen. Voorbeelden van opwellingsgebieden zijn:

  • Bij de zuidwestkust van Afrika waar de Benguelastroom ontstaat.
  • Bij de noordwestkust van Afrika waar de Canarische stroom ontstaat.
  • Bij de kust van Chili en Peru waar de Perustroom ontstaat.
  • Bij de kust van Californië waar de Californische stroom ontstaat.

De totale oppervlakte van opwellingsgebieden in de oceanen is maar 0,1% van het totale zeeoppervlak. Maar door de hoge biologische productiviteit komt meer dan 20% van de globale visvangst uit opwellingsgebieden vandaan.

Primaire productie in de oceanen gedurende 1997-2002. Donkerblauw = lage primaire productie (minder dan 50 g koolstof (C) per vierkante meter per jaar). Lichtblauw = gemiddelde primaire productie (50-100 g C/m2/jr). Geel, oranje en rood = hoogste niveaus van primaire productie (meer dan 100 g C/m2/jr). In de kustgebieden zie je dat de primaire productie hoog is, terwijl de primaire productie in de open oceanen lager is.

Primaire productie in de oceanen gedurende 1997-2002. Donkerblauw = lage primaire productie (minder dan 50 g koolstof (C) per vierkante meter per jaar). Lichtblauw = gemiddelde primaire productie (50-100 g C/m2/jr). Geel, oranje en rood = hoogste niveaus van primaire productie (meer dan 100 g C/m2/jr). In de kustgebieden zie je dat de primaire productie hoog is, terwijl de primaire productie in de open oceanen lager is.NASA

4Verschillende typen plankton

De hoeveelheid voedingsstoffen verschilt per zeegebied en dat heeft gevolgen voor de primaire productie van het fytoplankton, maar ook voor de soorten plankton die er in de gebieden voorkomen.

Door gebrek aan voedingsstoffen leeft in de open oceaan met name fytoplankton dat klein en bolvormig is. Dat heeft twee voordelen. Het plantaardig plankton kan zo makkelijk voedingsstoffen opnemen, omdat een bolletje een groot oppervlak heeft. Ze kunnen daarom overleven bij weinig voedingsstoffen. Ze zijn doordat ze klein zijn ook minder zwaar en lopen daarom minder risico om naar de bodem te zinken. Daar zouden ze dood gaan omdat er geen zonlicht is.

Op het Continentaal Plat komen grotere planktonsoorten met vreemdere vormen voor, omdat het er voedselrijker is. Om te voorkomen dat ze opgegeten worden hebben ze vaak een uitwendig skelet van bijvoorbeeld glas en soms hebben ze ook stekels. Ze zijn daardoor wel zwaar, maar doordat het water in het kustgebied altijd in beweging is, zinken ze toch niet gauw naar de bodem en krijgen zo altijd voldoende licht om te groeien.

Fytoplankton behorende tot de soort Attheya longicornis die veel gevonden wordt in de Noordelijke Atlantische Oceaan.

Fytoplankton behorende tot de soort Attheya longicornis die veel gevonden wordt in de Noordelijke Atlantische Oceaan.Richard A. Ingebrigtsen

Hier zie je een schematische weergave van de plaatsten met de hoogste hoeveelheden plankton. De opwellingsgebieden hebben hoge concentraties plankton.

Hier zie je een schematische weergave van de plaatsten met de hoogste hoeveelheden plankton. De opwellingsgebieden hebben hoge concentraties plankton.KVDP
In opwellingsgebieden leven de reuzen onder het plankton. Daar zijn zoveel voedingsstoffen dat er hele grote planktonsoorten leven.

5Verschillen in productie van vis

Doordat de primaire productie verschilt, verschillen ook de lengtes van de voedselketens in open oceanen, kustgebieden en opwellingsgebieden.

  • Midden in de voedselarme open oceaan is het plankton erg klein. Hierdoor is de voedselketen veel langer. Het kleine fytoplankton wordt eerst gegeten door klein dierlijk plankton, dat weer door wat groter dierlijk plankton, dat door nog groter dierlijk plankton, dat door een planktonetende vis, en die planktonetende vis op zijn beurt weer door een vleesetende vis. Dat zijn vijf stappen, of zes niveaus. Uitgaande van de 10% regel heb je in de open oceaan wel honderdduizend kilo fytoplankton nodig om één kilo roofvis te maken (zie onderstaande afbeelding). Geen wonder dus dat er op de open oceaan niet zo veel wordt gevist.

Een voorbeeld van een voedselketen op de open oceaan.

Een voorbeeld van een voedselketen op de open oceaan.ProSea
  • De voedselketens in zeegebieden boven het Continentaal Plat (CP) bestaan meestal uit drie stappen tussen vier niveaus. Op het CP heb je voor het maken van één kilo kabeljauw maar duizend kilo plantaardig plankton nodig (zie onderstaande afbeelding). Er wordt boven het CP veel vis geproduceerd. Meer dan 90% van alle vis van de wereld wordt hier gevangen, terwijl het oppervlak slechts 7,5% van het hele oceaanoppervlak bedraagt!

Een voorbeeld van een voedselketen bij het Continentaal Plat.

Een voorbeeld van een voedselketen bij het Continentaal Plat.ProSea
  • In opwellingsgebieden is het plantaardig plankton zo groot dat het plantaardig plankton direct door planktonetende vissen kan worden gegeten. Als die op hun beurt weer door vleesetende vissen worden gegeten, zijn er maar twee stappen nodig om bij grote roofvissen terecht te komen. Er is dus maar 100 kilo plankton nodig om een kilo roofvis te maken (zie onderstaande afbeelding). Opwellinggebieden zijn vanwege deze hoge productiviteit heel interessant voor de commerciële visserij.

Een voorbeeld van een voedselketen in een opwellingsgebied.

Een voorbeeld van een voedselketen in een opwellingsgebied.ProSea