Leven onder het ijs

Bericht uitgegeven op dinsdag 6 januari 2009 door Alterra.

Nu het ijs zo dik is dat half Nederland de schaatsen onderbindt, betekent dit niet dat er onder dit ijs geen waterdieren meer te vinden zijn. In vijver, sloot en plas zijn zelfs nog een heleboel dieren actief! Toch hebben deze dieren het niet makkelijk in het ijskoude water. Gelukkig hebben ze allerlei manieren gevonden om onder het ijs te overleven. Sommige beesten kunnen 5 maanden ingevroren zijn overleven.

Hoe overleven waterdieren ijsvorming
Wanneer een sloot of plas bevriest, vormt zich een laagje ijs op het wateroppervlak. Dit isoleert het waterlichaam en vertraagt zo het afkoelen van het water wat eronder zit. Dit heeft tot gevolg dat sloten en plassen meestal niet tot de bodem toe bevriezen. Zelfs onder extreme koude omstandigheden daalt de watertemperatuur vlak boven de bodem niet snel tot onder het vriespunt. Veel waterdieren blijven dan ook actief in dit water onder het ijs. Waterdieren vermijden direct contact met het ijs en voorkomen zo dat ze ingevroren worden in de ijslaag. Direct contact met ijskristallen is namelijk in veel gevallen dodelijk. In de winter actieve waterdieren hebben verschillende aanpassingen om te overleven in dit letterlijk ‘ijskoude’ water:

• Ten eerste hebben veel soorten waterinsecten stoffen in hun lichaam waardoor lichaamstemperatuur kan zakken tot ver onder het vriespunt (vaak tot ongeveer -5 tot -10 graden Celsius). In de winter worden in hun lichaamsvloeistof suikers en eiwitten aangemaakt die werken als een soort antivries!
• Ten tweede maken sommige soorten waterinsecten hun maag en darmen leeg en voorkomen zo dat er zich ijskristallen kunnen vormen rondom de voedseldeeltjes (voedseldeeltjes zouden anders werken als een soort condensatiekernen van waaruit de ijskristallen gaan groeien).
• Verschillende ongewervelden nemen beschermende maatregelen: beschermende cocon van taai materiaal (wormen), dichten hun huisje af met een leerachtig laagje (slakken en kokerjuffers).
• Vissen trekken weg uit kleine sloten en plassen en zoeken dieper water op om zo bevriezing te voorkomen.

Foto 1: Sloten en plassen zijn vrijwel nooit helemaal tot op de bodem bevroren, onder de dikke laag ijs bevindt zich nog water. Hierin zijn allerlei waterdieren te vinden.

5 maanden invriezen overleven
Soms bevriest een sloot of plas helemaal en is er geen ontsnappen meer aan. Wanneer een waterlichaam totaal bevriest trekken dieren zich vaak terug in de bodem. Onderzoekers die bevoren bodemmonsters meenamen uit het veld, met hierin ingekapselde organismen, en deze vervolgens ontdooiden vonden dat in veel gevallen enkele dieren overleefden! Uit een experiment waarbij een soort slak, erwtemossel en kokerjuffer werden ingevroren, bleek dat deze dieren 5 maanden in het ijs bij -4 graden Celsius konden overleven! Ook waterkevers zijn in staat ingekapseld in ijs te overleven. Toch overleven ze niet wanneer ze simpelweg ingevroren worden in een bakje water. Dit heeft iets te maken krachten die vrijkomen door ijsvorming. Groeiende kristallen beschadigen de dieren, maar dit wordt in de natuur waarschijnlijk gebufferd door de zandkorrels of plantendelen.

Niet alle waterdieren zijn ’s winters actief. Volwassen dieren van bijvoorbeeld verschillende soorten vliegen en muggen sterven in het najaar, nadat ze eieren gelegd hebben. De eieren overwinteren (kunnen tegen bevriezing) en komen het volgende voorjaar weer uit. Deze dieren ontwijken dus de extreme omstandigheden tijdens de winter.

Foto 2: Zolang er voldoende licht kan doordringen in het water, groeit dit Sterrekroos gewoon verder onder de dikke ijslaag.

Zuurstof is een groter probleem dat het ijs zelf
Overleven in het koude water is dus goed mogelijk, maar ijsvorming levert nog een ander probleem op voor de waterdieren; er kan namelijk zuurstofloosheid optreden in het water. Algen en waterplanten die groen zijn in de winter (bijvoorbeeld Sterrekroos) produceren zuurstof onder invloed van zonlicht. Wanneer het ijs helder is, dringt er vrijwel evenveel zonlicht in het water door als bij onbevroren water. Wanneer het ijs door viezigheid minder helder is, of bedekt met een laagje sneeuw, dan dringt er bijna geen licht meer in het water door. In het donker wordt er geen zuurstof meer geproduceerd door de algen. Dit is een groot probleem voor waterinsecten in vissen. Bacteriën op de bodem van sloot en plas verbruiken namelijk zuurstof bij het afbreken van dode waterplanten die op de bodem liggen (overblijfselen van het groeiseizoen), met als gevolg dat langzaam alle zuurstof onder het ijs verbruikt wordt. Bij weinig zuurstof sterven de meeste waterdieren; te beginnen bij vissen, omdat deze relatief veel zuurstof nodig hebben. Waterinsecten kunnen lage zuurstofconcentraties tijdelijk overleven door inactief te worden, waaronder door hun stofwisseling sterk te vertragen.

Meer informatie over onderzoek naar waterdieren in de Nederlandse sloten is te vinden op www.plons.wur.nl.
Meer informatie over effect van vorst en ijs op amfibieen is te vinden op het Natuurbericht van 21 december 2008: "Met antivries de winter door".

Tekst en foto’s: Ralf Verdonschot, Alterra (www.alterra.wur.nl) Wageningen UR. Bronnen:

• Tommy I. Olsson, T.I. (1981). Overwintering of benthic macroinvertebrates in ice and frozen sediment in a north Swedish river. Holarctic Ecology 4(3): 161-166.
• Frisbie, M.P., Lee, R.E. Jr. (1997). Inoculative freezing and the problem of winter survival for freshwater macroinvertebrates. Journal of the North American Benthological Society, Vol. 16(3): 635-650
• Wetzel, R.G. (2001). Limnology: lake and river ecosystems. 3th edition. Elsevier Academic press.