De belangrijkste mijlpalen in het beheer van de zandwinning op zee

De belangrijkste mijlpalen in het beheer van de zandwinning op zee Koen Degrendele FOD Economie, K.M.O., Middenstand en Energie – Dienst Continentaal Plat Simon Bolivarlaan 30, B-1000 Brussel e-mail: [email protected]

Abstract De zandwinning op zee is geen recente economische activiteit. Al gedurende enkele decennia wordt zand en in mindere mate grind ontgonnen op de zeebodem. De uitzonderlijke locatie en omstandigheden en de technische vereisten bezorgen deze economisch steeds belangrijkere sector een specifiek karakter. De ontwikkeling van een aangepaste wetgeving en administratie, de opbouw van de nodige kennis en de voortdurende verbetering van het controlesysteem, vertonen een aantal cruciale momenten. Het is de opeenvolging van die mijlpalen die leidde tot het huidige duurzaam beheer, dat de vergelijking met andere (mariene) sectoren kan doorstaan. Om dit beheer verder te optimaliseren, zijn ook in de nabije toekomst al belangrijke innovaties gepland. L’extraction de sable marin n’est pas une activité récente. Depuis quelques décennies déjà le sable et en moindre quantité le gravier sont extraits du fond marin. Le cadre exceptionnel et les exigences techniques constituent le caractère spécifique de ce secteur économique qui gagne en importance. Le développement d’une législation et d’une administration adaptée, l’évolution des connaissances et l’amélioration continuelle du système de contrôle montrent quelques phases cruciales. La succession de ces phases aboutit à la gestion durable actuelle, qui peut être comparée avec d’autres secteurs entre autre dans le domaine marin. Afin d’améliorer cette gestion durable, des innovations importantes sont planifiées dans un futur proche.

Inleiding Het beheer van de zand- en grindwinning berust op een viertal peilers: 1. Een eenvoudige en transparante administratie; 2. De ontwikkeling en actualisering van een specifieke regelgeving; 3. Een grondige en uitgebreide kennis van de te beheren grondstoffen, m.a.w. de aanwezige zand- en grindvoorraden; 4. Een continue en correcte controle op de ontginningen en op de toepassing van de regels. Deze vier peilers maken samen een efficiënt beheer van de ontginningen mogelijk. Op elk van deze vlakken zijn een aantal ontwikkelingen cruciaal geweest om tot het huidige duurzame beheer te komen.

1

Administratie Het administratieve beheer van de zandontginningen is een toonbeeld van continuïteit in de steeds veranderende organisatie van de overheidsdiensten in ons land. De organisatie en administratie gebeurt nog steeds door de Afdeling Kwaliteit en Veiligheid van de FOD Economie, voorheen het Ministerie van Economische Zaken: eerst onder de noemer van de dienst Mijnwezen en later, na het sluiten van de laatste mijnen en dus ook van de gelijknamige dienst, door de dienst Continentaal Plat. Het beheer van de bestaande concessies en alle nieuwe concessieaanvragen werden en worden door de ambtenaren van deze diensten uitgevoerd. Ook het systeem van vergoedingen wordt door hen beheerd. De inkomsten werden in de periode 1977-1979 verdeeld onder het toenmalige Mijnwezen en de dienst Zeevisserij (nu het ILVO: Instituut voor Landbouw- en Visserijonderzoek). Vanaf 1979 ontvangt ook de BMM (Beheerseenheid voor het Mathematisch Model van de Noordzee) een deel van de inkomsten. De verdeelsleutel en de vergoedingen werden in die dertig jaar regelmatig aangepast. Het continue en stabiele karakter van de exploitatie zorgt voor een belangrijke en stabiele bron van inkomsten voor de drie betrokken overheidsdiensten. In de periode 1994-2007 ontving de FOD Economie 4.5 miljoen euro van de vergoedingen, de BMM en ILVO elk 3 miljoen. Het belang van deze inkomsten voor de werking van deze 3 instellingen mag dus niet onderschat worden.

Inkomsten uit exploitatie 1800 1600

ECON

ILVO

BMM

1400

3

10 euro

1200 1000 800 600 400 200 0 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Figuur 1: Vergoedingen sinds 1994 (totale bedragen) De administratie houdt verder alle gegevens, verstrekt door de exploitanten aangaande de ontgonnen hoeveelheden en locaties, bij. De verwerking van deze data maakt het mogelijk om een globaal beeld te krijgen van de ontgonnen hoeveelheden en van de economische impact van de sector.

2

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 N.V. Charles Kesteleyn N.V. Insagra N.V. Cambel Agregats N.V. Readymix N.V. Dranaco N.V. Satic N.V. Zeemineralen N.V. Firma Germain D'Hoore N.V. Decloedt Alzagri N.V. N.V. N.H.M. - N.V. C.E.I. N.V. Ghent Dredging N.V. Belmagri N.V. Hanson De Hoop Handel B.V. DBM Vlaamse Overheid – Afdeling Kust. Vlaamse Overheid – Afdeling Maritieme Toegang

(controle)zone 2 controlezone 3 (controle)zones 1 en 2 controlezones 1, 2 en 3

Figuur 2: Overzicht van de vergunningen sinds 1992

4.50

* offshore werken / travaux offshore 4.00

*

Volume (in miljoenen m³) Volume (en millions de m³)

3.50

3.00

2.50

2.00

* 1.50

*

1.00

0.50

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

1992

1991

1990

1989

1988

1987

1986

1985

1984

1983

1982

1981

1980

1979

1978

1977

1976

0.00

Produktiejaar / Année de production

Figuur 3: Ontgonnen zandvolumes per productiejaar

3

Regelgeving De ontginningen op zee werden na de Tweede Wereldoorlog belangrijk genoeg om het opstellen van een specifieke wet- en regelgeving te verantwoorden. Dit leidde tot de eerste wet in 1969 waarin de ontginningen vermeld worden: “WET INZAKE HET CONTINENTAAL PLAT VAN BELGIE“ (in 1999 herbenoemd tot “Wet van 13 juni 1969 inzake de exploratie en de exploitatie van niet-levende rijkdommen van de territoriale zee en het continentaal plat”). Sindsdien werd een groot aantal deelaspecten van de reglementering vastgelegd in meerdere wetten en koninklijke besluiten. Ook hier vinden we een aantal belangrijke mijlpalen doorheen de jaren: 1. Het vastleggen van de procedure voor een concessieaanvraag in 1974; 2. De eerste definiëring van de wingebieden in 1977;

Figuur 4: Afbakening van de eerste wingebieden 3. De oprichting van het Fonds voor Zandwinning in 1990 en het vastleggen van de vergoedingen in 1993;

4

4. De oprichting van een raadgevende commissie en het vastleggen van een driejaarlijkse studiedag in 1999. We zijn ondertussen al aan de vierde editie toe; 5. Het moderniseren van de procedure, het invoeren van de milieueffectenrapportering en de herdefiniëring van de ontginningszones sinds 2004.

Figuur 5: Limieten van de huidige exploratie- en exploitatiezones

Wetenschappelijke kennis Het Belgisch Continentaal Plat behoort tot de best gekende onderzeese gebieden ter wereld, zowel door de beperkte omvang en ligging als door zijn economisch belang. De verwerving van noodzakelijke wetenschappelijke kennis m.b.t. zandwinning is, in tegenstelling tot de administratie en de regelgeving, niet hoofdzakelijk beperkt tot de FOD Economie. De huidige kennis van de aanwezige grondstoffen en de impact van de ontginning ervan kwam tot stand dankzij een opeenvolging van 5

projecten vanuit het Mijnwezen en de dienst Continentaal Plat én dankzij het continu onderzoek uitgevoerd door de BMM en het ILVO. Het onderzoek, gerelateerd aan de exploitatie van sedimenten, werd steeds in belangrijke mate gefinancierd door de vergoedingen van de exploitanten: enerzijds door de bijdragen aan de onderzoeksinstellingen BMM en ILVO, anderzijds door specifieke projecten uitgaande van de administratie bij de FOD Economie. Van 1980 tot 1997 droegen de opeenvolgende projecten van de Universiteit Gent (Kwintebank, Westbank I tot III en Gootebank) bij tot de basiskennis over de geologie en de geomorfologie van de extractiezones en de impact van de ontginningen op de zandbanken. Na de aanwerving van een aantal wetenschappers in 1998 startte de dienst Continentaal Plat met een eigen onderzoek met zowel een biologische, scheikundige als geologische inslag. Vanaf 2003 blijft enkel het geologische en geomorfologische deel verder lopen en werkt de dienst mee aan aan projecten die gefinancierd worden door de Federale of Europese Overheid zoals SPEEK, EUMARSAND en MAREBASSE. De publicaties in het kader van SPEEK en EUMARSAND vormen een belangrijke referentie voor de wetenschappelijke studie van de impact van de ontginningen op zowel biologisch als geologisch vlak. Daarnaast initieerde de dienst Continentaal Plat de projecten Resource3D en het recente G2LAT.

Controle en impact De controle op de ontginningen gebeurt sinds de start van de ontginningen door de ambtenaren van de betrokken dienst binnen de FOD Economie: enerzijds door de controle van de registers die aan boord van de ontginningsvaartuigen bijgehouden worden en anderzijds door een systeem van black boxen aan boord van diezelfde schepen. Dit systeem van black boxen werd geïntroduceerd in 1996 en levert sinds 2002 een compleet en correct overzicht van de ontginningsactiviteiten. Voor de controle van de ontginningsvaartuigen is dit een belangrijke mijlpaal. VÓÓr 1980 werd de impact van de ontginningen vastgesteld op basis van stabiliteitskaarten. Deze methode, ontworpen door ir. Van Cauwenberghe, toonde reeds de globale stabiliteit van de zandbanken aan. Vanaf 1980 werd door prof. De Moor een methode op punt gesteld die een meer gedetailleerde meting van de impact mogelijk maakt. Door sequentiële bathymetrische opnames langs referentielijnen dwars op de zandbanken kan de evolutie ervan in detail bestudeerd worden. Na de eerste metingen op o.a. mijnenvegers en baggervaartuigen zorgde de introductie van het onderzoeksschip Belgica in 1984 voor een belangrijke innovatie, zowel op het vlak van navigatie als infrastructuur. Vanaf 1992 is de volledige verwerking van de data digitaal, wat opnieuw een sprong vooruit betekent qua nauwkeurigheid.

6

Figuur 6: Het oceanografisch onderzoeksschip Belgica

De aankoop van een EM1002 multibeam echosounder door de dienst Continentaal Plat in 1999 is een nieuwe mijlpaal. Dit toestel laat toe om gebieden af te bakenen die regelmatig (meermaals per jaar) gekarteerd worden. De resulterende terreinmodellen maken een nauwkeurige opvolging van de meest ontgonnen zones mogelijk. Dit leidde in 2003 tot een belangrijke primeur: op basis van de opeenvolgende modellen van het centrale deel van de Kwintebank werd het bestaan van een depressie vastgesteld en werd dit gebied gesloten voor verdere ontginning. De vergelijking met de bathymetrische profielen van vÓÓr 1999 speelt hierbij zo’n belangrijke rol, dat vanaf 2006 de opnames langs de referentielijnen worden hernomen met de multibeam. De installatie van een EM3002D multibeam echosounder aan boord van de Belgica afgelopen zomer zorgt opnieuw voor een belangrijke vooruitgang: de hogere frequentie leidt tot een hogere resolutie en de hogere opnamesnelheid maakt de kartering van meer gebieden mogelijk.

Conclusie Sinds de start van de zand- en grindontginning op het Belgisch Continentaal Plat in 1976 zijn er een aantal belangrijke mijlpalen geweest. Niet alleen op het gebied van de administratie en de regelgeving waarin er gestreefd werd naar eenvoud en transparantie, maar ook op het gebied van de

7

controle(technieken) en de wetenschappelijke kennis aangaande de impact van de zandontginning. Met vereenvoudigde juridische procedures in de pijplijn en de installatie van de nieuwe multibeam aan boord van de Belgica waarborgt de dienst Continentaal Plat ook in de toekomst een innoverend beleid.

Dankwoord Onze dank gaat uit naar alle personen en instellingen die de evolutie naar een duurzaam beheer van onze sector mogelijk gemaakt hebben en die van ver of van dichtbij meegewerkt hebben aan de totstandkoming van dit artikel. Speciale dank gaat uit naar professor De Moor.

8

De impact van aggregaatextractie op de kustveiligheid bij storm Ir. Toon Verwaest Waterbouwkundig Laboratorium Berchemlei 115, 2140 Borgerhout e-mail: [email protected] Abstract Aggregaatextractie op het BNZ (Belgisch deel van de Noordzee) vindt plaats enerzijds in de vergunde zones voor exploitatie van de minerale en andere niet-levende rijkdommen, en anderzijds in de vaargeulen naar de kusthavens en het Westerschelde-estuarium. Deze extractie betekent niet enkel een bodemverlaging ter plaatse, maar deze extractie induceert ook morfologische veranderingen in een ruime omgeving. In deze bijdrage wordt de impact op de kustveiligheid begroot door middel van vergelijkende golfvoortplantingsberekeningen. Bodemverlagingen resulteren immers in een toename van de golfhoogte bij storm langs de kustlijn, en daarmee in een afname van de kustveiligheid bij storm. L’extraction des agrégats dans la partie belge de la mer du Nord (en abrégé la MNB) a lieu d’une part aux zones autorisées d’exploitation des ressources minérales et autres ressources non vivantes, et d’autre part aux chenaux vers les ports côtiers et l’estuaire de l’Escaut. Cette extraction ne signifie pas uniquement sur place un rabaissement de sol, mais cette extraction induit aussi des changements morphologiques dans un entourage large. Dans cette contribution, l’impact sur la sécurité de côte lors de la tempête est quantifié moyennant les calculs comparatifs de propagation des vagues. En effet, des rabaissements de sol aboutissent à une progression de hauteur des vagues le long de la côte, et par conséquence à une diminution de la sécurité de côte lors de la tempête. Inleiding Door de winning van zand en grind wordt de bodem ter plaatse van de extractie verlaagd. Dit heeft als gevolg dat stormgolven die er passeren plaatselijk minder energie verliezen, wat betekent dat de golfimpact op de zeewering verhoogd wordt. Dit is een direct gevolg van aggregaatextractie op de kustveiligheid bij storm. In deze bijdrage wordt deze impact gekwantificeerd en geïllustreerd aan de hand van een aantal scenario’s van zandwinning op de Kwintebank. Naast de directe impact van een verhoogde golfimpact bij storm is er een veel moeilijker te kwantificeren indirect effect op de kustveiligheid namelijk de kusterosie. Ten gevolge van aggregaatextractie worden stromingen, golven en zandtransportpaden in de omgeving van de winplaats gewijzigd, zodat er morfologische veranderingen optreden. Als de uitgestrektheid van deze morfologische veranderingen reiken tot aan de kustzone dan is er kusterosie. Voor de meeste zones langs de zeer intensief bebouwde Belgische kust leidt kusterosie tot een problematiek van verlaging van de kustveiligheid bij storm. Aggregaatextractie op het BNZ Op het BNZ (Belgisch deel van de Noordzee) kunnen er twee juridisch verschillend types aggregaatextractie onderscheiden worden. 9

Ten eerste zijn er de vergunde zones voor het winnen van mariene aggregaten in toepassing van de federale wetgeving inzake de exploratie en de exploitatie van de minerale en andere niet-levende rijkdommen op het BNZ. Deze winning betreft ca. 2 miljoen m3 zand per jaar dat gewonnen wordt in de vergunde zones. Alle vergunde zones zijn gesitueerd zeewaarts van de -15 m dieptelijn, op meer dan 15 km afstand van de kustlijn (Figuur 1).

