Hoe Duurzaamheidsbehoud en Wetenschappelijke Innovaties de Mariene Ecosystemen Beïnvloeden

De oceanen spelen een cruciale rol in het wereldklimaat en het behoud van biodiversiteit. De laatste decennia is er een groeiende bezorgdheid over de impact van menselijke activiteiten, zoals overbevissing, vervuiling, en diepzeemijnbouw, op de gezondheid van mariene ecosystemen. Terwijl veel traditionele beschermingsmaatregelen gericht zijn op het behoud van fysieke omgevingen, ontstaat er nu een nieuwe benadering die gebruik maakt van geavanceerde wetenschappelijke technieken en technologieën om deze ecosystemen beter te monitoren en beheren. Deze evolutie in het milieubeheer heeft geleid tot de ontwikkeling van mariene beschermde gebieden, en heeft de wetenschap in staat gesteld om de rol van verschillende organismen in het mariene milieu beter te begrijpen.

Innovaties zoals onderwaterrobotica, actieve akoestische technieken en omgevings-DNA hebben onderzoekers in staat gesteld om het mariene leven op manieren te bestuderen die voorheen onmogelijk waren. Het gebruik van onderwatervideo's en geluidsmetingen biedt diepgaande inzichten in de ecologische structuren en gedragspatronen van mariene soorten. Deze technologieën maken het mogelijk om de gezondheid van mariene ecosystemen in real-time te volgen en helpen bij het nemen van op gegevens gebaseerde beslissingen voor het beheer van deze gebieden.

Daarnaast heeft de studie van het omgevings-DNA, ofwel eDNA, de manier waarop wetenschappers mariene biodiversiteit in kaart brengen, fundamenteel veranderd. eDNA-technologie maakt het mogelijk om DNA-sporen van organismen in watermonsters te detecteren, zelfs van dieren die zich niet fysiek laten zien. Dit biedt een niet-invasieve manier om de biodiversiteit van mariene omgevingen te onderzoeken en veranderingen in populaties in realtime te monitoren. Deze methode is met name waardevol in het monitoren van moeilijk te bestuderen of zeldzame mariene soorten, en kan bijdragen aan het efficiënter beheren van mariene beschermde gebieden.

Desondanks kunnen deze nieuwe technologieën niet alle uitdagingen in het mariene milieu oplossen. De druk die wordt uitgeoefend door klimaatverandering, overbevissing, en andere vormen van milieuvernietiging blijft groot. Het is daarom essentieel dat deze wetenschappelijke innovaties deel uitmaken van een breder raamwerk van beleid en wetgeving, gericht op het bevorderen van duurzaamheid. In dit kader zijn er aanzienlijke inspanningen nodig op het gebied van wereldwijde samenwerking, waarbij internationale verdragen en lokale initiatieven hand in hand gaan om de mariene ecosystemen effectief te beschermen.

Mariene beschermde gebieden (MPA’s) zijn een belangrijk instrument in dit geheel. MPA’s zijn gebieden die specifiek zijn aangewezen voor bescherming tegen destructieve menselijke activiteiten, met als doel het behoud van biodiversiteit en het herstel van kwetsbare ecosystemen. Echter, de effectiviteit van MPA’s hangt niet alleen af van het gebied dat wordt beschermd, maar ook van de mate van handhaving, monitoring, en de betrokkenheid van lokale gemeenschappen. In veel gevallen worden MPA’s pas effectief als zij deel uitmaken van een groter netwerk van beschermde gebieden die ecologische verbindingen mogelijk maken.

Naast de fysieke en technologische benaderingen, is het belangrijk om de sociale en culturele dimensies van marien duurzaamheidsbeheer te erkennen. De impact van bescherming op lokale gemeenschappen, vooral die welke afhankelijk zijn van mariene hulpbronnen voor hun levensonderhoud, is niet te verwaarlozen. Het betrekken van deze gemeenschappen in het besluitvormingsproces is cruciaal om duurzame en rechtvaardige mariene beschermingsmaatregelen te waarborgen. Bovendien kunnen gemeenschappen, door gebruik te maken van burgerwetenschap, een belangrijke rol spelen in het verzamelen van gegevens en het monitoren van hun lokale mariene omgevingen. Het combineren van wetenschappelijke innovaties met lokale kennis en betrokkenheid vergroot de kans op langdurig succes.

