Nieuw eDNA gereedschap voor muskusratbestrijders

Water/Bodem
Kwaliteit 
‹ Terug naar overzicht
Geplaatst op:
Na jarenlange inspanningen om het aantal muskusratten beheersbaar te houden, hebben de waterschappen in 2019 gekozen voor de nieuwe strategie om de muskusrat terug te dringen tot de landsgrens. Dat lijkt mede mogelijk door de laatste innovatie in muskusrattenbeheer, environmental DNA (eDNA), toe te voegen aan het arsenaal van beheermiddelen.
Nieuw eDNA gereedschap voor muskusratbestrijders

Muskusrat. (Foto: Unie van Waterschappen)

De muskusrat is een invasieve exoot; rond 1900 naar Europa gehaald voor jacht en bont en bereikte rond 1940 Nederland. Bij gebrek aan natuurlijke vijanden en een hoog reproductievermogen kunnen populaties explosief groeien. Een indicatie voor de enorme populatie zijn de circa 400.000 muskusratten die in 2004 in Nederland zijn gevangen. Gegeven dat de werkelijke populatie aanzienlijk groter is, vermenigvuldig het met een kuub grondverzet per muskusrat en het wordt onmiddellijk duidelijk dat de veiligheid van waterkeringen een enorm risico loopt. Daarnaast heeft ook de biodiversiteit enorm te lijden wanneer er gemiddeld meer dan twee muskusratten per kilometer watergang aanwezig zijn.

Er staan dagelijks zo’n 400 muskusrattenbestrijders klaar om deze schadelijke exoot te vangen. Met zoveel mankracht en expertise lukt het om de muskusratpopulatie behoorlijk onder de duim te houden, maar het is wel een eindeloze strijd. Zodra de bestrijdingsdruk wordt verminderd, groeit de muskusratpopulatie weer razendsnel aan. Hierdoor ontstaat een merkwaardige paradox: wanneer de bestrijding effectief is, daalt het aantal gevangen ratten, maar wordt er dus veel tijd besteed aan het monitoren van ‘lege’ watergangen. De kosten per gevangen muskusrat stijgen dan, waardoor de bestuurlijke neiging bestaat om de inzet te verminderen. Met als gevolg dat de muskusratpopulatie weer groeit. Om die cyclus te doorbreken is besloten de muskusrat terug te dringen tot de grens.

eDNA als extra hulpmiddel 

Tijd voor een nieuw stuk gereedschap voor de bestrijders: eDNA. Alle dieren laten celmateriaal achter in hun leefomgeving via bijvoorbeeld afschilferende huidcellen of darmcellen in de ontlasting. In elke cel zit het DNA van het dier. Iedere diersoort heeft zijn eigen specifieke DNA en met de zogenaamde Polymerase Kettingreactie (PCR) is het mogelijk om eDNA van een diersoort in een veldmonster aan te tonen. Omdat muskusratten vooral in het water leven, is hun eDNA aanwezig in water. En dus is het mogelijk om via eDNA de aanwezigheid van muskusratten aan te tonen. In feite is eDNA een onzichtbaar spoor dat elke muskusrat doorlopend achterlaat in zijn omgeving. Met de PCR-analyse is het mogelijk dit spoor in een laboratorium zichtbaar te maken. 

GPS-track van een uitgevoerde eDNA-trajectbemonstering met de autosampler. (Beeld: Tjeerd Weijers, Universiteit van Amsterdam)

De eDNA aanpak is erop gebaseerd dat muskusratbestrijders watermonsters nemen van alle watergangen. Die monsters worden vervolgens in het laboratorium getest op de aanwezigheid van muskusrat eDNA. De uitkomsten geven de bestrijders de locaties waar muskusratten zich ophouden. In hun speuractiviteiten kunnen ze dan focussen op de verdachte locaties. Dit werkt. In de afgelopen jaren heeft de Universiteit van Amsterdam in nauwe samenwerking met Wetterskip Fryslân, Muskusrattenbeheer West- en Midden-Nederland en de Unie van Waterschappen veld- en laboratoriumprotocollen ontwikkeld. Daarmee kunnen op een betaalbare manier muskusratten met behulp van eDNA worden opgespoord. 

Gericht speuren

Het opgestelde eDNA-speurprotocol start met een grofmazige bemonstering met samengestelde trajectmonsters van 5 km. Elke 25 meter wordt een watermonster genomen en verzameld in een halve literfles. Als een trajectmonster een positief muskusrat eDNA-resultaat oplevert, wordt dit traject opgedeeld in vijf subtrajecten van 1 km. Daarvan wordt weer een samengesteld monster van 0,5 liter genomen. Hierna wordt het positief-geteste 1 km-traject verdeeld in tien puntmonsters om de mogelijke locatie van een bouw (hol) zo nauwkeurig mogelijk te bepalen. Op basis hiervan gaan de bestrijders gericht speuren naar mogelijke bouwen.