Figuur 1. Vergunde zones voor exploratie en de exploitatie van de niet-levende rijkdommen op het BNZ (bron : MIRA, 2006) Ten tweede is er het “beneficial use” door de Vlaamse overheid van sediment dat gebaggerd wordt in de vaargeulen in de kustzone. Zo is er de afgelopen jaren zand uit de vaargeulen herbruikt voor suppletie van de stranden en de vooroevers en voor ophogingswerken in de haven van Zeebrugge. Herbruik van slib is vooralsnog niet gerealiseerd. De omvang van het herbruik is sterk wisselend jaar per jaar, vooral afhankelijk van de uitvoering van verdiepingsbaggerwerken van de vaargeulen. Qua orde van grootte is deze extractie vandaag de dag in omvang vergelijkbaar met de hoeveelheden die gewonnen worden in de vergunde zones voor het winnen van mariene aggregaten. Deze extractie in de vaargeulen is relatief dicht bij de kust gesitueerd (Figuur 2).

10

Figuur 2. Baggerplaatsen en stortplaatsen op het BNZ (bron : MIRA, 2006)

Direct effect van aggregaatextractie op de golfimpact op de zeewering bij storm Als maatgevende conditie voor het beoordelen van de kustveiligheid wordt de 1000-jarige storm uit NNW beschouwd. Dit is een superstorm met golven en wind uit NNW die een kans van overschrijden heeft van 1 keer om de 1000 jaar. De karakteristieken van deze storm die in deze bijdrage gehanteerd worden, zijn gegeven in Tabel 1. De opgegeven golfcondities zijn diep water condities.

Richting golven en wind Waterstand NNW : 337,5° 6,67 m TAW

Golfhoogte (Hs) 6,17 m

Golfperiode (Tp) 11,3 s

Windsnelheid 30,8 m/s

Tabel 1. Karakteristieken van de 1000-jarige storm uit NNW (bron : Verwaest en Verelst, 2006)

11

De 1000-jarige golfcondities op diep water worden door middel van golfvoortplantingsberekeningen vertaald naar golfcondities ter hoogte van de kustlijn (in concreto, ter hoogte van de – 5 m dieptelijn). Zo wordt de golfimpact op de zeewering bepaald. De golfmodellering gebeurt met het SWAN-model van de kustzone van het Waterbouwkundig Laboratorium (zie Figuur 3). Dit is opgebouwd in samenwerking met de KULeuven (De Mulder en Monbaliu, 2004) in de state of the art, free software SWAN (Simulating WAves Nearshore) waarvan de ontwikkeling gecoördineerd wordt door de TUDelft (voor meer informatie, zie http://www.fluidmechanics.tudelft.nl/swan/index.htm). Dit golfmodel wordt aangedreven door meetgegevens van golven en wind afkomstig van het meetnet “Vlaamse Banken” van de Vlaamse Hydrografie (afdeling Kust van MDK).

Figuur 3. Het SWAN model van de kustzone en de meetlocaties van golven en wind op het BNZ (bron : Waterbouwkundig Laboratorium en Vlaamse Hydrografie)

Het effect op de kustveiligheid van gewijzigde golfcondities ter hoogte van de kustlijn kan desgevallend verder worden gekwantificeerd door het uitvoeren van faalgedragmodelleringen van de zeewering, en aansluitend overstromingsrisicoberekeningen van schade en slachtoffers in de kustvlakte. Dergelijke methodiek wordt momenteel toegepast in het kader van de studie van het Geïntegreerd Kustveiligheidsplan (GKVP, in opdracht van de afdeling Kust) maar dit valt buiten het bestek van deze bijdrage. Indicatief kan gesteld worden dat voor 1 % grotere golfhoogtes langs de kustlijn de overstromingsrisico’s met 2 % stijgen en dus de kustveiligheid met 2 % daalt (de golfenergieflux is evenredig met het kwadraat van de golfhoogte). De mate waarin de golfhoogte langs de kustlijn beïnvloed wordt door verschillende scenario’s van extractie ter plaatse van de Kwintebank is onderzocht door het Waterbouwkundig Laboratorium

12

(Verwaest en Verelst, 2006). Er werden in deze studie drie scenario’s van verdere extractie van de Kwintebank vergeleken ten opzichte van de referentiesituatie anno 2003 (het jaar dat de omgeving van de centrale depressie gesloten werd voor ontginning). De scenario’s verschillen van elkaar in omvang en uitgestrektheid (Tabel 2). Dezelfde scenario’s werden ook op vele andere aspecten vergeleken in het kader van het project Marebasse (Van Lancker, 2006).

Scenario uitgestrekt en omvangrijk (“-15 m MSL”) uitgestrekt en beperkt in omvang (“-10,8 % ”) beperkt in uitgestrektheid en in omvang (“geul”)

Omvang van de Uitgestrektheid van de Gemiddelde verdieping extractie extractie van de extractie 59,5 miljoen m3 31 km2 1,9 m 6,4 miljoen m3

44 km2

0,15 m

6,5 miljoen m3

4,3 km2

1,5 m

Tabel 2. Scenario’s van verdere extractie van de Kwintebank (bron : Verwaest en Verelst, 2006) Voor alle scenario’s blijkt uit de resultaten van de golfvoortplantingsberekeningen dat de 1000-jarige golfhoogte ter hoogte van de -5 m dieptelijn langs de kust ongeveer 5 m bedraagt. De scenario's van bodemverlaging geven aanleiding tot een toename van de 1000-jarige golfhoogte langs de kustlijn van slechts enkele centimeters (Figuur 4). De procentuele toename op elke locatie is minder dan 1 % voor elk scenario (Tabel 3).

Figuur 4. Impact scenario’s van bodemverlagingen van de Kwintebank op de 1000-jarige golfhoogte nabij de kust (bron : Verwaest en Verelst, 2006)

13

Scenario

uitgestrekt en omvangrijk (“-15 m MSL”) uitgestrekt en beperkt in omvang (“-10,8 % ”) beperkt in uitgestrektheid en in omvang (“geul”)

Maximale toename van de 1000- Maximale toename van de 1000jarige golfhoogte nabij de kust jarige golfhoogte nabij de kust, relatief t.o.v. de 1000-jarige golfhoogte ≈ 5 m 0,02 m 0,4 % 0,005 m

0,1 %

0,015 m

0,3 %

Tabel 3. Toename van de 1000-jarige golfhoogte nabij de kust voor scenario’s van verdere extractie van de Kwintebank (bron : Verwaest en Verelst, 2006) De procentuele toename van de 1000-jarige golfhoogte langs de kustlijn ten gevolge van de scenario's van bodemverlagingen ter plaatse van de Kwintebank (minder dan 1 %, zie Tabel 3 hiervoor) is klein ten opzichte van de relatieve onzekerheid op de 1000-jarige golfhoogte langs de kustlijn (die bedraagt ± 10 %). Een verhoging van (maximaal) 0,4 % op de 1000-jarige golfhoogte langs de kustlijn resulteert in een verhoging van de doorbraakkans van de zeewering van orde van grootte 1 %. Vergeleken met de onzekerheid op de doorbraakkans van de zeewering bij een superstorm –die orde van grootte een factor 10 bedraagt– is dit héél klein. Al is de impact klein, de uitgestrektheid van het gebied langs de kust waar de 1000-jarige golfhoogte door de scenario's van bodemverlaging beïnvloedt wordt is relatief groot. Een waarneembaar effect op de 1000-jarige golfhoogte wordt gevonden in een zone met een lengte van enkele 10-tallen kilometers, tussen de Franse grens en Oostende (zie de Figuur 4 hiervoor). Geconcludeerd kan worden dat scenario's van bodemverlagingen ter plaatse van de Kwintebank die jaren tot decaden vooruit blikken, resulteren in zeer beperkte toenames van de 1000-jarige golfhoogte langs de kustlijn met een verwaarloosbaar direct effect op de kustveiligheid bij storm. Dit verwaarloosbaar direct effect op de kustveiligheid is in essentie ten gevolge van de relatief grote afstand van de zandwinning tot de kust. Indirect effect van aggregaatextractie op de kustveiligheid in geval van kusterosie Het kwantificeren van de impact van aggregaatextractie op de langjarige morfologische ontwikkeling van de zeebodem, met een mogelijk indirect effect op de kustveiligheid als gevolg in geval van kusterosie, dient situatie per situatie onderzocht te worden. Als algemeen voorzorgsprincipe kan gehanteerd worden dat indien de extractie zeewaarts van de -20 m dieptelijn gebeurt en minstens 20 km uit de kustlijn, de impact op de kusterosie verwaarloosbaar is. In Nederland wordt een beleid gevoerd van handhaving van de zandhoeveelheid in het zogenoemde kustfundament, dat zich uitstrekt van de duinen tot de -20 m dieptelijn. In de praktijk betekent dit jaarlijks 12 miljoen m3 zand dat gesuppleerd wordt in de Nederlandse kustzone. De intensiteit van deze kustlijnzorg wordt gerelateerd aan de snelheid van de zeespiegelstijging (van Heijst et al, 2005).

14

Aggregaatextractie ter plaatse van zandbanken kan een negatief langjarig morfologisch effect in de kustzone veroorzaken, kusterosie dus, als er een zandaanvoer is via de betreffende zandbank naar de kust, en als die dan afgesneden wordt door de lokale bodemverlaging van die zandbank (Van Rijn et al, 2005). Gelet op de relatief grote afstand tot de kust van de vergunde zones voor het winnen van mariene aggregaten op het BNZ, kan verwacht worden dat het langjarige morfologisch effect in de kustzone van scenario's van bodemverlaging in deze vergunde zones van relatief zeer kleine omvang is en zal blijven in de komende decaden. Daarentegen is er een significante kusterosie en bijhorende negatieve impact op de kustveiligheid veroorzaakt door de aanleg en de stelselmatige verdieping van de vaargeulen naar de kusthavens en het Westerschelde-estuarium. Dit kan worden geïllustreerd met het voorbeeld van de vaargeul naar de haven van Oostende die rond het jaar 1900 aangelegd is en die de Stroombank doorsnijdt. De geleidelijke verdieping van deze vaargeul heeft in een ruime omgeving ervan de zeebodem verlaagd. De eigenlijke baggerwerken vinden plaats over een oppervlakte van ca. 1 km2, maar deze veroorzaken een erosie in een ruimere omgeving met een oppervlakte van ca. 10 km2. Het resultaat vandaag de dag is te zien op de zeekaart als een “opening” in de Stroombank ter hoogte van Oostende-centrum. Berekeningen met het SWANmodel van de kustzone geven aan dat ter hoogte van Oostende-centrum de 1000-jarige golfhoogte langs de kustlijn ca. 10 % hoger is dan in de naburige kustdelen. Bovendien is er ten gevolge van de vaargeul ook een verlaging van de kruin van de Stroombank ten NO van de vaargeul opgetreden. Dit alles betekent dus een belangrijke negatieve impact op de kustveiligheid die veroorzaakt wordt door de aggregaatextractie ter plaatse van de vaargeul naar de haven van Oostende.

Figuur 5. De zeebodembathymetrie ter hoogte van de haven van Oostende (bron : Verwaest, 2005)

15

Conclusie Het wordt aanbevolen dat verder wetenschappelijk onderzoek gevoerd wordt om de morfologische effecten van de verschillende types aggregaatextracties die plaatsvinden en gepland worden op het BNZ beter te kunnen inschatten. Voor de impact op de kusterosie en de kustveiligheid zijn de morfologische effecten in de kustzone relevant. Daarbij dient getracht te worden de effecten van aggregaatextracties in het perspectief te plaatsen van de natuurlijke morfologische processen op het BNZ. Dergelijk type onderzoek wordt momenteel uitgevoerd in het kader van het lopende project QUEST4D (Van Lancker, 2008). Dankwoord Dit werk is mee mogelijk gemaakt dankzij de onderzoeksfinanciering vanuit de afdeling Kust (agentschap MDK) en vanuit het federaal wetenschapsbeleid (BELSPO, programma “Wetenschap voor een duurzame ontwikkeling”). Referenties De Mulder T. & Monbaliu J. (2004). Opmaak van een numerieke golfdatabank voor de Vlaamse kust. Rapport Waterbouwkundig Laboratorium en KULeuven Laboratorium Hydraulica, mod 644. MIRA (2006) Milieurapport Vlaanderen, Achtergronddocument 2006, Kust & zee, Vlaamse Milieumaatschappij, www.milieurapport.be. van Heijst, M.W.I.M., Cleveringa J., de Kok J. (2005), Vaargeulonderhoud, zandwinning & kustlijnzorg; risico’s en perspectieven voor Rijkswaterstaat. Publicatiereeks Grondstoffen 2005/04, Rijkswaterstaat. Van Lancker, V., Deleu, S., Bellec, V., Du Four, I., Verfaillie, E., Fettweis, M., Van den Eynde, D., Francken, F., Monballiu, J., Guardino, A., Portilla, J., Lanckneus, J., Moerkerke, G. & Degraer, S. (2005). Management, research and budgeting of aggregates in shelf seas related to end-users (Marebasse). Scientific Report Year 3. Belgian Science Policy, 103 p. Van Lancker, V., Du Four, I., Fettweis, M., Van den Eynde, D., Devolder, M., Francken, F., Monbaliu, J., Verwaest, T., Janssens, J., Degraer, S., Houziaux, J.-S., Vandenberghe, H. and Goffin, A. (2008). QUantification of Erosion/Sedimentation patterns to Trace the natural versus anthropogenic sediment dynamics (QUEST4D). Annual Scientific Report Year 1. Science for Sustainable Development. Brussels: Belgian Science Policy, 27 pp. Van Rijn L., Soulsby R., Hoekstra P., Davies (2005), SANDPIT - sand transport and morphology of offshore sand mining pits, EC Fifth Framework Programma. Verwaest, T. (2005). Haven van Oostende. Verbeterde haventoegang. Impact op de baggerwerken. Rapport Waterbouwkundig Laboratorium Borgerhout, mod 627/06, december 2005. Verwaest, T. & K. Verelst (2006). Effect bodemverlaging Kwintebank op de kustveiligheid. Model 765/20. Memo van de resultaten. Advies Waterbouwkundig Laboratorium Borgerhout, 14 pp.