Bovendien speelt de wetenschap een cruciale rol in het inzichtelijk maken van de gevolgen van menselijke activiteiten voor het mariene milieu. Het is van vitaal belang dat wetenschappers continu nieuwe manieren ontwikkelen om de dynamische processen in oceanen en zeeën te begrijpen, vooral met betrekking tot de interactie tussen klimaatverandering en mariene biodiversiteit. Nieuwe onderzoeksmethoden, zoals het gebruik van grote datasets en AI-gedreven analyse, kunnen helpen om patronen te herkennen die voorheen onzichtbaar waren en maken het mogelijk om voorspellingen te doen over de toekomstige toestand van de mariene ecosystemen.

De voortdurende vooruitgang in zowel technologie als wetenschap biedt hoop voor het behoud van de mariene biodiversiteit. Het is essentieel dat deze kennis gedeeld en toegepast wordt op wereldwijde schaal, en dat beleidsmakers, wetenschappers, en lokale gemeenschappen samenwerken om de oceanen en zeeën te beschermen. De interactie tussen menselijk handelen en natuurlijke processen in de oceanen is complex, maar met de juiste tools en inzichten kan er een duurzame toekomst voor onze mariene ecosystemen worden gerealiseerd.

Hoe beïnvloedt sedimentaggregatie de dynamiek van de sedimentwolk bij diepzeemijnbouw?

Naarmate de aggregaten groter worden, neemt hun zettingssnelheid toe. De balans tussen aggregatie en desaggregatie bepaalt uiteindelijk de deeltjesgrootteverdeling binnen de wolk (Maggi et al., 2007). De deeltjesgrootteverdelingen moeten daarom zowel in volledig verspreide sedimenten (“primaire deeltjesgrootteverdeling”) als in geaggregeerde sedimenten (“secundaire deeltjesgrootteverdeling”) worden gemeten. Het is het handigst om eerst de secundaire deeltjesgrootteverdeling in een watermonster te meten en vervolgens het monster te disperseren om de primaire deeltjesgrootteverdeling te meten. Praktische ervaring in het laboratorium toont aan dat de gemeten deeltjesgrootteverdelingen slechts langzaam veranderen naarmate de monsters ouder worden. De veranderingen in de grootte van de aggregaten en de zettingssnelheid beïnvloeden het gedrag van de wolk, inclusief de verticale en horizontale verspreiding. Aanvankelijk verdunnen dichte en geconcentreerde wolken naarmate de zettingsdeeltjes massa uit de waterkolom verwijderen en turbulentie het resterende sediment over een breder gebied verspreidt (Purkani et al., 2021; Gillard et al. 2019).

Het begrijpen van de wisselwerking tussen turbulentie, schuifkrachten en aggregatie is dan ook cruciaal voor het nauwkeurig modelleren van de dynamiek van sedimentwolken. De Water Column Simulator (WCS), ontwikkeld door Sanford (1997) en Müller et al. (2007), is ontworpen om turbulente processen in de waterkolom te onderzoeken en kan de relatief lage hydrodynamische krachten nabootsen die typisch zijn voor diepzeebodemlagen. Gebaseerd op boxcoresamples van de mijngebieden kunnen zetting en aggregatie worden gemeten. De WCS biedt een gecontroleerde omgeving om de omstandigheden in de sedimentwolk in zowel de nabijveld- als verafveldgebieden achter een mijnvoertuig na te bootsen en te bestuderen hoe verschillende sedimentconcentraties de grootte, zettingssnelheid en breuk van sedimentaggregaten beïnvloeden onder turbulente omstandigheden die typisch zijn voor diepzeeomgevingen. Met de WCS is de evolutie van de wolk succesvol voorspeld (Gazis et al., 2025, in press), wat noodzakelijke gegevens oplevert voor het opstellen van numerieke plume-modellen vóór proefmijnbouw. Deze modellen worden gebruikt om de verkenning EIA te informeren en om het monitoren van de proefmijnbouw te plannen en te optimaliseren.

