Het beoordelen van de waterkwaliteit is een lastige zaak. Vaak wordt de chemische kwaliteit bepaald, maar eigenlijk willen we weten welke effecten die heeft op de biologische kwaliteit. Veld- en microscopisch onderzoek aan biologische indicatoren is bewerkelijk en bovendien zijn de resultaten niet eenduidig. Met de ontwikkeling van DNA-analysetechnieken is het mogelijk geworden nematoden in de waterbodem snel en accuraat te analyseren. Nematoden zijn kleine aaltjes (lengte 0,3 tot 1,0 mm) die in grote aantallen en met een aanzienlijke diversiteit in de waterbodem aanwezig zijn. De combinatie van hoge dichtheden en grote verscheidenheid maakt de nematodengemeenschap tot potentiële bio-indicator voor de waterkwaliteit. Een pilot liet zien dat DNA-analyse van nematoden in de waterbodem duidelijke signalen van eutrofiëring aangaf en daarmee inzicht gaf in de waterkwaliteit

Helder, J.

Hooff, A., van

Kluck, J.

Sollie, S.

Wageningen Yield 

48 H2O / 14/15 - 2012
nematoden als indicator voor 
de waterkwaliteit
Susan Sollie, Tauw
Jeroen Kluck, Tauw
Adrie van Hooff, Tauw
Johannes Helder, Wageningen Universiteit
Het beoordelen van de waterkwaliteit is een lastige zaak. Vaak wordt de 
chemische kwaliteit bepaald, maar eigenlijk willen we weten welke eff ecten 
die heeft op de biologische kwaliteit. Veld- en microscopisch onderzoek aan 
biologische indicatoren is bewerkelijk en bovendien zijn de resultaten niet 
eenduidig. Met de ontwikkeling van DNA-analysetechnieken is het mogelijk 
geworden nematoden in de waterbodem snel en accuraat te analyseren. 
Nematoden zijn kleine aaltjes (lengte 0,3 tot 1,0 mm) die in grote aantallen 
en met een aanzienlijke diversiteit in de waterbodem aanwezig zijn. De 
combinatie van hoge dichtheden en grote verscheidenheid maakt de nemato-
dengemeenschap tot potentiële bio-indicator voor de waterwaterkwaliteit. Een 
pilot liet zien dat DNA-analyse van nematoden in de waterbodem duidelijke 
signalen van eutrofi ëring aangaf en daarmee inzicht gaf in de waterkwaliteit.
Inzicht in de waterkwaliteit is noodza-kelijk (en wenselijk) om situaties te beoordelen en de noodzaak van 
maatregelen ter verbetering van die water-
kwaliteit af te kunnen wegen. Zo verplicht 
de KRW waterbeheerders de chemische en 
biologische kwaliteit van oppervlaktewater 
in waterlichamen te beoordelen. Ook buiten 
waterlichamen (bijvoorbeeld in stedelijk 
gebied) dient de waterkwaliteit te voldoen 
aan gestelde normen. 
Maar het beoordelen van waterkwaliteit is 
een lastige zaak. De chemische kwaliteit is 
relatief eenvoudig te bepalen, de biologische 
kwaliteit is lastiger. Chemisch onderzoek 
zegt bovendien niet alles; het is erg lastig 
om het gecombineerde eff ect van meerdere 
vervuilende stoff en in te schatten. De 
biologische waterkwaliteit (voorkomen en 
variatie van soorten) is een gevolg van de 
fysisch-chemische waterkwaliteit. Het kan 
zijn dat de chemische waterkwaliteit tijdelijk 
verslechtert, maar dat dit - afhankelijk van 
de bio-beschikbaarheid - geen of geen 
langdurige eff ecten heeft op de biologie in 
het watersysteem. 
En juist die veerkracht en gevoeligheid van 
het systeem is een goede indicatie of een 
systeem ‘gezond’ is. Het is daarom van belang 
om een geschikte biologische indicator te 
vinden die de gezondheid van het systeem 
op betrouwbare wijze bepaalt.
Wat is er mis met de huidige 
indicatoren?
De biologische kwaliteit wordt meestal 
bepaald door het inventariseren en tellen 
van soorten planten en dieren (vaak met 
binoculair of microscoop). Dit is over 
het algemeen een arbeidsintensieve en 
tijdrovende taak die alleen door specialisten 
kan worden uitgevoerd. Dit resulteert in 
minimale bemonstering en analyse van de 
biologische waterkwaliteit. Daarnaast speelt 
er nog iets anders. De huidige biologische 
indicatoren geven vaak geen goed beeld van 
de veerkracht. Vissen kunnen wegzwemmen 