16

Evaluatie van de zandreserves in de ruimte, diepte en tijd Vera Van Lancker1 Els Verfaillie1, Isabelle Du Four1, Mieke Mathys1, Cecile Baeteman2, Marc De Batist1, Jean-Pierre Henriet1 1

Universiteit Gent, Renard Centre of Marine Geology (RCMG), Krijgslaan 281 – S8, 9000 Gent Contact: [email protected] 2 Belgische Geologische Dienst, Jennerstraat 13, 1000 Brussel

Abstract Zandbanken spelen een belangrijke rol in de natuurlijke kustverdediging, de oppervlaktesedimenten worden lokaal ontgonnen en ze zijn voorkeurslocaties voor het inplanten van windmolenparken. Met het toenemen van menselijke activiteiten, neemt ook de vraag naar zeebodemstudies toe, evenals naar het inschatten van de impact van deze activiteiten op het milieu. De hedendaagse technologie laat toe de zeebodem in detail te onderzoeken, met zowel aandacht voor de morfo- en sediment aard en dynamiek, de habitats, alsook de structuren en gelaagdheden van de ondiepe ondergrond. Om echter de impacten terdege te evalueren is de analyse van lange-termijnsdatasets onontbeerlijk. Evaluatie van de ruimtelijke variabiliteit van de zeebodem In het kader van het Federaal Wetenschapsbeleid strategisch onderzoeksproject <Marebasse> (“Management, REsearch and Budgeting of Aggregates in Shelf Seas related to End-users”) (Van Lancker et al. 2007) werden, op schaal van het Belgische deel van de Noordzee (BDNZ), nieuwe thematische kaarten en datagrids aangemaakt met een resolutie van 250 m. Deze omvatten informatie van de bathymetrie, morfologie, sedimentologie (mediane korrelgrootte (Verfaillie et al. 2006), silt-klei percentage en het potentieel voorkomen van grind en grof zand), evenals van de belangrijkste hydrodynamische en sedimenttransportkenmerken. Gebruikmakende van multibeamgegevens werd gedetailleerd kaartmateriaal (resolutie 2m) geproduceerd voor geselecteerde sites: (1) de belangrijkste stortplaats van gebaggerd materiaal Br&W S1 (Du Four en Van Lancker, in press); (2) de oude stortplaats Br&W Oostende; (3) het navigatiekanaal “Pas van het Zand”, nabij de haven van Zeebrugge; (4) het centrale gedeelte van de Kwinte Bank, representatief voor een gebied onderhevig aan aggregaatextractie (Van Lancker et al., in press b); en (5) een grindrijk gebied met relevantie tot de aggregaatexploratiezone van de Hinder Banken. Alle data zijn opgenomen in een Geografisch Informatiesysteem (DVD ‘GIS@SEA’). Bijkomend zijn de data gevalideerd en verfijnd in de context van mariene habitatkartering waarbij de relatie tussen het abiotische en biotische milieu centraal staat (InterregIIIb project MESH (‘Mapping European Seabed Habitats’)). De GIS@SEA datalagen werden, met behulp van geavanceerde statistische technieken, verwerkt tot mariene landschapskaarten en habitatkaarten ter voorspelling van het voorkomen van biologische soorten en gemeenschappen (voor een overzicht, Verfaillie 2008). De kaarten worden vrijgegeven op de GIS@SEA DVD, via het Belgische Marien Datacentrum (BMDC) (www.mumm.ac.be/datacentre) en het MESH webGIS (www.searchMESH.net/webGIS). Metadata zijn aangemaakt volgens Europese standaarden en het kaartmateriaal is voorzien van confidentielabels. De geïntegreerde ruimtelijke analyse van de datasets heeft geleid tot verschillende toepassingen in de context van een meer duurzaam beheer van de zeebodem (Van Lancker et al. in press b; Verfaillie 2008). 17

Evaluatie van de ondiepe ondergrond

Ook de kartering van de ondergrond is recent herzien. Op methodologisch vlak is een haalbaarheidstudie uitgevoerd om de interne structuur van zandbanken in heel hoge resolutie te karteren (Federaal Wetenschapsbeleid, Actie ter Ondersteuning van de Strategische Prioriteiten van de Federale Overheid, Resource-3D, Van Lancker et al. 2008a). Verschillende bron/ontvanger configuraties werden getest, alsook werd gestreefd naar een optimale benadering om de zandbankarchitectuur te interpreteren naar zijn sedimentologische en lithologische samenstelling. Hierbij werden de resultaten geïntegreerd met kennisdatabanken mbt de Quartaire evolutie van het BDNZ. De verspreiding en aard van de Quartaire afzettingen van het BDNZ was tot recent slechts beperkt gekend. Door de afwezigheid van een duidelijke ‘shelf break’ en het ontbreken van enige vorm van subsidentie, is op het BDNZ heel weinig accommodatieruimte om Quartaire afzettingen te laten ophopen en te bewaren. Het Quartair op het BDNZ is dan ook heel fragmentarisch en onregelmatig van vorm met een maximale dikte van slechts 45m. Op basis van een integrale studie van alle beschikbare seismische data (> 16.000 km) is aangetoond dat de Quartaire bedekking op het BDNZ is opgebouwd uit 7 seismo-stratigrafische eenheden (Mathys in prep.; Mathys et al. 2007). Deze eenheden werden, dmv een correlatie met meer dan 500 boorkernen, geïnterpreteerd in afzettingsmilieus. Deze vertegenwoordigen een bepaalde periode, gescheiden door erosieoppervlakken die belangrijke fases weerspiegelen in de Quartaire zeespiegelevolutie. De seismische eenheden kunnen intern lithologisch sterk heterogeen zijn, maar geven dankzij hun interpretatie naar afzettingsomstandigheden een goede indicatie van wat er in de ondergrond verwacht kan worden. Deze informatie is cruciaal mbt de inplanting van windmolenparken en bij aanvragen tot uitbreiding van zand- en grindconcessiezones. Evaluatie van zeebodemveranderingen in de tijd Recente impactstudies tonen slechts lokale effecten aan mbt de verstoring van het zeebodemmilieu (Van Lancker et al. in press b, voor een overzicht). Toch zijn er aanwijzingen voor een op langere termijn grootschaligere fysische zeebodemdegradatie. Dit is mogelijk een cumulatief anthropogeengeïnduceerd effect, doch de natuurlijke evolutie en de respons van de zeebodem tgv zeespiegelstijging zijn nauwelijks gekend. Verschillende erosie/sedimentatiepatronen als gevolg van een veranderend golfklimaat en verhoging in stormintensiteit is echter waarschijnlijk. Deze evolutie dient afgewogen tov de lange-termijn invloeden van baggerwerken, aggregaatextractie, visserij en strandsuppleties, zijnde de activiteiten die het fysisch functioneren van het ecosysteem het meeste verstoren. Deze problematiek wordt bestudeerd in het strategisch onderzoeksproject QUEST4D (Van Lancker et al., 2008b). De onderzoeksstrategie is opgebouwd vanuit geavanceerde modellering, gevalideerd met experimenten, doelgerichte observaties/staalnames, in de ruimte, tijd en diepte (4D) gespreid en ondersteund door diverse lange-termijns datasets. Voorspellingen zullen worden opgesteld voor verschillende zeespiegelstijgingscenario’s Het kwantificeren van erosie/sedimentatieprocessen is ondermeer belangrijk voor het opstellen van ‘early warning’ duurzaamheidscriteria.

18

Referenties Du Four, I. en Van Lancker, V., in press. Changes of sedimentological patterns and morphological features due to the disposal of dredge spoil and the regeneration after cessation of the disposal activities. Marine Geology. Mathys, M., in prep. Study of the geological evolution of the Belgian Continental Shelf (southern North Sea) during the Quaternary. Ph.D. Thesis, Ghent University. Mathys, M., Baeteman, C. en De Batist, M. 2007. From the Pleistocene incision of a palaeo-valley until the Holocene formation of sandbanks: the Quaternary evolution of a shelf with low accommodation potential (Belgian Continental Shelf, southern North Sea). INQUA 2007 abstracts. Quaternary International 167-168, Suppl. S., p.273 MESH project: http://www.searchmesh.net/ Van Lancker, V., Du Four, I., Verfaillie, E., Deleu, S., Schelfaut, K., Fettweis, M., Van den Eynde, D., Francken, F., Monbaliu, J., Giardino, A., Portilla, J., Lanckneus, J., Moerkerke, G. en Degraer, S., 2007. Management, research and budgetting of aggregates in shelf seas related to end-users (Marebasse). Brussel (B), Belgian Science Policy (D/2007/1191/49). 139 pp. + DVD GIS@SEA + Habitat Signature Catalogue. Van Lancker, V., Du Four, I., Versteeg, W., Mathys, M. en De Batist, M., 2008a. Towards a highresolution 3D-analysis of sandbank architecture on the Belgian Continental Shelf (RESOURCE-3D). Action in support of the Federal Authority’s strategic priorities. Brussels: Belgian Science Policy. Van Lancker, V., Du Four, I., Fettweis, M., Van den Eynde, D., Devolder, M., Francken, F., Luyten, P., Monbaliu, J., Toorman, E., Giardino, A., Portilla, J., Verwaest, T., Janssens, J., Vincx, M., Degraer, S., Rabaut, M., Houziaux, J.-S., Mallaerts, T., Vandenberghe, H. , Zeelmaekers, E., and Goffin, A., 2008b. QUantification of Erosion/Sedimentation patterns to Trace the natural versus anthropogenic sediment dynamics (QUEST4D). Mid-term Evaluation report. Science for Sustainable Development. Brussels: Belgian Science Policy, 34 pp. + Annex. Van Lancker, V., Bonne, W., Velegrakis, A. en Collins, M.B., in press a. Aggregate extraction from tidal sandbanks: is dredging with nature an option? Introduction. Journal of Coastal Research. Van Lancker, V.R.M., Bonne, W., Bellec, V., Degrendele, K., Garel, E., Brière, C., Van den Eynde, D., Collins, M.B. en Velegrakis, A.F., in press b. Recommendations for the sustainable exploitation of tidal sandbanks. Journal of Coastal Research. Verfaillie, E., Van Lancker, V. en Van Meirvenne, M., 2006. Multivariate geostatistics for the predictive modelling of the surficial sand distribution in shelf seas, Continental Shelf Research, 26(19): 24542468. Verfaillie, E., 2008. Development and validation of spatial distribution models of marine habitats, in support of the ecological valuation of the seabed. Ph.D. Thesis, Ghent University, 207 pp.

19

Bepaling van de volumetrische evolutie van Vlaamse zandbanken met behulp van metingen en numerieke modellering Dries Van den Eynde, Frederic Francken, Brigitte Lauwaert en Alain Norro Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen (KBIN) Beheerseenheid van het Mathematisch Model van de Noordzee (BMM) Gulledelle 100, B-1200 Brussel [email protected] Abstract Gedurende de laatste jaren is de exploitatie van mariene aggregaten gestegen. Het effect van de extractie van aggregaten op de Vlaamse zandbanken is echter niet voldoende gekend. Norro et al. (2006) toonden aan dat het volume van de Kwintebank significant daalde over de periode 1991-1998 onder de invloed van de exploitatie van de zandbank. Verder onderzoek was daarom nodig naar de duurzaamheid van deze mariene exploitatie. Het volumetrische onderzoek van de Vlaamse zandbanken werd uitgebreid naar andere zandbanken. De evolutie van single beam tracks over de Gootebank, de Middelkerkebank en de Buitenratel werd nagegaan. Terwijl er geen duidelijke trend te vinden is in de volumes van de Middelkerkebank en de Buitenratel, lijkt het volume van de Gootebank te verminderen. Wegens gebrek aan voldoende data over extractie van mariene aggregaten op deze laatste bank, is een eenduidige verklaring hiervoor moeilijk te geven. Naast het gebruik van metingen worden ook numerieke modellen toegepast. Resultaten van het zandtransportmodel mu-SEDIM tonen aan dat er een mogelijkheid tot regeneratie van de zandbanken lijkt te bestaan, onder de voorwaarde echter van de beschikbaarheid van zand. Bovendien is de invloed van de golven op het sedimenttransport van groot belang. Numerieke modellen lijken verder aan te tonen dat er een algemene erosie lijkt op te treden van de Vlaamse zandbanken. Dit werd reeds aangetoond voor de Kwintebank en is in overeenstemming met bevindingen van De Moor (2002). Dit onderzoek wordt verder gezet voor de andere Vlaamse zandbanken. Résumé Ces dernières années, l’exploitation des agrégats marins a nettement augmenté. Mais les effets de cette extraction sur les Bancs des Flandres restent néanmoins insuffisamment connus. Norro et al. (2006) ont montré que le volume du « Kwintebank » a diminué significativement entre 1991 et 1998, sous l’influence de l’exploitation de ce banc de sable. Une étude plus approfondie était donc nécessaire pour s’assurer de la « durabilité » de cette activité maritime.

20

L’étude volumétrique des Bancs des Flandres a été étendue aux autres bancs. L’évolution des coupes transversales (mesurées au « single beam ») du Gootebank, du Middelkerkebank et du Buitenratel a été examinée. Alors qu’il n’est pas possible de définir une tendance nette dans l’évolution des volumes du Middelkerkebank et du Buitenratel, il semble que le volume du Gootebank diminue. Du fait du manque de données sur l’extraction d’agrégats sur ce dernier banc, il n’est pas possible de donner une explication univoque à ce constat. À côté de l’exploitation des mesures, des modèles numériques ont également été appliqués. Les résultats du modèle de transport de sédiments « mu-SEDIM » montrent qu’une possibilité de re-génération des bancs de sable semble exister, à la condition bien entendu que du sable soit disponible. Il a aussi pu être montré que les vagues avaient une influence importante sur le transport des sédiments. Les modèles numériques semblent de plus montrer qu’il existe une tendance générale à l’érosion dans le domaine des Bancs des Flandres. Ceci a déjà été montré pour le Kwintebank et est en accord avec les conclusions de De Moor (2002). Cette recherche est maintenant étendue aux autres bancs de sables. Referenties/Références Norro, A., G. Pichot, V. Pison and J. Ozer, 2006. A bi-dimensional approach to assessing the volumetric evolution of an exploited sandbank. ICES Journal of Marine Science, 63, 176-186. De Moor, G., 2002. Évaluation de la morphodynamique sous-marine en Mer du Nord méridionale au cours de la période 1985-1995 (Evaluation of sea-floor sediment dynamics in the Flemish Banks (southern North Sea) between 1985 and 1995). Géomorphologie: Relief, Processus, Environment, 2, 135-150.

21

SYNTHÈSE DES RESULTATS DE MONITORING Marc ROCHE1, Koen Degrendele1, Robert Milano2, Patrik Schotte1 & Helga Vandenreyken1

1

:Service Public Fédéral Economie, P.M.E, Classes moyennes et Énergie, Qualité et Innovation,

Service Plateau continental, WTC III - 6 ème Etage - Bureau 31, Avenue Simon Bolivar 30, B-1000 Bruxelles. Contact : [email protected]

2

:Service Public Fédéral Economie, P.M.E, Classes moyennes et Énergie, Statistique et Information économique, Service Méthodologie, rue de Louvain, 44, B-1000 Bruxelles Contact : [email protected]

Introduction

Conformément à la loi du 13 janvier 1969 (article 3, § 2, 3°) qui stipule que « l’exploration et l’exploitation sont soumises à un examen continu de l’influence des activités concernées sur les déplacements de sédiments et sur le milieu marin », le Service Plateau continental effectue depuis novembre 1999 un monitoring de l’extraction de sable et de gravier sur le Plateau continental belge. Ce monitoring s’appuie sur différents types de données : les statistiques d’extraction établies à partir des registres, les données issues des boîtes-noires installées à bord des navires de dragage, les mesures bathymétriques successives effectuées avec le sondeur multifaisceaux EM1002 installé sur le Belgica sur des zones de référence et à travers les bancs le long des lignes « DECCA » et les données bathymétriques acquises en sondeur monofaisceau dans le cadre des projets Westbank II et III (De Moor & Lanckneus, 1994 et Vernemmen & Degrendele, 2000). L’analyse et la combinaison de ces différents types de données permettent d’obtenir une image détaillée de l’évolution volumétrique et spatiale de l’extraction et d’évaluer son incidence sur la bathymétrie et la morphologie du fond marin à l’échelle des zones de monitoring et temporelle d’une décennie. Etat des connaissances relatives à l’impact de l’extraction sur le fonds marin