In de vroege fasen van een project is de modeleringsscope vaak beperkt tot de eisen van de verkenningsfase EIS, maar het is belangrijk ruimte te bieden voor voortdurende verbetering naarmate gegevens beschikbaar komen vanuit de veldmonitoringprogramma's. Gegevens uit testmijncampagnes uitgevoerd door GSR (Global Sea Mineral Resources), BGR (German Federal Institute for Geosciences and Natural Resources), en NORI-D contractgebieden zijn nu beschikbaar om te helpen bij het opstellen van voorlopige modellen. Deze campagnes benadrukken de integratie van operationele parameters om de nauwkeurigheid van sedimentafvoerberekeningen te verbeteren. Studies zoals Jankowski et al. (1996a, 1996b) en Sharma et al. (2001) hebben het belang aangetoond van het koppelen van fysieke metingen aan numerieke modellen om het gedrag van de wolk onder verschillende operationele scenario's te voorspellen. Sitespecifieke kenmerken, zoals de samenstelling van de zeebodem, lokale hydrodynamica en de apparatuurconfiguratie, moeten ook in deze modellen worden opgenomen om een hoge precisie te bereiken bij het schatten van sedimentbrontermen. Daarom moeten testmijninspanningen zorgvuldig worden gemonitord om de ontwikkeling, kalibratie en validatie van mijnbouwsysteem-modellen te ondersteunen.

Het integreren van realistische sedimentbrontermen in modellen verbetert niet alleen de voorspellende nauwkeurigheid, maar informeert ook de ontwikkeling van mitigerende strategieën, zoals het aanpassen van apparatuurconfiguraties om sedimentafgifte te minimaliseren. Hoewel er veel mariene en oceanografische modellen op de markt zijn, beschikken de meeste niet over de mogelijkheid om sedimenttransport, opgeloste stoftransport en milieuprocessen (biologische processen) te integreren met de oceanische hydrodynamische processen. Integratie is cruciaal voor het beoordelen van sedimentwolken, aangezien deze bijvoorbeeld de hydrodynamica beïnvloeden (dichtheidsstromingen), en de eigenschappen van het sediment veranderen met de sedimentconcentratie, naast andere geïntegreerde processen. De huidige stand van de techniek in het modelleren en beoordelen van baggersedimentwolken is voortgedreven door milieuvoorschriften en rechtszaken van de afgelopen decennia, wat heeft geleid tot tools die zeer succesvol zijn gebleken in de beoordeling en het beheer van bagger- en herstelprojecten (bijv. Sun et al., 2020) en die gemakkelijk kunnen worden aangepast voor toepassingen in diepzeemijnbouw.

Wat is de noodzakelijke aanpak voor naleving en handhaving bij de exploitatie van mineralen van de zeebodem?

Het kaartleggen van de huidige lacunes en het zoeken naar oplossingen in samenwerking met relevante actoren (waaronder sponsorerende staten, andere intergouvernementele organisaties en waarnemende NGO's) zou een positieve eerste stap zijn. Dit is bovendien een tijdig voorstel, aangezien er nu potentieel is voor dergelijke besprekingen om invloed uit te oefenen op het ontwikkelingsregime voor exploitatie dat momenteel in de maak is. Het zou echter gevaarlijk zijn om door te gaan met een ongestructureerde, ad-hoc en lichtzinnige benadering van naleving en handhaving, omdat dit de niet-naleving zou kunnen vergemakkelijken en een onaanvaardbaar risico voor het mariene milieu zou kunnen opleveren. Het is van essentieel belang dat er dringende aandacht wordt besteed aan de kwesties die in dit document worden aangesneden, alvorens de internationale gemeenschap de International Seabed Authority (ISA) als een instituut kan beschouwen dat in staat en bereid is om de overgang naar de exploitatie van mineralen van de zeebodem te reguleren.