van vervuiling, planten reageren traag 
op veranderingen in de waterkwaliteit 
en macrofauna heeft (ten opzicht van 
nematoden) een lange levenscyclus. Wij 
denken dat nematoden een aantal zeer 
positieve eigenschappen hebben om als 
goede bio-indicator te fungeren voor de 
waterkwaliteit.
Afb. 1: Uitkomst van PCR, waarbij iedere lijn een andere nematodefamilie representeert. Naarmate de stijgende 
lijn meer naar links ligt, zit er meer van de betreff ende nematode in.
49H2O / 14/15 - 2012
 platform
Nematoden als bio-indicator
Nematoden zijn microscopisch kleine 
wormpjes die in grote hoeveelheden 
en soortaantallen in de waterbodem 
voorkomen. Er zijn diverse argumenten om 
juist deze groep als indicator te gebruiken.
Nematoden zijn abundant (tienduizenden 
individuen per m2), zodat vrij kleine 
monsters voldoende informatie opleveren 
om statistisch verantwoorde uitspraken 
te doen. Daarnaast omvatten nematoden 
verschillende trofische groepen (bacteri-
voren, algen-eters, predators en omnivoren), 
waarmee effecten op alle lagen van het 
voedselweb kunnen worden gedetecteerd. 
Nematoden vertonen een breed spectrum 
aan gevoeligheden voor verstoringen, 
waarmee gemeten kan worden in een 
wijd scala van stresscondities. Bovendien 
is de mobiliteit van nematoden in zoet-
waterbodems gering, zodat resultaten ook 
echt het effect weerspiegelen van lokaal 
aanwezige stressoren. De levenscyclus van 
nematoden is zo kort, dat er vrijwel direct 
(= binnen een paar dagen) reacties te zien 
zijn op vervuiling. Ten slotte zijn nematoden 
goed onderzocht; dit betekent dat geconsta-
teerde veranderingen in de meeste gevallen 
ecologisch verklaard kunnen worden.
De afgelopen jaren heeft het Laboratorium 
voor Nematologie (Wageningen Universiteit) 
een ribosomaal DNA-databank gegenereerd 
die vrijwel alle in Nederland voorkomende 
nematodengenera omvat (in totaal nu 
ongeveer 2.500 soorten)1). Daarmee is het 
mogelijk geworden middels DNA-barcoding 
nematodenfamilies en aantallen per familie 
in de bodem te bepalen. Het grote voordeel 
hiervan is dat een tijdrovende bezigheid 
vervangen is door een efficiënte, snelle en 
betrouwbare methode om nematoden te 
inventariseren. Deze methodiek wordt al 
breed toegepast voor de analyse van grond-
monsters2). De toepassing voor waterbodems 
is nieuw, maar het functioneren van de 
DNA-barcoding staat (als bewezen techniek) 
hier niet ter discussie.
Het onderzoek
In het najaar van 2011 hebben we een 
pilot-project uitgevoerd om te onderzoeken 
of nematoden een goede indicator voor 
de waterkwaliteit kunnen zijn én of 
DNA-barcoding een werkbare methode 
is voor waterbodems3). In het beheer-
gebied van drie waterschappen (Veluwe, 
De Dommel en Velt en Vecht) en twee 
gemeenten (Bergen (NH) en Oisterwijk) zijn 
bemonsteringen uitgevoerd op locaties 
waarvan bekend was dat ze vervuild 
waren door een overstort. Ter controle zijn 
ook bovenstrooms monsters genomen. 
Voor bemonstering van de bovenste vijf 
centimeter van de waterbodem is een 
Uwitec sedimentboor gebruikt. Uit deze 
waterbodemmonsters zijn de nematoden 
geëxtraheerd. Deze nematoden zijn 
vervolgens zowel microscopisch als middels 
DNA-barcoding gedetermineerd en geteld 
(tot familieniveau).
De microscopische analyse gaf hetzelfde 
beeld te zien als de DNA-barcoding. Van te 
voren hadden we een groep samengesteld 
van de meest voorkomende nematoden-
families in zoetwatersystemen. Het betreft 
18 families, een praktisch bruikbaar aantal 
waarbij verschillende voedingstypen en 
verschillende mate van stresstolerantie zijn 
opgenomen. Kwantitatieve testen voor deze 
families zijn ontwikkeld in een Genes4Water-
project4).
Veelbelovende resultaten
De resultaten van deze pilot wijzen erop 
dat nematoden en DNA-barcoding de 
potentie hebben om als indicator voor de 
waterkwaliteit te dienen. In de waterbodem-
monsters waren nematodenfamilies 