Un premier rapport interne fait la synthèse des données acquises de 1999 à 2001 quant à l’incidence des extractions sur le Kwintebank (Degrendele et al., 2002). Les données acquises en sondeur multifaisceaux mettent en évidence une dépression dans la partie centrale du banc. La superposition de la carte bathymétrique avec la carte des volumes extraits révèle la corrélation spatiale entre l’intensité de l’extraction et la dépression de la partie centrale du banc et démontre une incidence directe de l’extraction sur la morphologie du banc. La comparaison du modèle de terrain issu des données acquises par sondeur multifaisceaux avec des profils acquis en 1994 par sondeur monofaisceau confirme l’importance de l’incidence de l’extraction. Conformément à la législation qui limite les effets cumulés de l’extraction à une profondeur de 5 m, ce rapport conduit à interdire l’extraction dans la partie centrale du Kwintebank en février 2003. Depuis lors, afin d’évaluer le potentiel de restauration 22

de cette partie du banc, la dépression centrale du Kwintebank continue de faire l’objet d’une cartographie régulière par sondeur multifaisceaux. Depuis 2002, les nombreuses questions relatives à l’impact de l’extraction de sable et de gravier sur l’environnement marin ont été abordées dans le cadre de projets scientifiques multidisciplinaires : projet international EUMARSAND (01/11/200231/01/2006) financé par l’UE et projets nationaux MAREBASSE (01/02/200230/04/2006), SPEEK (15/12/2003-30/04/2006) et QUEST4D (01/01/200731/01/2011) financés par la Politique scientifique fédérale (Belspo). Du point de vue de la gestion durable des bancs et, par conséquence directe, de la mission du Service Plateau continental en charge de cette gestion durable, les enseignements issus du projet européen EUMARSAND et les recommandations qui en découlent (Van Lancker et al.) sont de première importance. L’analyse sédimentologique et morphologique basée sur les données acquises de 1999 à 2005, avant et après la fin de l’extraction met en évidence la stabilité de la dépression après l’arrêt de l’extraction. Les données « de terrain » démontrent que l’extraction a un impact local non cumulatif et que le potentiel de restauration est inexistant (Bellec et al. et Degrendele et al.). Cependant, les modélisations de la dynamique sédimentaire suggèrent une stabilité du banc à court et à long terme pour différents niveaux d’extraction avec même une tendance à la restauration et à la création d’un nouvel état d’équilibre (Brière et al. et Van den Eynde et al.). Le projet EUMARSAND démontre qu’à l’échelle décennale, le sable extrait sur le Kwintebank doit être considéré comme une ressource non-renouvelable dont l’extraction a un impact local non cumulatif. Les données acquises en sondeur multifaiceaux de 1999 à 2005 dans la partie centrale du Kwintebank et qui montrent la stabilité de cette zone depuis l’arrêt de l’extraction en février 2003 s’opposent aux résultats obtenus à l’échelle du banc par Norro et al. (2006). Selon ces auteurs, sur la base d’une analyse des données acquises en sondeur monofaisceau entre 1987 et 2000, le volume du Kwintebank diminue annuellement de l’ordre de 1.5 %. Toutefois, également sur la base d’une analyse des données acquises en sondeur monofaisceau, De Moor (2002) montre qu’entre 1987 et 1994, l’ensemble des bancs de Flandre présentent une tendance à l’érosion qu’ils soient sujets à une extraction ou non. Par rapport à ces travaux principalement basées sur des données antérieures à 2005, l’objet de notre contribution à cette journée d’étude est de présenter une synthèse des statistiques d’extraction et des données de monitoring acquises depuis lors par le Service Plateau Continental. L’accent est mis également sur certaines innovations introduites durant ces trois dernières années : création de nouvelles zones de monitoring afin de suivre au mieux l’impact de l’extraction, estimation de l’erreur associée aux mesures effectuées avec le sondeur multifaisceaux EM1002 et innovation dans la procédure d’acquisition et de traitement des données issues du

23

sondeur multifaisceaux EM1002 qui sera également d’application pour le nouveau sondeur EM3002D. Evolution récente de l’extraction

L’extraction montre une nette croissance ces deux dernières années. Après une baisse à une moyenne de 1 550 000 m³ entre 2002 et 2005, la production approchait à nouveau les 1 900 000 m³ en 2007. Le premier semestre 2008 totalise un volume extrait de 1 200 000 m³. La barre des 2 000 000 m³ pourrait être franchie pour la première fois cette année. La figure 1 établie à partir des données des registres d’extraction montre que depuis 6 ans la géographie de l’extraction change. Entre 2001 et 2007 la part du volume extrait sur la Kwintebank diminue de 98 % à 48 % au profit du Buiten Ratel qui voit sa contribution passer de 0 à 35 %. Le Thorntonbank montre également une augmentation de 0 à 13 %.

Figure 1 : Pourcentage du volume extrait annuellement dans les bancs.

Ce changement dans la géographie des aires d’extractions peut être également suivi en détail par la cartographie des données des boîtes-noires. La carte des volumes extraits établie à partir de la combinaison de l’ensemble des données des boîtesnoires disponibles et contrôlées depuis 2002 avec les capacités d’extraction moyenne des navires de dragage (Van den Branden et al., 2005, 2006 et 2007) est présentée à la figure 2 page suivante. Cette carte révèle les nouvelles aires préférentielles d’extraction : flancs SE et NW du Buiten Ratel, flanc SE de l’Oostdyck. Aires de monitoring

24

La position des aires de monitoring est présentée à la figure 2 superposée à la carte des volumes extraits. On reconnaîtra les aires KBMA et R2 dont les mesures avec le sondeur multifaisceaux EM1002 ont débutées en novembre 1999. Située en dehors des zones d’extraction la zone R2 a été choisie comme zone de référence pour évaluer la variance « naturelle » dans une région en principe non affectée par l’extraction. Les mesures du Service Plateau continental sur cette zone R2 continuent les mesures effectuées par le Service hydrographique avant 1996 (Van Cauwenberghe, 1996). Le monitoring de la zone KBMB débute plus tardivement, en mars 2003.

Figure 2 : Cartes des volumes extraits dans la zone de contrôle 2 et situation des zones de monitoring.

En réponse à la dispersion de l’extraction dans la zone de contrôle 2, des nouvelles aires de monitoring ont été définies sur le Buiten Ratel (BRMA et BRMB) et sur le Oostdyck (ODMA). Les mesures sur ces nouvelles aires ont débutées en octobre 2007. Erreur verticale inhérente au sondeur multifaisceaux EM1002 et erreurs systématiques

Les séries temporelles de modèles de terrain établies à partir de données issues de sondeurs multifaisceaux permettent d’évaluer quantitativement les changements qui affectent le fonds marin. Ces séries constituent la base du monitoring de l’impact de l’extraction. Afin de déterminer si les mesures recueillies par les sondeurs multifaisceaux révèlent des variations significatives de la bathymétrie, il importe d’estimer l’erreur verticale associée à ces mesures bathymétriques. Différentes approches pour évaluer cette erreur sont publiées (voir Schmitt et al., 2008).

25

L’estimation présentée dans cette contribution concerne les mesures effectuées avec le sondeur multifaisceaux EM1002. Cette estimation se base sur une série de mesures enregistrées en effectuant des lignes de navigation aller-retour durant ~ 9 h sur la même zone (campagne 0508, 05/03/2008). La morpho-bathymétrie de la zone est supposée constante durant l’intervalle de temps couvert par les mesures. La résolution des modèles de terrain utilisés pour le monitoring étant de 1x1m, l’estimation de l’erreur de mesure est effectuée sur la base d’une grille de même résolution. Elle comprend trois étapes: 1. Estimation de l’erreur associée à la mesure d’une sonde bathymétrique. 2. Estimation de l’erreur associée à la mesure de la profondeur d’une maille du modèle de terrain. 3. Estimation de l’erreur associée à la moyenne des profondeurs de toutes les mailles du modèle de terrain. Cette valeur moyenne est utilisée pour évaluer les variations bathymétriques à partir des mesures successives effectuées sur les zones de monitoring. Une simulation montre que la distribution des sondes bathymétriques inclues dans une maille donnée supposée parfaitement plane est celle d’une double exponentielle. Estimation de l’écart-type associée à la mesure d’une sonde bathymétrique La démarche consiste à déceler les mailles délimitant une portion de fond marin relativement plane en partant du principe que la distribution des mesures pour une telle maille est proche d’une double exponentielle. Les écarts-types des mesures prises dans de telles mailles sont alors considérés comme provenant des erreurs de mesures inhérentes au sondeur. Cette approche nous conduit à estimer que l’écarttype associé à la mesure d’une profondeur d’une vingtaine de mètres est comprise dans l’intervalle [0.08 m ; 0.14 m] avec une probabilité de 90%. En clair, à chaque sonde bathymétrique d’une vingtaine de mètre est associé un écart-type moyen de 0.11 m. Estimation de l’écart-type associée au calcul de la profondeur d’une maille du modèle de terrain Par le calcul du modèle de terrain, l’ensemble des sondes bathymétriques est remplacé par un autre ensemble de données : la profondeur calculée du centre de chaque maille du modèle. L’algorithme de modélisation utilisé actuellement par le Service Plateau continental est le « Seabed algorithm » de type « inverse distance weighted » implémenté dans le logiciel CFloor. Pour une maille fixée, seules les mesures situées dans un certain rayon du centre de cette maille sont reprises dans les calculs d’une régression quadratique ayant pour effet de lisser les données brutes. La valeur Z de cette régression au centre d’une maille sera, par définition, la profondeur de cette maille. La variance du résultat de la régression connaissant l’imprécision du sondeur peut être évaluée par simulation. L’utilisation d’un modèle légèrement simplifié par rapport à celui adopté par l’algorithme de modélisation 26

montre que pour un écart-type de 0.11 m sur chaque mesure individuelle, l’écart-type associé à la profondeur d’une maille du modèle de terrain est du même ordre de grandeur que celui de la mesure individuelle pour des mailles comprenant une dizaine d’observations. Cet écart-type est réduit de moitié pour des mailles comprenant une centaine d’observations ce qui est en général le cas compte tenu la densité des mesures effectuées par l’EM1002 (2 sondes / m² en moyenne). Estimation de l’écart-type sur la moyenne globale du modèle de terrain La valeur maximale de cet écart-type est comprise dans l’intervalle [0.08/N1/2 m; 0.14/N1/2 m] où N est le nombre de mailles du modèle de terrain impliquées dans la moyenne globale. Clairement, l’écart-type devient négligeable pour N élevé. Importance des erreurs systématiques Pourtant, dans le cas de 4 campagnes de mesures successives effectuées en octobre 2005 sur une même zone durant un même cycle de marée (campagne 0526, 26-27/10/2005), l’estimation de l’écart-type entre les valeurs bathymétriques moyennes des 4 modèles de terrain de 350 000 mailles donne une valeur de 0.03 m pour une profondeur moyenne de 16 m (soit erreur relative ~0.20 %). Or, la valeur de l’écart-type attendue (sur base d’un écart-type moyen de 0.11 m inhérent au sondeur multifaisceaux EM1002) devrait être comprise dans l’intervalle [0.00013 m; 0.00024 m]. Un tel écart démontre la prépondérance des erreurs systématiques par rapport aux erreurs aléatoires propres au sondeur multifaisceaux. Ces erreurs systématiques sont à la source de biais d’une campagne de mesure à l’autre. Leurs origines sont les suivantes : 1. L’erreur sur la position de l’antenne de l’EM1002 par rapport au plan d’eau (tirant d’eau, aucune estimation de cette source d’erreur n’a encore été effectuée pour le Belgica). 2. Les variations dynamiques du tirant d’eau qui dépendent de l’accélération du navire et de son sens de navigation par rapport à la houle et aux vagues (aucune estimation de cette source d’erreur n’a encore été effectuée pour le Belgica). 3. L’erreur associée à la correction marégraphique qui est de l’ordre de 10 cm (Van Cauwenberghe et al.,1993). 4. L’erreur sur la vitesse du son. La vitesse du son reste le paramètre d’acquisition non contrôlé durant les mesures. A une profondeur moyenne de 20 m un biais de 1 m/s sur le profil de vitesse du son induit une erreur de l’ordre du cm. D’un chenal à l’autre la vitesse du son peut varier de 2 m/s en relation avec les différences de températures et de salinité des masses d’eau… Compte tenu de ces résultats, il convient de considérer une valeur de ± 0.4 % (2) pour définir l’intervalle de confiance (pour une degré de confiance de 95 %) associé

27

aux moyennes des modèles de terrain, moyennes utilisées pour évaluer globalement les variations bathymétriques d’une campagne de mesure à l’autre. Amélioration de la qualité de l’acquisition et du traitement des données

Différentes innovations sont en cours afin d’améliorer la qualité des données utilisées pour évaluer l’impact de l’extraction sur l’environnement marin. 1. Afin d’actualiser son système cartographique, le Service Plateau continental vient de faire l’acquisition d’un nouveau sondeur multifaisceaux haute fréquence Kongsberg EM3002D. Ce sondeur a été installé sur le Belgica durant l’été 2008. Par rapport au sondeur EM1002 utilisé depuis 1999, l’EM3002 Dual offre des avantages qui devraient permettre de mieux répondre à l’évolution de nos besoins en cartographie marine dans les 10 prochaines années : gain de temps d’un facteur 1.5 lors de l’acquisition des données en mer et gain en résolution et en précision d’un facteur 5. 2. Les mesures précises en temps réel du tirant d’eau et de la vitesse du son à l’aide d’un pressurimètre et d’une sonde de célérité installés à proximité des antennes de l’EM3002D devraient conduire à un meilleur contrôle de ces deux sources d’erreurs systématiques. Les variations dynamiques du tirant d’eau devraient faire l’objet d’une estimation spécifique. 3. L’utilisation de l’algorithme CUBE (Combined Uncertainty and Bathymetric Estimator) pour le traitement des données est en cours d’évaluation. Cet algorithme tient compte de l’erreur spécifique à chacun des faisceaux pour le calcul du modèle de terrain (voir Calder & Mayer, 2003 pour une description approfondie de cette approche).

28

Résultats du monitoring sur les zones KBMA, R2 et KBMB KBMA et R2 : Les données acquises depuis 2005 jusque fin 2007 confirme la tendance observée précédemment : ces deux zones montrent une stabilité bathymétrique, les valeurs moyennes oscillent respectivement autour de 11.2 m pour R2 et 14.0 m pour KBMA. Sur KBMA, les données disponibles les plus récentes confirment les conclusions du projet EUMARSAND : l’extraction a un impact limité dans le temps mais il n’y a pas de restauration du banc. KBMB : La figure 3 a illustre l’évolution moyenne de la bathymétrie dans la zone KBMB. Cette évolution montre deux phases : une baisse significative de 0.9 m de la bathymétrie moyenne de mars 2003 à septembre 2005 suivi d’une période de stabilité à 18.3 m jusqu’en septembre 2007. Cette période de stabilité s’explique par l’arrêt presque total de l’extraction dans cette zone à partir de 2006. Les statistiques et la cartographie des boîtes-noires montre que loin de s’être arrêtée dans la sous-zone 2A, l’extraction s’est déplacé intensivement vers le SE sur le flanc du Kwintebank. En clair, les données de monitoring de la zone KBMB ne sont pas représentatives de l’impact l’extraction de l’ensemble de la sous-zone 2A. a

b

Figure 3 a : Evolution de la bathymétrie de la zone KBMA de mars 2003 à septembre 2007 (m MLLWS, ± 0.4 %). Figure 3 b : Comparaison de la bathymétrie en mars 1992 et en septembre 2007 le long du profil rh00.0 (m et m MLLWS).