De internationale gemeenschap heeft, in samenwerking met de ISA, al een basis gelegd voor de regulering van zeebodemexploitatie. Echter, de handhaving van deze regels blijft een belangrijk vraagstuk, vooral gezien het feit dat de technologieën en praktijken rond de zeebodemmineralenindustrie voortdurend in ontwikkeling zijn. Er is meer dan ooit behoefte aan strategische planning en regelmatige inspecties, waarbij de nadruk ligt op transparantie, consistentie en doelgerichtheid.

Het is noodzakelijk om te erkennen dat de verantwoordelijkheid voor naleving niet alleen bij de landen die de sponsoring voor zeebodemactiviteiten uitvoeren, ligt, maar ook bij de autoriteiten die toezicht houden op de naleving van de internationale regelgeving. Landen zoals de Cookeilanden, Nauru en Kiribati hebben al initiatieven genomen door speciale instanties op te richten die zich richten op de handhaving van de regels en de monitoring van de activiteiten. Dit soort maatregelen moet wereldwijd worden uitgebreid en versterkt.

Bovendien is er de noodzaak voor een continue evaluatie van de effectiviteit van het compliance-systeem. Er moeten meetbare uitkomsten en verantwoording worden vastgesteld, en de implementatie van de regels moet zowel intern als extern worden geverifieerd. Dit vereist een hoge mate van onafhankelijkheid, professionaliteit en risicobewustzijn van de toezichthoudende instanties. Daarnaast zouden meer externe en onafhankelijke derden betrokken moeten worden bij de evaluatie van de naleving, om een zekere objectiviteit en een breder scala aan expertise te waarborgen.

De invoering van gedetailleerde rapportage- en controlemechanismen kan ook de effectiviteit van de handhaving verbeteren. Zelfrapportage, interne klokkenluidersmechanismen en de mogelijkheid om klachten in te dienen kunnen allemaal bijdragen aan een transparanter systeem. De beleidsmaatregelen moeten flexibel genoeg zijn om zich aan te passen aan nieuwe uitdagingen en technologieën, terwijl ze tegelijkertijd stevig en consistent blijven in de uitvoering van de regels.

Verder dient de betrokkenheid van ngo’s en andere maatschappelijke actoren meer te worden gestimuleerd, om ervoor te zorgen dat er een breed maatschappelijk draagvlak ontstaat voor het reguleren van de zeebodemexploitatie. De inzet van niet-gouvernementele organisaties kan dienen als een belangrijke controlemechanisme dat de transparantie en verantwoordingsplicht van zowel staten als bedrijven bevordert.

Ten slotte, hoewel er reeds verschillende sponsorerende staten zijn die initiatieven hebben genomen om de naleving te bevorderen, zoals bijvoorbeeld België, China en Duitsland, moet dit proces verder worden geïntensiveerd. Dit vraagt niet alleen om strengere wetgeving en inspectie, maar ook om internationale samenwerking en de uitwisseling van best practices om een werkelijk wereldwijd systeem van naleving en handhaving te creëren.

Het is van cruciaal belang dat alle betrokkenen zich bewust zijn van de risico’s die gepaard gaan met de onvoldoende controle over de zeebodemmineralenindustrie. Zonder effectieve maatregelen kunnen de milieuschade en de verstoring van het mariene ecosysteem onherstelbaar zijn. Daarom moet er een gezamenlijke en proactieve aanpak komen die zowel de juridische als technische aspecten van naleving en handhaving in balans brengt.

Welke gegevens zijn nodig voor een holistische beoordeling van de milieueffecten van diepzeemijnbouw?