Om de toepasbaarheid in de praktijk te testen is in 2019 een internationaal EU-gesubsidieerd project (Life MICA) gestart met een focus op Friesland en Noord-Holland. De grootste uitdaging is de schaalbaarheid van de eDNA aanpak. Nederland telt zo’n 300.000 km waterweg. Om die elke een à twee jaar te bemonsteren, is een hele klus. Het monitoringprotocol schrijft trajectmonsters voor van 5 km, wat optelt tot 60.000 monsters per monitoringsronde. Laboratoriumcapaciteit kan relatief gemakkelijk worden opgeschaald door robotisering. Maar in het veld is dat minder gemakkelijk te realiseren. 

Om de bemonstering in het veld te faciliteren, heeft het Technologiecentrum van de Universiteit van Amsterdam een eDNA-autosampler ontwikkeld voor het grootschalig nemen van watermonsters voor eDNA-analyse. Op basis van eisen van de eindgebruikers (bestrijders) en overige randvoorwaarden zoals robuustheid, gebruiksvriendelijkheid en betaalbaarheid, is er door slim gebruik te maken van bestaande componenten en op maat gemaakte onderdelen, een apparaat ontworpen dat ongeveer zo groot is als een broodtrommel. In de transparante behuizing (Peli 1050 case) zitten: een minicomputer (moederboard + microcontroller; ESP32) met een beeldscherm, een waterpomp (9QQ stepper 3 roller), een GNSS-ontvanger met antenne, en een accu. Met vier waterdichte knoppen is de autosampler eenvoudig te bedienen en via een slang met een filter worden de watermonsters opgezogen. De autosampler kan ingesteld worden om op bedoelde afstanden, gewenste hoeveelheden water op te pompen naar een verwisselbare monsterfles. Met een QR-code wisselt de autosampler informatie uit met een speciaal daarvoor ontwikkelde app. Met satellietnavigatie worden de afgelegde trajecten, monsterpunten en tijden bijgehouden. De autosampler is na diverse testen in het veld inmiddels ontwikkeld tot een beta-versie. Alle componenten kosten bij elkaar minder dan 500 euro.

Modulair ontwerp

Exotenbestrijders van Wetterskip Fryslân testen de eDNA-autosampler. (Foto: Wetterskip Fryslân)

In de praktijk komt een muskusratbestrijder alle mogelijke variaties in watergangen tegen: van ruime boezemvaarten tot vrijwel dichtgegroeide kavelslootjes. Hierdoor is er een grote diversiteit aan bereikbaarheid. Dat heeft consequenties voor de manier waarop met de autosampler monsters genomen kunnen worden. Daarom is gekozen voor een modulair ontwerp. Wanneer een watergang goed bevaarbaar is, is de autosampler met een buisbegeleider een prima oplossing en kan er wel 40 tot 50 km per dag worden bemonsterd. Voor wat moeilijker bevaarbare waterwegen is er een varende drone in ontwikkeling waarin de autosampler kan worden geplaatst. Voor onbevaarbare waterwegen wordt de autosampler in een rugzak gecombineerd met een soort hengel met afstandsbediening. Voor onbereikbare gebieden worden op termijn vliegende drones uitgerust met autosamplers.

In essentie maakt de autosampler het mogelijk om in heel Nederland op een kosteneffectieve manier routinematig en grootschalig watermonsters te nemen. Op dit moment ligt de focus op het monitoren van de muskusrat en in mindere mate de beverrat. Daarnaast zijn er meer invasieve exoten zoals de oprukkende Amerikaanse rivierkreeft en de wolhandkrab waarvan de verspreiding ook op deze manier gemonitord zou kunnen worden. Het enige wat daarvoor aangepast hoeft te worden is de snelheid van de autosamplerpomp, zodat er extra water wordt verzameld om eDNA-analyses van andere soorten ook te kunnen uitvoeren. Waarschijnlijk zal de autosampler in de toekomst een belangrijke rol spelen in het monitoren en beheren van een aantal schadelijke exoten in onze waterwegen en vandaar ook dat de autosampler is genomineerd voor de Waterinnovatieprijs in de categorie ‘Waterschap van de toekomst’ 2021. 

Timo Breit is groepsleider; Mirjam Boonstra is projectleider Life-MICA en Wim Ensink is moleculair-biologisch research analist (allen aan Dutch Genomics Service & Support Provider, Universiteit van Amsterdam). Tjeerd Weijers is elektronisch ingenieur aan Technologie Centrum Universiteit van Amsterdam. Dolf Moerkens is beleidsadviseur bij de Unie van Waterschappen.