A long-terme, sur une période de 16 ans, la comparaison du profil acquis en sondeur monofaisceau en mars 1992 avec les données en septembre 2007 met en évidence l’importance de l’impact d’une extraction concentrée sur la bathymétrie de cette partie du banc : une différence moyenne de 4.7 m est observée entre les deux profils, la différence atteint localement 9 m (figure 3 b). Conformément à l’AR d’août 2004, la partie Nord du Kwintebank (sous-zone 2A) est fermée à l’extraction depuis le 01/01/2008 jusqu’au 31/12/2011. Dans les meilleurs délais, le Service Plateau continental projette d’effectuer un levé complet en sondeur multifaisceaux de la partie Nord du Kwintebank afin de circonscrire les aires trop

29

affectées par l’extraction au sens de l’AR d’août 2004. Une procédure de fermeture de ces zones sera engagée, dans la même logique qui a justifié la fermeture de la dépression dans la partie centrale du Kwintebank en février 2003. Références : Bellec, V., Van Lancker, V., Degrendele, K., Roche, M. & Le Bot, S., in press. Geo-environmental characterization of the Kwinte Bank. Journal of Coastal Research. Brière, C., Roos, P., Garel, E. and Hulscher, S., in press. Modelling the morphodynamic effects of sand extraction from the Kwinte Bank, Southern North Sea. Journal of Coastal Research. Calder, B. R. & Mayer, L. A., 2003. Automatic processing of high-rate, high-density multibeam echosounder data, Geochem. Geophys. Geosyst., 4(6), 1048, doi:10.1029/2002GC000486 Degrendele, K., Roche, M. and Schotte, P., 2002. Synthèse des données acquises de novembre 1999 à avril 2001 quant à l’incidence des extractions sur le Kwintebank. Brussels, Belgium: Fonds pour l’extraction de sable. Ministère des affaires économiques de Belgique, 23 pp. Degrendele, K., Roche, M., Schotte, P., Van Lancker, V.R.M. & Bellec, V., in press. Morphological evolution of the Kwinte Bank central depression before and after the cessation of aggregate extraction. Journal of Coastal Research. De Moor, G., Lanckneus, J., De Schaepmeester, G. & De Winne, E., 1994. Project Westbank II – Eindverslag. Brussels, Belgium: Ministerie van Economische Zaken, Dienst der Mijnen, 168 pp. De Moor, G., 2002. Évaluation de la morphodynamique sous-marine en Mer du Nord méridionale au cours de la période 1985-1995 (Evaluation of the sea-floor sediment dynamics in the Flemish Banks (southern North Sea) between 1985 and 1995). Géomorphologie : Relief, Processus, Environnement, 2, 135-150. Norro, A., Pichot, G., Pison, V., and Ozer, J., 2006. Bidimensional approach to the volumetric evolution of an exploited sandbank. ICES Journal of Marine Science 63(1), 176-186. Schmitt, T., Mitchell, N.C., Ramsay, A.T.S., 2008. Characterizing uncertainties for quantifying bathymetry change between time-separated multibeam echo-sounder surveys. Continental Shelf Research, 28, 1166-1176. Van Cauwenberghe, C., 1996. Multibeam Echosounder Technology: a Time Series Analysis of Sandbank Movement. The Hydrographic Journal, 81, 13-18. Van Cauwenberghe, C; Dekker, L. and Schuurman, A., 1993. M2 tidal reduction method for coastal zones. Oostende, Belgium: Ministerie van openbare werken, Bestuur der waterwegen, Dienst der kust, Rapport nr. 33 van de Hydrografische Dienst der Kust, 12 pp. Van den Branden, R., De Schepper, G. & Pollentier, A., 2005. ZAGRI: verspreiding van de zandwinningen over de concessiezones 1 en tijdens de jaren 2003 en 2004, BMM-MDO/2005-50, 15 pp. Van den Branden, R., De Schepper, G. & Pollentier, A., 2006. Verwerking van de gegevens van het jaar 2005 van de automatische registreersystemen geïnstalleerd aan boord van de zandwinningschepen, BMM-MDO/200631/ZAGRI, 16 pp. Van den Branden, R., De Schepper, G. & Pollentier, A., 2007. Statistieken en visualisatie van de gegevens van het jaar 2006 van de automatische registreersystemen geïnstalleerd aan boord van de zandwinningsscheppen, BMM-MDO/2007-32/ZAGRI, 23 pp. Van den Eynde, D., Giardino, A., Portilla, J., Fettweis, M., Francken F. & Monbaliu, J., in press. Modelling the effects of sand extraction on the sediment transport due to tides on the Kwintebank. Journal of Coastal Research. Van Lancker, V.R.M., Bonne, W., Garel, E., Degrendele, K., Roche, M., Van den Eynde, D., Bellec, V., Brière, C., Collins, M.B. & Velegrakis, A.F., in press. Recommendations for the sustainable exploitation of tidal sandbanks. Journal of Coastal Research.

30

Vernemmen, C & Degrendele, K., 2002. Project Zandwinningen, Evolutie exploitatie invloed. Brussels, Belgium: Ministerie van Economische Zaken, 106 pp.

31

Zandwinning gerelateerd aan de biologische waarde van de Belgische Noordzee Kris Hostens, Ine Moulaert, Sofie Vandendriessche & Jan Wittoeck Instituut voor Landbouw- en Visserijonderzoek, ILVO-Visserij, Ankerstraat 1, 8400 Oostende T +32(0)59/569848, F. +32(0)59/330629, [email protected] Abstract In deze studie werd nagegaan wat de biologische waarde is van de exploitatie- en exploratiezones in vergelijking met de omliggende gebieden in het Belgisch deel van de Noordzee en dit zowel wat betreft de ‘grotere’ organismen die in de bodem leven (macrobenthos) als deze erop of er net boven (epibenthos en vissen). Over het algemeen ligt de biologische waarde, in termen van densiteit en diversiteit, hoger in de kustzone en in de omgeving van extractiezone 3 en lager in de offshore zone en exploratiezone 4. De biologische waarde van extractiezones 1 en 2 ligt daar tussenin maar leunt grotendeels aan bij de offshore zone. De biologische waarde is gewoonlijk iets hoger in de geulen dan op de banken zelf, wat het best tot uiting komt in de offshore (extractie)zones. Op verschillende niveau’s zijn er echter uitzonderingen op deze patronen, die bovendien gemaskeerd worden door een grote interannuele en seizoenale variabiliteit (vooral qua densiteit) voor de drie ecosysteemcomponenten. De verschillen in biologische waarde tussen en binnen de zandbankcomplexen zijn vooral toe te schrijven aan de natuurlijke verschillen in topografie, sedimentsamenstelling en afstand t.o.v. de kustlijn. Dit kan grotendeels vertaald worden naar verschillen in soortensamenstelling voor de drie ecosysteemcomponenten. Dit maakt de zandbankcomplexen en bijhorende extractiezones toch vrij uniek, waardoor de keuze voor goede referentiegebieden wordt beperkt. Maar ook het aantonen van relaties tussen zandontginning en biologische waarde wordt bemoeilijkt door deze natuurlijke variatie. Extractiezone 2 ligt in een gebied dat over het algemeen gekenmerkt is door een lagere biologische waarde. Uit de detailgegevens van de Kwintebank (waar de meeste zandontginning gebeurt en dan vooral op de top van de zandbank) blijkt dat zandextractie wel degelijk een reductie in soorten en aantallen kan veroorzaken, toch zeker wat betreft het macrobenthos. De impact op de biologische waarde kan wel minimaal worden gehouden als intensief ontgonnen subzones tijdig worden afgesloten, wat een relatief snel herstel van de fauna (diversiteit en densiteit) teweegbrengt. De eventuele exploitatie van grind in exploratiezone 4 zal nauwlettend moeten worden opgevolgd, gezien deze extractie vooral in de geulen zal gebeuren waar een hogere soortenrijkdom werd vastgesteld voor de meeste ecosysteem-componenten, met enkele soorten uniek voor het Belgisch deel van de Noordzee. Résumé

32

Dans cette étude la valeur biologique des zones d’exploitation et d’exploration est examinée et comparée à d’autres zones dans la partie belge de la Mer du Nord, et ça pour les organismes qui vivent dans le fond de la mer (macrobenthos) et ceux-ci vivent dessus et au-dessus (epibenthos et les poissons). En général la valeur biologique, concernant la densité et la diversité, est plus haute dans la zone côstale et environs la zone d’extraction 3 et plus basse dans la zone offshore et la zone d’exploration 4. La valeur biologique des zones d’extraction 1 et 2 se trouve à cela entre les deux, mais s’appuient plus à la zone offshore. La valeur biologique est générallement un peut plus haute dans les rigoles que sur les bancs, qui se manifeste le mieux dans les zones (d’extraction) offshore. Au différents niveaus il y a des exceptions sur ces dessins, qui en plus sont masqués par une grande variabilité interannuelle et saisonalle (surtout en cas de densité) pour les trois composantes d’écosystème. Les différences dans la valeur biologique entre et dans des complexes des bancs de sable sont surtout à imputer aux différences naturelles dans la topographie, la composition du sediment et la distance de la côte. Ceci peut être largement traduits vers les différences dans la composition d’espèces pour les trois composantes d’écosystème. C’est pourquoi les complexes des bancs de sable et les zones d’extraction correspondantes sont pourtant unique, lequelle limite le choix pour des bons zones de référence. Mais cette variation naturelle aussi complique la preuve des relations entre l’extraction du sable et la valeur biologique. La zone d’extraction 2 se situe dans une région characterisée générallement par une valeur biologique basse. Des données de détail du Kwintebank (ou l’extraction du sable est le plus intensive, surtout au sommet du banc) se révèle que l’extraction du sable peut causer vraiment une réduction dans les nombres d’espèces et les densités, certainement en ce qui concerne le macrobenthos. L'impact sur la valeur biologique peut être minimalisé si les subzones exploitées intensivement ce sont fermées à temps, ce qui entraîne une restoration relatif rapide de la faune (diversité et densité). L'exploitation éventuellement de gravier dans la zone d'exploration 4 doit être suivi attentive, vu que cette extraction se passe surtout dans les rigoles où une richesse d’espèces haute a été déterminée pour la plupart des composantes d'écosystème, avec quelques espèces uniques pour la partie belge de la mer du Nord. 1. Inleiding Net zoals de meeste menselijke activiteiten zijn ook de 4 zandwinningszones op het Belgisch deel van de Noordzee bij wet vastgelegd. Deze zones liggen verspreid over de grotere zandbankcomplexen, nl. de Zeelandbanken (extractiezone 1), de Vlaamse kustbanken (extractiezone 2), de Vlakte van de Raan (zone 3) en de Hinderbanken (exploratiezone 4). Deze complexen hebben elk hun eigen karakteristieken qua oriëntatie van de banken, sedimentsamenstelling (slib, zand, keien), topologie, stromingspatronen, ligging t.o.v. de kustlijn en de Scheldemonding, etc. Dit heeft tot gevolg dat er ook verschillen worden genoteerd in de samenstelling van het bodemleven tussen deze gebieden (Hostens & Moulaert 2006, Moulaert et al. 2007, Van Hoey et al. 2004). Bovendien bestaat elk zandbankencomplex uit een aaneenschakeling van ondiepe zandbanken, zandribbels, getijdengeulen en diepere geulen. Deze habitatcomplexiteit kan leiden tot een hogere variabiliteit in het benthos binnen de zandwinningszones zelf. Tenslotte is de intensiteit van de zand- en 33

grindextractie (ruimtelijk en temporeel) totaal verschillend zowel binnen als tussen de 4 zones, wat het zoeken naar causale verbanden er niet gemakkelijker op maakt. De Sectie Milieumonitoring van ILVO-Visserij onderzoekt reeds enkele decennia de mogelijke effecten van allerhande antropogene activiteiten op het bodemleven van het Belgisch deel van de Noordzee, waaronder de effecten van zandwinning. In deze studie wordt nagegaan wat de biologische waarde is van elk van deze 4 extractiezones (en subzones) in vergelijking met de omliggende gebieden en dit voor de ‘grotere’ ongewervelde organismen die in de bodem leven (het macrobenthos), deze die op of net boven de leven (het epibenthos) en de demersale visfauna die gebruik maakt van die zeebodem als rust- of foerageergebied. Er wordt nagegaan in hoeverre de verschillen te wijten zijn aan de natuurlijke variatie binnen het Belgisch marien ecosysteem en/of er een relatie is met de extractie-intensiteit in de verschillende zones. In relatie met de biologische waarde wordt nagegaan welke zone eigenlijk best geschikt is voor extractie-activiteiten.

2. Materiaal en methode De monitoringscampagnes van ILVO-Visserij vinden plaats in het voor- en najaar, normaal vanaf R.V. Belgica en in enkele gevallen eveneens vanaf R.V. Zeeleeuw. Het macrobenthos wordt bemonsterd met een Van Veen grijper met een staalname oppervlakte van 0.1 m², na fixatie gezeefd op een 1 mm zeef en in het labo gesorteerd, gedetermineerd, geteld en gewogen. Het epibenthos en de demersale vissen worden bemonsterd met een 8 meter boomkor, uitgerust met een fijnmazig garnalennet (22 mm in de kuil) en een bollenpees. Een vissleep aan 3.5 knopen duurt 30 minuten waardoor een afstand van twee zeemijl wordt afgesleept. Het materiaal wordt direct gesorteerd, al dan niet m.b.v. een spoel-en sorteermachine, aan boord en/of in het labo gedetermineerd, gemeten, geteld en gewogen. Voor een beperkt aantal locaties binnen de zandwinningszones zijn lange datareeksen beschikbaar. De meeste lokaties werden echter slechts één of meerdere malen in het kader van gerichte studies bemonsterd (Figuur 1). Voor het macrobenthos werden in totaal 570 stalen in rekening gebracht, voornamelijk bemonsterd in de periode 2003-‘07 in de zandwinningszones, met daarboven nog eens 223 stalen van de laatste 20 jaar voor de lange termijnevaluatie van enkele locaties binnen zone 2. De analyses voor het epibenthos en de demersale visfauna zijn gebaseerd op data van 80 (resp. 88) boomkorslepen verspreid over het BNZ die werden verzameld in de periode 2004-’08 (9 seizoenen). Op een aantal locaties werd bij iedere campagne een vissleep uitgevoerd, andere locaties werden slechts gedurende één of enkele seizoenen bemonsterd. Doorheen de analyses werden de voor- en najaarsstalen apart behandeld, gezien de grote verschillen tussen beide seizoenen.

34

Figuur 1: Overzicht van de bemonsterde locaties voor macrobenthos (links, enkel zandwinningszones) en epibenthos/vis (rechts)

Voor de verwerking van de gegevens wordt voor de drie ecosysteemcomponenten gebruik gemaakt van diverse univariate en multivariate statistieken en GISbewerkingen. De gebruikte parameters zijn densiteit, soortenrijkdom, diversiteit (Hill’s diversiteitsgetallen N1 en N2) en biomassa. Voor de vergelijkende analyses bij het epibenthos en de demersale visfauna werden de visslepen a priori ingedeeld in groepen naargelang het zandbankencomplex waarbinnen ze werden genomen (i.e. west/oostkust, 4 zandwinningszones en offshore) en de positie op de bank of in de geul. Voor de analyses per zone werden telkens een aantal bemonsteringspunten of referentieslepen in de nabijheid van de zandwinningszones meegenomen ter vergelijking. Tenslotte werd nog een vergelijking gemaakt tussen de biologische waarde zoals bepaald in het project BWZee (Derous et al. 2007) en de extractieintensiteit op basis van de blackbox-gegevens (Roche, pers. med.).

3. Resultaten en discussie 3.1 Situering van de zandwinningszones binnen het BNZ ƒ

Macrobenthos

Een eerste onderscheid kan worden gemaakt tussen de kuststrook en het verdere offshore gebied. De variatie in het macrobenthos van de kustzone is in grote mate bepaald door de sedimentsamenstelling en de ligging tov de monding van de schelde. De kustzone van het BNZ is voor het grootste deel gekenmerkt door een rijke gemeenschap. Een kleiner gebied, gelegen tussen de haven van Oostende en de monding van de Schelde (de oostkust) is gekenmerkt door een slibrijk sediment met een arme (lage densiteiten en soortenrijkdom) macrobenthos gemeenschap. Zone 3 is het enige zandwinningsgebied gelegen in deze kustzone. Het voorkomen van het macrobenthos in het offshore deel van het BNZ wordt voornamelijk bepaald door de diepte, m.a.w. de ligging op of naast de banken. Het macrobenthos is er over het algemeen gekenmerkt door lagere densiteiten, maar ook enkele soortenrijke zones komen er voor. Voornamelijk in de geulen, tussen de 35

zandbanken, wordt een hoge soortenrijkdom en diversteit gemeten. De toppen van de zandbanken zijn eerder gekenmerkt door een lagere densiteit, soortenaantal en diversiteit. De belangrijkste soorten in de geulen en op de banken zijn dezelfde, voornamelijk kleine interstitiële en/of mobiele borstelwormen (Polychaeta). Zandwinningszone 1 & 2 en exploratiezone 4 liggen in dit offshore gebied. Zone 1 heeft een kleiner diepte verschil, waardoor er niet van top, helling of geul kan gesproken worden, maar eerder van diepere en minder diepe locaties. Zones 2 en 4 daarentegen bestaan wel uit een opeenvolging van banken en geulen, met vooral in zone 4 enkele ondiepe toppen en diepe geulen. Polychaeta

Oligochaeta

Crustacea

Echinodermata

Mollusca

Other

100% 80% 60% 40% 20% 0% <26m

>26m

<13m

13-24m

Zone 1

>24m

top

bank

Zone 2

geul

Zone 4

Figuur 2: Procentuele soortensamenstelling qua densiteit voor het macrobenthos per zone en diepte.