Diepzeemijnbouw heeft de laatste jaren veel aandacht gekregen door zowel de economische voordelen als de milieugevaren die het met zich meebrengt. Hoewel de technologieën voor mijnbouw in de diepzee zich blijven ontwikkelen, is het voor de duurzame planning en uitvoering van dergelijke projecten essentieel om de milieueffecten grondig te begrijpen. Dit betekent dat de verzameling, analyse en integratie van ecologische en geologische gegevens cruciaal is voor het beheersen van de risico’s en het waarborgen van een effectief milieubeheer.

In de Clarion-Clipperton Zone (CCZ), bijvoorbeeld, die bekend staat om haar rijkdom aan polymetallische knollen, is de biodiversiteit van de diepzee uitermate complex. Er is behoefte aan holistische gegevens om de effecten van de mijnbouw in deze regio volledig te begrijpen. Wetenschappers wijzen erop dat het belangrijk is niet alleen te kijken naar de onmiddellijke impact van mijnbouwactiviteiten, maar ook naar de langetermijneffecten, zoals verstoringen van de mariene voedselketens, de toename van sedimentverplaatsing en de veranderingen in de fysische en chemische eigenschappen van het zeewater.

De moeilijkheden bij het verzamelen van deze gegevens zijn groot. De diepzee is een van de moeilijkst bereikbare en slechtst begrepen omgevingen op aarde. Het gebruik van nieuwe technologieën zoals op afstand bediende voertuigen (ROV's) en autonome onderwatervoertuigen (AUV's) heeft de mogelijkheden voor dataverzameling aanzienlijk vergroot. Toch blijft het verkrijgen van gegevens over de diversiteit van diepzeeorganismen, de chemische samenstelling van de bodem en de fysische kenmerken van de oceaanbodem een enorme uitdaging. Daarbij komt dat gegevens vaak afkomstig zijn uit verschillende bronnen: overheden, de industrie, onderzoeksinstellingen en non-profitorganisaties. Deze verschillende gegevensbronnen moeten effectief worden beheerd en geïntegreerd om een volledig begrip van de situatie te krijgen.

Er zijn ook belangrijke ethische en beleidsmatige overwegingen die moeten worden meegenomen in de evaluatie van deze gegevens. Dit omvat het bepalen van de gebieden die beschermd moeten worden, het monitoren van de effecten van mijnbouwactiviteiten op de langetermijngezondheid van de ecosystemen, en het ontwikkelen van strategieën voor het herstel van de beschadigde gebieden. De International Seabed Authority (ISA) speelt een sleutelrol in de regulering van diepzeemijnbouw, maar de ontwikkeling van specifieke richtlijnen voor gegevensbeheer en -integratie blijft een werk in uitvoering.

De risico’s van diepzeemijnbouw voor de mariene biodiversiteit zijn goed gedocumenteerd, maar de langetermijneffecten zijn nog onvoldoende onderzocht. Experimenten en testen van mijnbouwtechnieken hebben aangetoond dat de effecten op de bodemgemeenschappen ernstig kunnen zijn, zelfs decennia na de activiteit. Zo heeft een onderzoek naar de effecten van een diepzeemijnbouwtest op een hydrothermale afzetting in de oceaan aangetoond dat zelfs 26 jaar na de gebeurtenis, de microbiële gemeenschappen en hun functies aanzienlijk waren verstoord. Dit onderstreept het belang van langdurige ecologische monitoring.

Voor een uitgebreide en goed geïnformeerde beoordeling van de milieueffecten is een robuuste infrastructuur voor gegevensbeheer en een systematische benadering van gegevensintegratie noodzakelijk. Dit vereist samenwerking tussen diverse wetenschappelijke en industriële partners, evenals de ontwikkeling van gestandaardiseerde methoden voor gegevensverzameling en -analyse. Het uiteindelijke doel van deze inspanningen is het verkrijgen van een diepgaand inzicht in de ecologische, geochemische en fysische kenmerken van de diepzee, zodat de risico’s van diepzeemijnbouw tot een minimum kunnen worden beperkt.