aanwezig die zowel op de vervuilde als op 
de controlelocaties voorkwamen. Daarnaast 
waren er enkele kenmerkende soorten die 
alleen op één van beide locaties zijn aange-
troffen. Op elke locatie vonden wij minimaal 
zes verschillende families. In totaal zijn elf 
verschillende families aangetroffen. Deze 
pilot was te klein opgezet om significante 
verschillen aan te tonen (daarvoor zouden 
meer herhalingen nodig zijn), maar wanneer 
een familie binnen één watersysteem op 
de ene locatie wel aanwezig is en op de 
locatie controlelocatie vervuilde locatie
Klijndijk Monhysteridae, Plectidae Alaimidae
Veluwe - Tobrilidae
Geldrop - Tobrilidae
Bergen (NH) - Tripylidae
Kenmerkende nematodenfamilies zoals die naar voren komen uit een experiment dat is uitgevoerd in november 
en december 2011 op vijf zoetwaterlocaties in Nederland. De locaties voor Oisterwijk ontbreken hier. Door de 
lage extractie-efficiëntie konden we daar geen volledige analyse uitvoeren.
andere locatie totaal afwezig is, is dit wel een 
duidelijk signaal. Omdat dit type resultaten 
de meeste informatie geven, bespreken 
we alleen de zogenaamde ‘kenmerkende 
families’ (families die alleen op één locatie 
voorkomen) (zie tabel).
In Klijndijk zijn op de controle locatie de 
bactivoren Monhysteridae en Plectidae 
gevonden, terwijl op de vervuilde locatie 
juist de bactivoor Alaimidae is gevonden 
(naast overeenkomende families). Monhyste-
ridae en - in mindere mate - Plectidae zijn zeer 
veel voorkomende zoetwater nematoden. 
In literatuur geldt een algemeen beeld dat 
Monhysteridae aantallen afnemen naarmate 
eutrofiëring toeneemt. Het volledig afwezig 
zijn van deze groep in de vervuilde (sterk 
geëutrofieerde) locatie Klijndijk was echter 
onverwacht en opmerkelijk. We hebben 
dit beeld op geen enkele andere vervuilde 
locatie aangetroffen.
De familie Alaimidae (bacterie-eters) zijn 
aanwezig in de sterk geëutrofieerde locatie 
in Klijndijk en niet op de controlelocatie. 
De aanwezigheid van deze groep duidt op 
Nematode van de familie Tobrilidae. 
50 H2O / 14/15 - 2012
hoge bacteriële dichtheden. Anders dan in 
terrestrische systemen is over de ecologie 
van deze groep in zoetwatermilieus nog 
weinig bekend.
Voor de locaties op de Veluwe en in Geldrop 
zijn de Tobrilidae van belang: deze familie 
is wel op de vervuilde locaties en niet op 
controlelocaties aangetroffen. Tobrilidae 
is een familie die een aanzienlijk aantal 
geslachten omvat waaronder Tobrilus,
Epitobrilus, Semitobrilus en Eutobrilus. 
Ecologisch gezien lijken de geslachten veel 
op elkaar. In deze studie zijn ze als groep 
gedetecteerd.
In het algemeen is deze familie kenmerkend 
voor onvervuilde locaties, met een opmerke-
lijke uitzondering: Tobrilus diversipapillatus5),6). 
Het is om deze reden zeer wel mogelijk dat 
het specifieke signaal dat in De Dommel 
bij Geldrop en in Epe (Veluwe) gemeten 
is - Tobrilidae op de vervuilde locatie - 
veroorzaakt is door deze ene soort, Tobrilus 
diversipapillatus. In deze pilot is echter niet 
op soort gedetermineerd. Dit zou interessant 
zijn voor een vervolgstudie.
In het zeer ondiepe stroompje in Bergen 
vonden wij de familie Tripylidae op de 
vervuilde locatie, terwijl deze op de controle-
locatie ontbrak. Soorten van deze familie 
komen zowel terrestrisch, aquatisch als in 
brakwatersystemen voor. In literatuur is, voor 
zover we hebben kunnen nagaan, nog niet 
eerder een specifieke toename van Tripylidae 
als gevolg van eutrofiëring beschreven. 
Waarschijnlijk betreft het hier een andere 
oorzaak.
Concluderend is in Klijndijk een duidelijke 
relatie te leggen tussen eutrofiëring en de 
aanwezige nematoden. Voor de andere 
locaties zien we duidelijk verschillen in 
nematoden tussen de vervuilde en controle-
locatie. Hoe we deze moeten duiden is 
nog niet bekend. Nader onderzoek dient 
uit te wijzen door welk type vervuiling het 