De toppen van de zandbanken in alle drie de gebieden zijn in grote mate vergelijkbaar qua soortensamenstelling en in het aantal individuen en soorten die worden aangetroffen (Figuur 2). De toppen worden gekenmerkt door voornamelijk de aanwezigheid van kleinere borstelwormen en schaaldieren (Crustacea). Op de helling van de banken en in de geulen worden naast borstelwormen ook heel wat slingerwormen (Oligochaeta) en stekelhuidigen (Echinodermata) aangetroffen. Het aandeel van kleine interstitiële soorten is groter verder offshore. Schelpdieren (Mollusca) komen dan weer in veel mindere mate voor in zones 1 en 4 in vergelijking met zone 2, waar in de geulen toch een aanzienlijk aantal schelpdieren wordt aangetroffen. ƒ

Epibenthos

In totaal werden 92 epibenthische soorten geïdentificeerd op het BNZ. Qua densiteit zijn de belangrijkste taxa: slangsterren (44 %), tweekleppigen (26 %) en garnalen (16 %). Qua biomassa blijven deze groepen belangrijk, evenredig aangevuld met vooral 25

10000

# soorten

densiteit (Ind/1000m²)

6.0

N2

5.0

20

biomassa (gWW/1000m²)

1000

N1

4.0

15

3.0

100 10

voorjaar

zone4

offshore

zone1

zone1‐bank

zone2‐bank

zone2

kust

zone3

zone4

offshore

zone1‐bank

zone1

zone2

0.0 zone2‐bank

1.0

0 kust

zone4

offshore

zone1

najaar

zone1‐bank

zone2‐bank

zone2

kust

voorjaar

zone3

zone4

offshore

zone1‐bank

zone1

zone2

zone2‐bank

zone3

kust

1

2.0

5

zone3

10

najaar

zeesterren en krabben.

36

Figuur 3: Gemiddelde densiteit en biomassa (log-schaal) en soortenrijkdom (linkse as) en diversiteit (rechtse as) per zone en seizoen voor het epibenthos.

In zones 2 en 3 lag de densiteit in het najaar tot tweemaal hoger in vergelijking met het voorjaar (Figuur 3). In de kustzone was het verschil nog veel groter terwijl in de andere visslepen de densiteit vergelijkbaar was tussen beide seizoenen. In de totale analyses per seizoen valt vooral het grote verschil op qua densiteit en biomassa tussen de visslepen in de kustzone en deze in zone 3 t.o.v. de rest van de visslepen (respectievelijk 1 en 2 grootte-ordes) zowel in het voor- als najaar. Deze scheiding tussen kustzone (inclusief zone 3) en offshorezone (inclusief zone 4) vinden we ook terug in alle MDS-analyses. De extractiezones 1 en 2 clusteren daar zowel geografisch als wat betreft epibenthos min of meer tussenin. Ook de soortenrijkdom ligt beduidend hoger in zone 3 t.o.v. de rest, terwijl de diversiteit (N1) iets lager ligt in 100%

100%

90%

90%

80%

others

70%

Mollusca

60%

Caridea

50%

Brachyura

50%

40%

Anomura

40%

30%

Ophiuroidea 30%

20%

Asteroidea

80% 70% 60%

voorjaar

voorjaar

najaar

zone4

offshore

zone2‐bank

zone2

zone1

zone1‐bank

kust

zone3

zone4

offshore

zone2

zone2‐bank

zone1

zone1‐bank

kust

zone4

offshore

zone2

zone2‐bank

zone1

zone1‐bank

kust

zone3

zone4

offshore

zone2

zone2‐bank

zone1

zone1‐bank

kust

0%

zone3

10%

0%

zone3

20%

10%

najaar

de kust en zone 3. Over het algemeen zijn de geulen iets rijker qua epibenthos dan de banken. Figuur 4. Procentuele soortensamenstelling voor het epibenthos qua densiteit (links) en biomassa (rechts) per zone en seizoen.

De soortensamenstelling in de kust/zone3 is sterk verschillend van de offshore zone, wat vooral te wijten is aan de hoge densiteit slangsterren (Ophiuroidea), de hogere biomassa zeesterren (Asteroidea) en de aanwezigheid van weekdieren (Bivalvia en Gastropoda) en anemonen (Cnidaria), die beiden quasi uitsluitend in de kust/zone3 voorkomen (Figuur 4). Borstelwormen (Polychaeta) en zeeëgels (Echinoidea) zijn grotendeels beperkt tot zone 3. Hoewel garnalen (Caridea) in verhouding meer blijken voor te komen in de offshore zones, zowel in het voor- als najaar, vormen ze samen met krabben (Brachyura) en heremietskreeften (Anomura) ook in de kust/zone3 een belangrijk groep (respectievelijk qua densiteit en biomassa). Over het algemeen vertonen de schaaldieren en stekelhuidigen vergelijkbare densiteiten in de offshore gebieden, maar lijken ze iets minder voor te komen op de banken in vergelijking met de geulen. De enige groep die in alle gebieden quasi uitsluitend in het najaar voorkomt zijn de koppotigen (Cephalopoda). ƒ

Demersale vis

In totaal werden 69 vissoorten geïdentificeerd op het BNZ. Qua densiteit zijn de belangrijkste taxa: baarsachtigen (53 %, waarvan bijna de helft behoren tot de 9

25

1000

# soorten

densiteit (ind/1000m²)

N1

N2

8

20

100

7 6

15

5 4

10

10

3 2

5

1

nj

vj

nj

37

zone4

offshore

zone1

zone1‐bank

zone2

zone2‐bank

zone3

westkust

zone4

oostkust

offshore‐bank

offshore

zone1‐bank

zone1

zone2‐bank

zone2

zone3

oostkust

zone4

offshore

zone1‐bank

zone1

zone2‐bank

zone2

zone3

westkust

zone4

oostkust

offshore

offshore‐bank

zone1 vj

zone1‐bank

zone2

zone2‐bank

zone3

oostkust

westkust

1

westkust

0

0

grondels), platvissen (23 %), kabeljauwachtigen (9 %), haringachtigen (9 %) en schorpioenvisachtigen (6 %). Figuur 5: Gemiddelde densiteit (log-schaal) en soortenrijkdom (linkse as) en diversiteit (rechtse as) per zone en seizoen voor de demersale visfauna.

In de meeste zones lag de gemiddelde densiteit anderhalf tot tweemaal hoger in het najaar in vergelijking met het voorjaar (Figuur 5). In zone 3 was het verschil tussen beide seizoenen zelfs zesmaal groter. In de totale analyses per seizoen lijkt enkel in het najaar de densiteit iets hoger te liggen in de kustnabije zone (westkust/zone3/zone2) t.o.v. de meer offshore zones. In het voorjaar is de gemiddelde densiteit grosso modo vergelijkbaar in alle zones, uitgezonderd de lage waarden in de oostkust. Ook qua soortenrijkdom en diversiteit liggen de gemiddelde waarden iets hoger in het najaar, maar is er verder geen duidelijk onderscheid te maken tussen de verschillende zones, met uitzondering van de lagere waarden in de kustzones en offshore banken in het voorjaar en iets hogere waarden op de banken in zone 2 in het najaar. De gemiddelde waarden voor de verschillende univariate parameters lijken iets hoger te liggen in de geulen dan in de banken, hoewel dit ook niet in alle zandbankcomplexen éénduidig is. 100% 90% 80%

other

70%

Scorpaeniformes

60%

Pleuronectiformes

50%

Gobiidae

40%

Perciformes

30%

Gadiformes

20%

Clupeiformes

10%

zone4

offshore

zone1

zone1‐bank

zone2

zone2‐bank

zone3

westkust

zone4

oostkust

offshore

offshore‐bank

zone1 vj

zone1‐bank

zone2

zone2‐bank

zone3

oostkust

westkust

0%

nj

Figuur 6. Procentuele soortensamenstelling op basis van densiteit voor de demersale visfauna per zone en seizoen.

Nochtans is er in alle MDS-analyses een opsplitsing te zien tussen de kust/zone3 en de offshore gebieden, met zone 2 als overgangszone. Ook tussen de oost- en westkust enerzijds en tussen de geulen en banken anderzijds is er min of meer een opsplitsing te zien. Deze opslitsingen zijn grotendeels toe te schrijven aan verschillen in de soortensamenstelling (Figuur 6). In het najaar vormen baarsachtigen (Perciformes) de belangrijkste groep in de meeste zones met uitzondering van zone 2 en 3. Vooral in de kustzone nemen grondels (Gobiidae) daarvan een belangrijk deel in. Het belangrijkste verschil tussen oost- en westkust zijn de veel lagere densiteiten van alle vistaxa in de oostkust, uitgezonderd de grondels. Ook in het voorjaar zijn de Perciformes (met grondels in de kustzone) de belangrijkste groep, met uitzondering van zone 1 (geulen en banken) waar Perciformes procentueel werden verdrongen door haringachtigen (Clupeiformes). Zowel Perciformes als Clupeiformes komen bijna altijd in hogere aantallen voor op de banken in vergelijking met de geulen. Platvissen (Pleuronectiformes) vormen de belangrijkste groep in zone 2 en 3, en werden slechts in lage aantallen waargenomen op de banken in de verschillende zandbank-complexen. De kabeljauwachtigen (Gadiformes) werden quasi uitsluitend in het najaar waargenomen, vooral in de geulen van alle zones. Ook de schorpioenvisachtigen (Scorpaeniformes) worden zelden op de banken 38

waargenomen, en werden eigenlijk vooral in zone 3 in het najaar in hoge aantallen genoteerd. In de verdere uiteenzetting wordt vooral ingegaan op de echte bodembewonende organismen (macro- en epibenthos). De demersale vissen worden bij deze niet apart besproken.

3.2 Zone 3 (Sierra Ventana) ƒ

Macrobenthos

De extractie-activiteit in zone 3 is nog steeds nihil zodat er momenteel geen specifieke staalname wordt uitgevoerd naar de effecten van zandontginning in deze zone. Met het oog op de toekomstige ontginningen zullen vanaf het najaar van 2008 een viertal locaties in subzone 3a worden bemonsterd. Zone 3b overlapt grotendeels met de baggerstortzone BW-LS1. Binnen deze subzone worden regelmatig stalen genomen in het kader van het onderzoek naar de invloed van de baggerstortactiviteiten op deze loswal. In tegenstelling tot de andere zones is zone 3b gerelateerd met de kustzone wat betreft de drie ecosysteemcomponenten. Heel wat schelpdiersoorten en kokerwormen (Lanice conchilega en Owenia fusiformis) kunnen hier in hoge aantallen voorkomen. Meestal zijn deze soorten geassocieerd met een fijn zandig sediment met een matig slibgehalte (5-10%). De aanvoer van allerhande types van gebaggerd materiaal zorgt echter voor een onstabiele omgeving waardoor het bodemleven in en rond de loswal gekenmerkt wordt door een lage soortenrijkdom en een lage densiteit. Dit verschilt duidelijk van de natuurlijk rijke bodemgemeenschap die in de nabije omgeving wordt aangetroffen. ƒ

Epibenthos

Wat betreft het epibenthos en de demersale visfauna werd een vergelijking gemaakt tussen de visslepen in en rond zone 3b (op en naast baggerloswal BW-LS1), deze in en naast de nabijgelegen baggerloswal BW-LS2 (op de Vlakte van de Raan) en deze in locatie 340 (in de geul ten westen van zone 3). Al deze locaties leken in de totale analyses namelijk meestal samen te clusteren binnen de zogenaamde kustzone. Uit de aparte analyses voor zone 3 blijkt echter dat er toch een significant verschil is tussen deze drie gebieden, en dan vooral tussen zone 3b en LS2. Zoals reeds uit de totale analyses bleek is zone 3b gekarakteriseerd door heel hoge densiteiten (hoger dan in de andere gebieden voor zowat alle epibenthische soorten) en een hoge diversiteit (Figuur 7). In LS2 en locatie 340 liggen de waarden veel lager. Binnen zone 3b is er een overweldigende dominantie van slangsterren (Ophiura ind/1000m² 6000 2004 5000

12720 2005

2006

2007

# soorten

gWW/1000m² 6000

2008

5000

4000

N1 25 20

4000

3000

N2

15

3000

2000

10

2000

1000

5

1000

0

0

0 ls2

zone3b voorjaar

340

ls2

zone3b najaar

340

LS2

zone3b voorjaar

340

LS2

zone3b najaar

340

39

ophiura en Ophiura albida) gevolgd door grijze garnaal Crangon crangon qua densiteit en door gewone zeester Asterias rubens en gewone zwemkrab Liocarcinus holsatus qua biomassa (Figuur 8). Dit is ook grotendeels het geval in locatie 340, maar in LS2 wordt C. crangon de dominante soort qua densiteit en L. holsatus qua biomassa en kwam O. albida bijna niet voor. Figuur 7: Gemiddelde densiteit per jaar en biomassa (linkse as) en soortenrijkdom en diversiteit (rechtse as) per zone en seizoen voor het epibenthos in en rond zone 3. 100% 90% 80%

Others

70% 60% 50%

Mollusca Caridea Brachyura

40% 30% 20%

Anomura Ophiuroidea

10% 0%

Asteroidea LS2

zone3b

340

voorjaar

LS2

zone3b najaar

340

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% LS2

zone3b voorjaar

340

LS2

zone3b

340

najaar

Figuur 8. Procentuele soortensamenstelling voor het epibenthos qua densiteit (links) en biomassa (rechts) in en rond zone 3 per seizoen.

Deze verschillen zijn vooral toe te schrijven aan het feit dat zone 3b en locatie 340 eerder in een geulsysteem gelegen zijn, terwijl LS2 op een bank ligt. Anderzijds zorgen de baggerstortactiviteiten voor een onstabiel milieu, dat in tegenstelling tot bvb. locatie 340 een concentratie van opportunistische soorten bewerkstelligt in zone 3b.

3.3 Zone 1 (1a - Thorntonbank en 1b - Gootebank) ƒ

Sediment

In zandwinningszone 1a wordt slechts extensief zand ontgonnen. In zone 1b werd volgens de blackboxgegevens geen zand ontgonnen gedurende de laatste jaren. Zone 1 is gekenmerkt door een zandige bodem (250-300 µm) met enkele gebieden waar grote keien en stenen de bodem bedekken. Zo kon bijvoorbeeld in de noordwestelijke hoek van de Gootebank geen Van Veen staal worden genomen omdat stenen het sluiten van de grijper tegenwerkten. Er werd geen significante correlatie gevonden tussen de sedimentsamenstelling en de diepte, hoewel het grovere sediment voornamelijk net naast de bank werd aangetroffen. ƒ

Macrobenthos

In zone 1 werd voor het macrobenthos in 2004 een éénmalige staalname uitgevoerd volgens een regelmatig grid (37 locaties in zone 1a en 43 locaties in zone 1b). Voor beide gebieden werden de meeste soorten en individuen waargenomen ten noorden van de banken (Figuur 9). De gemiddelde soortenrijkdom bedroeg 12 soorten per staal (varierend van 6 tot 16 soorten). De gemiddelde densiteit bedroeg 800 ind/m² en varieerde van 160 tot 2700 ind/m².

40

Schaaldieren, borstelwormen en slingerwormen werden in de hoogste aantallen aangetroffen. Slechts enkele soorten werden in zowat alle stalen aangetroffen: Oligochaeta (in 73 van de 77 stalen), Hesionura elongata (67), Polygordius appendiculatus (62), Spiophanes bombyx (59) en Nephtys cirrosa (56). Voor geen enkel van deze soorten werd een relatie gevonden met de diepte of de sedimentsamenstelling. Wel werd een relatie gevonden tussen de totale densiteit en soortenaantal met de diepte (Figuur 10).

Crustacea Echinodermata Mollusca Polychaeta Oligochaeta

Figuur 9: Procentuele samenstelling van het macrobenthos qua soortenrijkdom (links) en totale densiteit (rechts) binnen zone 1.

Number of species

Gootebank

30

Density 3000

Thorntonbank

25

2500

20

2000

15

1500

10

1000

5

500

0

Gootebank

Thorntonbank

0

15

20

25

30

35

15

20

25

30

35

Depth

Depth

Figuur 10: Relatie tussen diepte en soortenaantal (links) en densiteit (rechts) van het macrobenthos voor de Gootebank en de Thorntonbank.