Gegevensintegratie kan ook bijdragen aan het ontwikkelen van effectieve strategieën voor het herstellen van beschadigde ecosystemen. Hoewel de diepzee een enorm potentieel heeft voor de winning van mineralen, moeten de langetermijneffecten zorgvuldig worden gemonitord en beoordeeld. Bij het overwegen van mijnbouwactiviteiten moet er niet alleen worden gekeken naar de economische voordelen, maar ook naar de duurzaamheid van de mariene ecosystemen op de lange termijn. Alleen door een holistische benadering van het milieubeheer kunnen we ervoor zorgen dat de rijkdom van de diepzee niet ten koste gaat van haar biodiversiteit.

Hoe worden de cumulatieve milieueffecten van diepzeemijnbouw beoordeeld en beheerd?

Het beoordelen van de milieueffecten van diepzeemijnbouw vereist een gedetailleerde aanpak waarbij verschillende methoden voor monsters en observaties worden gecombineerd. Dit begint vaak met het gebruik van on-board boorinstallaties om lokaal chemische en biologische parameters te meten aan de basis van de seamounts, langs de hellingen en op de toppen van deze onderzeese bergen. De monsters van gesteenten, sedimenten en biotische gemeenschappen worden verzameld met diverse apparatuur, waaronder rotsboren, epibenthische sleeën, en ook met behulp van op afstand bestuurbare voertuigen of bemande onderzeeërs.

Deze monsters zijn essentieel om de samenstelling en structuur van de meiofauna en microbieel leven te begrijpen, welke nauw verbonden zijn met de nikkel-kobaltrijke ferromangaan korsten die potentieel commercieel interessant zijn. Het monitoren van deze gemeenschappen vereist fotografische en video-observaties met vaste camera’s, soms over langere perioden, om veranderingen in biodiversiteit en biomassa vast te leggen. Dergelijke observaties helpen ook om te begrijpen hoe demersale vissen en andere nektonische organismen reageren op verstoring van de zeebodem.

Verschillende internationale organisaties en landen, zoals België (Global Sea Mineral Resources NV), Duitsland (BGR), India en Nauru, hebben milieueffectrapportages (MER’s) ingediend die zich richten op verschillende aspecten van het mijnbouwproces en de potentiële ecologische effecten. Deze rapportages analyseren onder meer de verstoring van sedimenten en de vorming van plume’s (wolk van fijn sediment), veranderingen in biogeochemische cycli, mogelijke vrijgave van toxische stoffen en de effecten van geluid en lichtvervuiling.

Belangrijk is dat sommige rapporten ook de cumulatieve effecten behandelen, dat wil zeggen de som van de verschillende stressfactoren die het diepzee-ecosysteem belasten. Dit kunnen effecten zijn van gelijktijdige of opeenvolgende mijnbouwactiviteiten, natuurlijke verstoringen zoals onderzeese stormen of vulkanische activiteit, en andere antropogene invloeden. Een voorbeeld daarvan is de NORI-rapportage, die een uitgebreide analyse geeft van 34 verschillende mijnbouwgerelateerde activiteiten en hun potentiële impact op 25 waardevolle ecosysteemcomponenten, verspreid over verschillende dieptelagen van de oceaan. Hierbij wordt een additief model gebruikt dat de gezamenlijke effecten van stressoren zoals geluid, licht en sedimentverstuiving beschrijft.

Het is cruciaal om te beseffen dat de ecologische impact van diepzeemijnbouw niet beperkt blijft tot directe verstoring van de zeebodem, maar ook subtiele, langdurige en cumulatieve effecten kan veroorzaken die de functies en diensten van diepzee-ecosystemen bedreigen. Daarom is een geïntegreerde benadering van milieuonderzoek en risicobeoordeling noodzakelijk, waarbij ook de complexiteit en onvoorspelbaarheid van diepe oceaangebieden worden meegenomen. Effectief beheer moet rekening houden met het feit dat diepzeemilieu’s traag herstellen en dat verstoringen zich kunnen opstapelen, wat onvoorziene gevolgen kan hebben voor biodiversiteit, biogeochemische processen en uiteindelijk voor de gezondheid van de oceanen als geheel.