voorkomen (of juist afwezigheid) van families 
veroorzaakt wordt, of dit algemeen geldig is, 
veel voorkomt of juist soms wordt tegen-
gesproken.
DNA-barcoding werkt 
De gevolgde methoden voor het 
bemonsteren, het extraheren van de 
monsters en de analyse van aanwezige 
families middels DNA-barcoding bleek in 
deze pilot zeer goed te werken. Na in eerste 
instantie Ludox te gebruiken om de monsters 
te zuiveren, bleek een wattenfilter beter te 
werken. Deze methode leverde een goed 
werkbare hoeveelheid nematoden op. De 
uitvoering van de DNA-analyse middels 
een Q-PCR leverde geen problemen op. 
Deze methode bleek zeer betrouwbaar en 
bijkomend voordeel is dat er geen specia-
listen voor determinatie meer nodig zijn.
Deze pilot heeft aangetoond dat het goed 
mogelijk is om middels DNA-barcoding te 
bepalen welke nematodenfamilies aanwezig 
zijn in de waterbodem en in welke aantallen 
ze voorkomen. Op de gekozen locaties 
zijn met name veranderingen in families 
gevonden die eutrofiëring indiceren. Door 
het beperkte aantal herhalingen was het 
niet mogelijk om statistisch onderbouwde 
uitspraken te doen over de resultaten. Toch 
zijn de resultaten uit deze pilot veelbelovend, 
omdat voor iedere locatie duidelijke signalen 
gevonden zijn. Dit is voldoende reden om 
verder onderzoek te doen aan het gebruik 
van nematoden.
Wat kunnen we ermee en het vervolg
Deze pilot heeft de potentie van 
nematoden als indicator voor de water-
kwaliteit aangetoond, maar er zijn nog veel 
vraagtekens en open einden. Zo kunnen 
de nematoden nu gedetermineerd worden 
tot op familieniveau. Een flinke stap kan 
gemaakt worden in ecologische beoordeling 
wanneer tot op geslachtsniveau wordt 
gedetermineerd. Er loopt inmiddels een 
subsidieaanvraag bij het Netherlands 
Genome Institute om dit te realiseren.
In een vervolgonderzoek willen we tevens 
meer herhalingen meenemen en een 
groter aantal locaties bemonsteren. In het 
onderzoek richten we de aandacht op de 
relatie tussen de samenstelling van de 
nematodengemeenschap en traditioneel 
gemeten waterkwaliteitsparameters. 
Door aan te sluiten bij lopend water-
kwaliteitsonderzoek, liefst waar zowel 
chemische als biologische analyses worden 
gedaan, kunnen we kosteneffectief de 
toepasbaarheid van nematoden verder 
onderzoeken.
LITERATUUR
1)  Van Megen H., S. van den Elsen, M. Holterman, G. 
Karssen, P. Mooyman, T. Bongers, O. Holovachov,  
J. Bakker en J. Helder.(2009) A phylogenetic tree of 
nematodes based on about 1,200 full-length small 
subunit ribosomal DNA sequences. Nematology 11, 
pag. 927-950.
2)  Neilson R., S. Donn, B. Griffiths, T. Daniell,  
K. Rybarczyk, S. van den Elsen, P. Mooyman en 
J. Helder (2009). Molecular tools for analysing 
nematode assemblages. In: Nematodes as 
environmental indicators, van M. Wilson en  
T. Kakouli-Duarte.
3)  Helder J., A. van Hooff en S. Sollie (2011). 
Nematoden als indicator voor water(bodem)
kwaliteit. DNA barcodes voor de kwantitatieve 
karakterisering van nematodengemeenschappen 
in waterbodems. Tauw. Rapport R001-4791328AIH-
hda-V01-NL.
4)  Helder J., R. Landeweert en I. Dinkla (2012). 
DNA barcoding-gebaseerde monitoring van 
(veranderingen in) nematodengemeenschappen 
in zoetwaterhabitats. Ministerie van Verkeer en 
Waterstaat / Deltares.
5)  Arthington A., G. Yeates en D. Conrick (1986). 
Nematodes, including a new record of Tobrilus 
diversipapillatus in Australia, as potential indicators 
of sewage effluent pollution. Aust. J. Mar. Freshw. 
Res. 37, pag. 159-166.
6)  Bazzanti M. (2000). Macrobenthic nematodes as 
biological indicators in a Mediterranean lowland 
river in Central Italy: A case study. Archiv für 
Hydrobiologie 1, pag. 59-70.
Monstername in de watergang bij Klijndijk in november 2011.


Nematoden als indicator voor de waterkwaliteit

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Wageningen Yield

Name not available