ƒ

Epibenthos

Voor het epibenthos en de demersale visfauna werd gebruik gemaakt van de visslepen die werden genomen in functie van het windmolenpark op de Thorntonbank. Een deel van deze gegevens werd verzameld in 2004, de meeste echter in 2005 en 2008. Enkele locaties werden jaarlijks opnieuw bemonsterd. Een

bank voorjaar

bank najaar

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Others Mollusca

bank voorjaar

bank najaar

zone1b

zone1a

geul

zone1a‐ref

zone1b

zone1a‐ref

zone1a

zone1b

zone1a

geul

zone1a‐ref

zone1b

zone1a

Caridea

zone1a‐ref

zone1b

zone1a

geul

2008

zone1a‐ref

2007

zone1b

zone1a

2006

zone1a‐ref

2005

zone1b

zone1a

geul

zone1a‐ref

zone1b

2004

zone1a‐ref

zone1a

ind/1000m² 120 100 80 60 40 20 0

Brachyura Anomura

41

deel van deze visslepen ligt in zone 1a, de andere visslepen dienen ter vergelijking. Enkele visslepen liggen op de banken, de meeste visslepen liggen echter in de geulen. De gegevens van het noordelijk deel van de Gootebank samen met locatie 330 en 1 vissleep in zone 1b worden gebruikt voor een beschrijving van de gemeenschap in zone 1b. Figuur 11: Gemiddelde densiteit per jaar en procentuele soortensamenstelling op basis van densiteit per seizoen voor het epibenthos in en rond zone 1.

In eerste instantie worden de ruimtelijke patronen ten dele gemaskeerd door de interannuele variabiliteit, met een daling van 2004 naar 2005, een stijging naar 2006 en 2007 en lage densiteits- en biomassawaarden in 2008 (Figuur 11). Ook de soortenrijkdom vertoont een min of meer vergelijkbare trend. In tweede instantie liggen de densiteit en biomassa bijna altijd iets lager op de banken in vergelijking met de geulen. Verder is er geen eenduidig verschil tussen de verschillende subzones in zone 1. Gezien de lage extractie-activiteiten in zone 1a wordt dit ook niet verwacht. Net zoals in zone 3 zijn de slangsterren en de grijze garnaal de belangrijkste vertegenwoordigers van het epibenthos qua densiteit in zone 1, zowel in de geulen als op de banken. De gewone zwemkrab werd in relatief hoge aantallen aangetroffen maar dan vooral in de geulen. Heremietskreeften (vnl. Pagurus bernhardus) zijn iets abundanter in het voorjaar, terwijl koppotigen (vnl. pijlinktvis Alloteuthis subulata) vooral in het najaar werden genoteerd. Binnen zone 1 werden zeesterren quasi uitsluitend genoteerd rondom en op de Gootebank (zone 1b), terwijl Echinoidea (vnl. gewone zeeappel Psammechinus miliaris) bijna alleen rond en op de Thorntonbank (zone 1a) werden gevonden. De verschillen tussen zone 1a en 1b lijken dus vooral te wijten aan een iets andere soortensamenstelling, toe te schrijven aan de aanwezigheid van een iets heterogener habitat in en rond zone 1b.

3.4 Zone 2 (2a & b - Kwintebank, 2c - Buitenratel en Oostdyck) ƒ

Macrobenthos

Zone 2 is het meest ontgonnen gebied sinds de start van de zandwinningsactiviteiten op het BNZ. Zone 2 omvat de Kwintebank (meest intensief ontgonnen), de Buitenratel (recent meer ontgonnen) en de Oostdyck (quasi niet ontgonnen). Reeds sinds eind 1970 worden door het ILVO een aantal punten op regelmatige basis binnen deze zone bemonsterd. Sinds 2003 wordt het gebied van de centrale depressie op de Kwintebank (afgesloten voor zandwinning sinds 15 feb 2003) meer gedetailleerd bemonsterd. In 2006 werd de staalname binnen zone 2 nog uitgebreid met enkele grids op de intensief ontgonnen delen van de drie banken en op de Middelkerkebank als referentie. Aan de hand van de Blackbox gegevens (Figuur 12) krijgen we een overzicht in welke mate de staalnamelocaties jaarlijks worden ontgonnen en kunnen de resultaten voor het macrobenthos gelinkt worden aan de extractieactiviteiten.

42

 

2002 

2003 

2004 

2005 

2006 

2007 

Figuur 12: Weergave van de zandwinningactiviteiten in zone 2 op basis van blackbox gegevens voor de periode 2002-2007.

Een vergelijking van alle bemonsterde locaties in en rond zone 2 geeft ons een beeld van de variatie binnen dit gebied. Net zoals voor zone 1 blijkt dat densiteit, soortenrijkdom en diversiteit van het macrobenthos toenemen met toenemende diepte. Dit is duidelijk zichtbaar uit de resultaten van de stalen die werden genomen volgens een transect over de Oostdyck, Buitenratel en Middelkerkebank (Figuur 13). De soortensamenstelling is over het ganse gebied vergelijkbaar, met als meest voorkomende soorten: Hesionura elongata, Nephtys cirrosa (juveniele en volwassen individuen), slingerwormen, Urothoe brevicornis en Polygordius appendiculatus. Uit de Blackbox gegevens blijkt dat de meeste ontginning in de laatste jaren plaatsvond op de Kwintebank. Vóór 2004 was dit voornamelijk in het centrale deel, terwijl sinds 2004 het noorden het meest intensief werd ontgonnen. Desondanks werden in het noordelijke deel van de Kwintebank, voornamelijk in 2007, de hoogste densiteiten voor zone 2 waargenomen. De lange termijn gegevens van de Kwintebank (Figuur 14) wijzen op een relatief stabiele densiteit (met uitzondering van enkele pieken), vergelijkbaar voor zowel het centrale (ZG04) als het noordoostelijke deel (ZG01). Het noordwestelijke punt van de Kwintebank, waar de laatste jaren intensieve ontginning heeft plaatsgevonden, vertoont echter een onstabielere macrobenthos gemeenschap (extreem lage waarden in voorjaar 2006). Het relatieve aandeel van de verschillende taxa is vergelijkbaar voor de ganse Kwintebank: De meest abundante groep is de borstelwormen, gevolgd door de schaaldieren (die in de centrale Kwintebank toch

43

iets abundanter aanwezig zijn) en een tijdelijke aanwezigheid van de stekelhuidigen (voornamelijk zeeklitten) in de periode 2001-2004. ind/m²

spring 06

5850

3000

autumn 06

spring 07

autumn 07

diepte 35 30

2500

25

2000

20

1500

15

1000

10

BRN

BRZ (REF)

MBN (REF)

REF

ZG05

ZG09

ZG06

ZG07

ZG04

ZG08

315

ODN

ZG10

ODN-06

ODN-05

ODN-04

ODN-03

ODN-02

ODN-01

MBN-04

MBN-03

MBN-02

ZG01

KBN

MBN-01

KBN-12

KBN-09

KBN-05

KBN-02

KBN-10

KBN-08

KBN-07

KBN-06

KBN-11

KBN-04

KBN-03

BRZ-07

KBN-01

BRZ-06

BRZ-05

BRZ-04

BRZ-03

BRZ-02

BRZ-01

BRN-06

BRN-03

BRN-09

BRN-05

BRN-01

BRN-08

BRN-07

0

BRN-04

5

0

BRN-02

500

KBC

Figuur 13: Densiteit (ind/m²) van het macrobenthos voor zone 2 ( periode 2006-2007) met aanduiding van de diepte (rechter Yas) Ind/m²

ZG04

ZG01

ZG11

2500

# soorten

ZG04

ZG01

ZG11

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

2000 1500 1000 500 0 SASA

SAS A

SA

SAS ASA SASA SASA SASA SASA SASA

79 80 _ 84 85 _ 88 _ 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07

SA S A

S AS A

S A

S AS A SA S AS A SA SA S AS A SA S AS A SA

79 80 _ 84 85 _ 88 _ 95 96

97 98 99 00

01 02 03

04 05 06 07

Figuur 14: Evolutie van macrobenthos densiteit en soortenaantal voor drie locaties op de Kwintebank (periode 1979-2007)

In de centrale depressie, waar in februari 2003 de ontginningen tijdelijk werden stopgezet, werd een zeer arme macrobenthosgemeenschap aangetroffen (Figuur 15). Zowel de densiteit als het aantal soorten en de diversiteit vertoonden echter een relatief snel herstel. Sinds 2004 wordt hier opnieuw een vergelijkbare evolutie gevonden als in de andere punten op de Kwintebank. Het gebied is voornamelijk gekenmerkt door kleine, opportunistische soorten die snel na een verstoring een gebied opnieuw kunnen koloniseren. Sinds 2005 worden hier ook een aantal langlevende grotere soorten aangetroffen en is er een toename van predatoren. Av ind / m²

Number of species

800

70

700

60

600

Polychaeta

50

500

Crustacea

40

Mollusca

400

Echinodermata

30

300 200

20

100

10

0 S03 Su03 A03 S04 A04 S05 A05 S06 A06 S07 A07

Other groups

0 S03 Su03 A03

S04

A04

S05

A05

S06

A06

S07

A07

Figuur 15: Evolutie van macrobenthos densiteit en soortenaantal voor de centrale depressie van de Kwintebank (2003-2007)

ƒ

Epibenthos

Voor het epibenthos en de demersale visfauna werd gebruik gemaakt van een aantal visslepen die reeds lange tijd worden bemonsterd in de geulen en enkele visslepen die sinds 2006 op de toppen van de Kwintebank (zone 2a-KBN en 2b-KBC) en de Buitenratel (zone 2c-BRN en BRZ) worden bemonsterd. 44

Net zoals voor de andere zones werd in zone 2 een sterke interannuele variabiliteit waargenomen voor het epibenthos (Figuur 16). In de meeste zones is er een toename van 2005 naar 2006 en daarna en sterke afname naar 2007 en 2008 qua densiteit en biomassa, met 2 uitschieters in het najaar van 2005 en 2007 in de geul ten westen van de Kwintebank (KBZ). Los van de jaarlijkse variatie is er in het voorjaar quasi geen verschil tussen de drie bank/geul systemen in zone 2 qua densiteit. In het najaar daarentegen blijkt de densiteit gradueel af te nemen van de Kwintebank over de Buitenratel naar de Oostdyck en dit zowel in de geul als op de bank. Voor de soortenrijkdom zien we deze graduele afname zowel in het voor- als najaar, maar dan vooral op de banken zelf. Zo lijkt het of de hoogste waarden voor de diverse parameters steeds werden genoteerd in die zones waar het meest zand werd of wordt ontgonnen. ind/1000m²

# soorten 25

293 349

140 120 100 80 60 40 20 0

2004

2005

2006

2007

2008

2004

2005

2006

2007

2008

20 15 10 5 0 KBZ BRZ ODN KBN KBC BRN BRZ KBZ BRZ ODN KBN KBC BRN BRZ

KBZ BRZ ODN KBN KBC BRN BRZ KBZ BRZ ODN KBN KBC BRN BRZ geul

bank

geul

voorjaar

geul

bank

bank

geul

voorjaar

najaar 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

bank najaar

Others Mollusca Caridea Brachyura Anomura Ophiuroidea Asteroidea KBZ BRZ ODN KBN KBC BRN BRZ KBZ BRZ ODN KBN KBC BRN BRZ geul

bank voorjaar

geul

bank najaar

Figuur 16: Gemiddelde densiteit en soortenrijkdom per jaar en procentuele soortensamenstelling op basis van densiteit per seizoen voor het epibenthos in zone 2.

Ondanks de verschillen in soortenrijkdom is er quasi geen verschil tussen de verschillende subzones qua soortensamenstelling. Er is een duidelijke overheersing van grijze garnaal, aangevuld met zwemkrabben (diverse Liocarcinus soorten) en heremietskreeft en in mindere mate met slangsterren (2 Ophiura soorten). Zeesterren werden bijna uitsluitend in de geulen gevangen, zeehuisjesslakken (gevlochten fuikhoren Nassarius reticulatus) en koppotigen (vnl pijlinktvis) voornamelijk in het najaar.

3.5 Zone 4 (Hinderbanken) ƒ

Sediment

45

De exploratiezone van de Hinderbanken is gekenmerkt door zandbanken en geulen met een grote variatie in diepte, van minder dan 10m tot 35m diep. Het gebied bestaat voor het grootste deel uit een grof zandig sediment (300-400µm), met uitzondering van enkele gebieden waar het sediment uit grind en grotere keien bestaat. Op een aantal locaties in de geulen werd een hoog slibgehalte gevonden. Er kon geen éénduidige relatie worden gevonden tussen de sedimentsamenstelling en de diepte of aldus de ligging op of naast de bank. ƒ

Macrobenthos

In deze zone werd voor het macrobenthos in het voorjaar van 2005 tot 2008 (verdeeld over 4 jaar omwille van de jaarlijks beperkte staalnametijd aan boord van een onderzoeksschip) een base line studie uitgevoerd dmv een staalname volgens een regelmatig grid. Voor deze studie werden 129 locaties bemonsterd, met als doel de toestand van het in 2004 nieuw afgebakend exploratiegebied voor zandwinning na te gaan. Het macrobenthos van zone 4 is gekenmerkt door zowel rijke als arme gebieden (Figuur 17). In totaal werden 121 verschillende macrobenthos soorten aangetroffen met een gemiddelde van 11 soorten per staal.

Figuur 17: Ruimtellijke voorstelling van het aantal waargenomen individuen per locatie (links) met aanduiding van het relatieve aandeel van de verschillende macrobenthische taxa (rechts).

Een duidelijk verschil was merkbaar tussen de banken en de geulen: slechts 6 verschillende soorten werden gemiddeld op de banken waargenomen per staal, terwijl in de geulen het gemiddeld aantal soorten per staal 15 bedroeg. Hetzelfde fenomeen werd waargenomen voor de gemiddelde densiteit en de diversiteit: De gemiddelde densiteit voor het volledige gebied bedroeg 576 ind/m², terwijl gemiddeld op de banken slechts 186 ind/m² werden gemeten en in de geulen 927 ind/m². De gemiddelde diversiteit op de banken bedroeg slechts 1,9 terwijl in de diepere locaties een gemiddelde diversiteit werd waargenomen van 2,9. Voor het volledige gebied werd dan ook een relatie gevonden tussen de totale densiteit, soortenrijkdom en de diversiteit met de diepte (Figuur 18). Ook de relatieve densiteit van de verschillende taxa is gerelateerd aan de diepte. Proportioneel werden meer borstelwormen en schaaldieren aangetroffen op de banken, terwijl in de diepere delen naast de borstelwormen ook de slingerwormen en 46

de stekelhuidigen in belangrijkere mate aanwezig waren (zie Figuur 17:). Slechts enkele soorten werden aangetroffen in meer dan 75% van de stalen: Hesionura elongata (in 112 van de 129 stalen); Nephtys cirrosa (105), juveniele Nephtys soorten (103), Polygordius appendiculatus (100) en slingerwormen (100). Deze # ind/m² 3500

diversiteit 4,5 4,0

# soorten 30

3000

25

2500

3,5 3,0 2,5

20

2000

15

1500 1000

10

500

5

0

2,0 1,5 1,0 0,5 0,0

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45 Diepte

5

10

15

20

25

30

35

40

45 Diepte

5

10

15

20

25

30

35

40

45 Diepte

soorten werden zowel waargenomen op de banken als in de geulen, hoewel de densiteit wel meestal hoger was in de geulen. De interstitiële soorten H. elongata en P. appendiculatus en de slingerwormen waren de meest abundante soorten met meer dan 1000 individuen aangetroffen in de 129 uitgewerkte stalen. Verscheidene minder abundante soorten werden enkel aangetroffen in de geulen. Figuur 18: Relatie tussen densiteit, soortenaantal en diversiteit van het macrobenthos met de diepte

ƒ

Epibenthos

Voor het epibenthos en de demersale visfauna werden enerzijds verspreid tussen 2005 en 2008 enkele visslepen bemonsterd in zone 4 zelf, anderzijds in een referentiegebied ten zuiden van zone 4 en sinds 2008 in en op de Blighbank, deze laatste in functie van het toekomstig windmolenpark op deze bank. ind/1000m² 88 40

93 107 2005

2006

2007

2008

zone4‐Ref

zone4

30 20 10 0 zone4

zone4‐Ref

Zone4

geul

bank

# soorten 18 15 12 9 6 3 0

zone4‐Ref

2005

zone4

geul

voorjaar

2006

zone4‐Ref

2007

Zone4

geul

najaar

2008

zone4‐Ref

zone4

bank

geul

voorjaar

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

zone4‐Ref

najaar Others Mollusca Caridea Brachyura Anomura

zone4

zone4‐Ref

Zone4

zone4‐Ref

zone4

zone4‐Ref

Ophiuroidea Asteroidea

geul

bank voorjaar

geul najaar

Figuur 19: Gemiddelde densiteit en soortenrijkdom per jaar en procentuele soortensamenstelling op basis van densiteit per seizoen voor het epibenthos in en rond zone 4.

47

Ook hier is er opnieuw een heel grote variatie merkbaar tussen de jaren met in 2006‘07 veel hogere densiteitswaarden dan in 2005 en 2008 (Figuur 19). Hoewel er voor de banken enkel gegevens beschikbaar zijn uit het voorjaar, kan gesteld worden dat er een uitgesproken verschil is tussen de banken en geulen, waarbij op de banken de waarden voor alle parameters op jaarbasis een grootte-orde lager lagen dan in de geulen. Verder zijn de geulen in zone 4 (i.e. de Hinderbanken) iets rijker aan epibenthische organismen dan deze in de referentiezone op de Blighbank. Over het algemeen zijn ook hier de kreeftachtigen de belangrijkste groep, i.e. garnalen samen met heremietkreeften en zwemkrabben. Stekelhuidigen (vnl. kleine slangster Ophiura albida) en koppotigen (diverse soorten) zijn vooral aanwezig in zone 4 in het voorjaar en in de referentiezone in het najaar.

3.6 Zandwinning en biologische waarde Op basis van gegevens van vier ecosysteemcomponenten (macrobenthos, epibenthos, demersale vis en vogels), verzameld door diverse instituten over meerdere jaren, werd een biologische waaderingskaart voor het Belgisch deel van de Noordzee ontwikkeld. De biologische waarde werd per gridcel van 250 m² berekend a.d.h.v. diverse parameters per ecosysteemcomponent, gesommeerd volgens een bepaald scoresysteem, en uiteindelijk uitgedrukt op een schaal van 1 (heel lage biologische waarde) tot 5 (heel hoge biologische waarde). Voor meer details daaromtrent wordt o.a. verwezen naar Derous et al. (2007). De blackbox gegevens, die ter beschikking werden gesteld door het Fonds voor Zandwinning, werden opgedeeld in 4 klassen die het totale aantal waarnemingen van extractievaartuigen in de periode 2002-2007 per gridcel van 250 m² weergeven. Uit de overlays van beide datasets blijkt dat de meeste ontginning plaatsvindt in gebieden met een biologische waarde tussen 2 en 4 (Figuur 20). De gebieden met een zeer hoge biologische waarde komen quasi niet voor in de extractiezones en aantal waarnemingen per gridcell (2002-2007) 1400

100%

1200

80%

1000 800

60%

600

40%

>1000 waarnemingen 100-999 waarnemingen 11-99 waarnemingen

400

20%

200 0

<10 waarnemingen

0% 1

2

3

4 5 Biologische waarde

1

2

3

4 5 Biologische waarde

worden dus logischerwijze niet of minder beïnvloed door de zandextractie. Figuur 20: Relatie tussen de biologische waarde en zandontginningsintensiteit

4. Algemene discussie, conclusie en aanbevelingen

48

Om de biologische waarde van de exploitatie- en exploratiezones na te gaan werd gebruik gemaakt van gegevens omtrent de ‘grotere’ organismen die in de bodem leven (macrobenthos) en deze die op of net boven de bodem leven (epibenthos en demersale vissen). Voor de drie ecosysteem componenten zijn er duidelijke ruimtelijke verschillen merkbaar. Over het algemeen ligt de biologische waarde, in termen van densiteit en diversiteit, hoger in de kustzone en in de omgeving van extractiezone 3 en lager in de offshore zone en exploratiezone 4, hoewel in de geulen van deze laatste zone ook een hogere soortenrijkdom werd genoteerd. Extractiezones 1 en 2 vallen er zowel geografisch als biologisch tussenin, maar leunen duidelijk aan bij de offshore zone, behalve voor demersale vis waar zone 2 meer overeenkomsten vertoont met de kustzone. Verder is de biologische waarde in de geulen gewoonlijk iets hoger dan op de banken zelf, wat het best tot uiting komt in de offshore (extractie)zones, hoewel dit opnieuw voor demersale vis niet zo éénduidig is. De ruimtelijke verschillen in biologische waarde worden echter ten dele gemaskeerd door een grote interannuele en seizoenale variabiliteit (vooral qua densiteit) voor de drie ecosysteemcomponenten over het volledige Belgisch deel van de Noordzee. Dit bemoeilijkt de interpretatie van de gegevens, deels omdat omwille van logistieke redenen de bemonsteringen per zone soms gespreid werden over diverse jaren, maar ook omdat de ruimtelijke patronen in het voor- en najaar niet steeds gelijklopend zijn. De verschillen in densiteit, biomassa, aantal soorten en diversiteit tussen de zandbankcomplexen zijn vooral toe te schrijven aan de verschillen in topografie, sedimentsamenstelling en afstand t.o.v. de kustlijn. Daardoor kunnen de gegevens van het ene zandbankcomplex en de bijhorende extractiezone zelden éénduidig gebruikt worden als referentiemateriaal voor de andere zones. Het is daarom aanbevolen om in een geïntegreerde ruimtelijke planning van het Belgisch deel van de Noordzee, per zandbank/geul complex (en dus per extractiezone) telkens een deel te reserveren als referentiezone vrij van eender welke menselijke activiteit. De verschillen tussen en binnen de extractiezones kunnen grotendeels vertaald worden in verschillen in soortensamenstelling voor de drie ecosysteemcomponenten. Zo zijn slechts enkele soorten belangrijk in alle zones: borstelwormen (Nephtys cirrosa, Hesionura elongata en Polygordius appendiculatus), vlokreeftjes (Urothoe brevicornis) slangsterren (Ophiura spp), zeesterren (Asterias rubens), garnalen (Crangon crangon), zwemkrabben (Liocarcinus holsatus), heremietkreeften (Pagurus bernhardus) en pitvissen (Callionymus spp.). Sommige taxa worden vooral of in hogere densiteiten waargenomen in de kustzone/zone3, waaronder grondels (Pomatoschistus spp.), platvissen (Limanda limanda, Solea solea, Pleuronectes platessa), grote borstelwormen (Lanice conchilega, Owenia fusiformes, Pectinaria koreni), weekdieren (Nassarius reticulatus, Abra alba, Macoma baltica), anemonen (Cnidaria) en zee-egels (Echinocardium cordatum). Sommige soorten komen dan weer quasi niet voor in de kustzone/zone3, o.a. kleine pieterman (Echiichthys vipera). Sommige taxa komen meer voor in de geulen dan op de banken, waaronder 49

slingerwormen (Oligochaeta), grote schaaldieren (Crustacea), stekelhuidigen (Echinidermata), platvissen (Pleuronectiformes) en kabeljauwachtigen (Merlangius merlangus, Trisopterus luscus). Nog andere taxa werden quasi uitsluitend in het najaar waargenomen, zoals koppotigen (Cephalopoda) en schorpioenvisachtigen (Agonus cataphractus, diverse ponen). De relatie tussen biologische waarde en zandwinning kan eigenlijk enkel voor zone 2 worden nagegaan, gezien daar de meeste zandontginning plaatsgrijpt. Op basis van deze studie en een andere studie omtrent biologische waarde (waar ook zeevogels werden meegenomen), kunnen we achterhalen dat extractiezone 2 gelegen is in een ruimer gebied dat gekarakteriseerd wordt door lage tot gemiddelde biologische waarden. Bovendien gebeurt de zandextractie meestal op de toppen van de banken, waar sowieso meestal lagere waarden voor densiteit en diversiteit werden genoteerd voor de drie ecosysteemcomponenten. M.a.w. er is niet noodzakelijk een relatie tussen een lagere biologische waarde en de intensieve zandontginning in zone 2. Voor het epibenthos lijkt het er zelfs op dat net hogere waarden werden genoteerd in de zones waar de extractie-intensiteit het hoogst is, hoewel dit waarschijnlijk opnieuw eerder gerelateerd is aan de ligging van de 3 opeenvolgende banken/geulen in zone 2 t.o.v. de kustlijn. Anderzijds is het zo dat zeker in exploratiezone 4 de geulen een hogere soortenrijkdom vertonen, met enkele soorten die uniek zijn voor het Belgisch deel van de Noordzee. Indien alsnog besloten wordt om in dit gebied (of in de geulen van andere zones) grind te ontginnen, dient dit nauwlettend te worden opgevolgd. Uit de detailgegevens van de Kwintebank moet toch besloten worden dat zandextractie wel degelijk een reductie in soorten en aantallen kan veroorzaken, toch zeker wat betreft het macrobenthos. Deze impact blijkt echter beperkt te zijn in ruimte en tijd, want na stopzetting of verplaatsing van de extractie-activiteiten zorgen o.a. kleine, opportunistische en mobiele soorten voor een relatief snel herstel (althans wat betreft de densiteit van het macrobenthos). Dit wijst erop dat voor het bodemleven er niet noodzakelijk rotatie van zandwinning moet zijn tussen de verschillende gebieden, maar dat het vooral aangewezen is om alle intensief ontgonnen gebieden nauwlettend op te volgen om grote veranderingen tijdig te kunnen waarnemen en zodoende bepaalde gebieden tijdelijk af te sluiten, cf. de centrale depressie tussen 2003 en 2009 en mogelijks vanaf 2009 de noordelijke depressie. Daarvoor is het noodzakelijk dat de uitgebreide monitoring van het benthische ecosysteem wordt voortgezet.

5. Referenties Derous S., Verfaillie E., Van Lancker V., Courtens W., Stienen E., Hostens K., Moulaert I., Hillewaert H., Mees J., Deneudt K., Deckers P., Cuvelier D., Vincx M., Degraer S. (2007) BWZee: A biological valuation map for the Belgian part of the North Sea. Final report. PODO-II, Belspoproject. 99 p (+ annexes)

50

Hostens K., Moulaert I. (2006) De epi-, macro- en visfauna op de Vlakte van de Raan. In: Coosen J., Mees J., Seys J., Fockedey N. (eds.). Studiedag: De Vlakte van de Raan van onder het stof gehaald, Oostende (B). VLIZ special Publication, Moulaert I., Hostens K., Hillewaert H. & Wittoeck J. (2007) Spatial variation of the macrobenthos species and communities of the Belgian Continental Shelf and the relation to environmental variation. ICES CM 2007/A.:09:1-13 Van Hoey G, Degraer S, Vincx M (2004) Macrobenthic community structure of soft-bottom sediments at the Belgian Continental Shelf. Est Coast Shelf Sci 59: 601-615

51

The importance of a historical approach for the knowledge, management and protection of ecosystems Houziaux, J.-S.1, Kerckhof, F.2, Haelters, J.2, Degrendele, K3, Roche, M.3 and Norro, A.2 1. Royal Belgian Institute of Natural Sciences (RBINS), Department of Invertebrates. Rue Vautier 29, B-1000 BRUSSELS, BELGIUM.

[email protected]

2. Marine Ecosystem Management Unit (MUMM). Gulledelle, 100, B-1000 BRUSSELS and 3e en 23e Linieregimentsplein, B8400 OOSTENDE, BELGIUM. [email protected], [email protected], [email protected] 3. FPS Economy, SMEs, Independent professions and Energy, Service Continental Shelf - Fund for Sand Extraction. WTCIII , Avenue Simon Bolivar 30, B-1000 Brussels, BELGIUM. [email protected], [email protected]

Abstract: The impacts of various human activities on the European continental shelves are significant since about 150 years, long before sciences provided accurate “data” to describe the marine ecosystems. Therefore, efforts aimed at ecological restoration of heavily impacted areas will be meaningless if they do not take into account the real baseline situation through a labour-intensive but rewarding survey of the available historical information. We illustrate this statement with a case-study from Belgian waters, where the baseline biodiversity of a forgotten pebble and cobble ground as well as its environmental history is reconstructed to provide guidelines for future management of human activities.

Keywords: Baseline, Gravel, Ostrea edulis, Clupea harengus, Benthos

Introduction The human pressure put on coastal and marine ecosystems considerably increased since the Second World War. However, the continental shelves of industrialized countries have been exposed to impacts by various human activities for more than 150 years, i.e. long before marine sciences really took off (Airoldi and Beck, 2007). Many of the early impacts have been forgotten. In particular, the overall effect of more than 150 years of bottom trawling in the North Sea fishing grounds is far from being understood because we lack data on the initial state of the ecosystem. Thus, management measures solely based on recent data will fail to identify the best locations to bring back some level of ’naturalness’ in heavily impacted areas. Through reprocessing a century-old benthos and sediment data-set and reviewing the historic literature (19th and 20th centuries), we partly reconstructed the baseline and environmental history of benthos in front of the Belgian coasts. In particular, we re-discovered the existence of forgotten species-rich pebble and cobble grounds in the Belgian part of the North Sea (BPNS). These habitats hosted wild beds of the European flat oyster Ostrea edulis prior to the 20th century. They were inaccurately documented since then and were therefore reinvestigated through a multidisciplinary field survey. The implications of our findings for the future management of human activities and marine biodiversity are discussed.

52

Materials and methods Our investigation is based upon digitization and processing of the natural history collection acquired by Professor G. Gilson in the southern bight of the North Sea during the first decade of the 20th century, which is stored at the RBINS. This exceptionally large and old data-set addresses various compartments of the North Sea ecosystem (plankton, benthos, nekton) within a restricted area. It had never been analyzed holistically and remained to a large extent unpublished. So far, our investigations focused on sediments and benthic invertebrates sequentially collected within high resolution sampling grids along and off the Belgian and Dutch coasts (see figure 1). The detailed materials and methods of this research are published elsewhere (Houziaux et al, 2008). A reconstruction of the seafloor composition (average sand grain-size, relative mud content, relative shell content and occurrence of pebbles and cobbles) was carried out using sample descriptions performed onboard by Gilson at every sampling station. These data were used by Fettweis et al (2007) to reconstruct the fate of cohesive sediment in front of the Belgian coast. In this contribution, we will focus on pebbles and cobbles. A large part of the benthic invertebrates collected by Gilson was also digitized, focusing on epifauna collected with a specially designed dredge, and their taxonomy was verified. Doubtful data and stations were eliminated prior to preliminary spatial analysis of diversity indices. This task is still ongoing with further data acquisition on bivalves, polychaetes and amphipods in the framework of the projects ‘Quest4D’ (Belspo, SSD programme, 2007-2010) and “DIGIT05” (BELSPO, programme “digitization of collections”, contract DI/00/05, 2007-2008 ).The information obtained from processing this historic data-set was supplemented by a thorough investigation of the historic literature (mainly 19th and 20th centuries) dealing with the local environmental history, fishing activities and the European flat oyster. Certain historic stations of Gilson of the Westhinder area were re-sampled in 2005 using a 2m beamtrawl, a multibeam echosounder and underwater videos recordings. Methods as well as preliminary results are detailed in Houziaux et al (2007, 2008). The benthos data could not yet be fully processed. Long-term changes in the epibenthic community associated to pebble and cobble grounds were however explored through comparing the observed catch probabilities of some species formerly and/or nowadays abundant. Results 1. Sandy pebble and cobble grounds: baseline benthic biodiversity of the Hinder banks The reconstructed map of gravels (figure 1, left) matches the most recent maps (Van Lancker et al, 2007). The results suggest that the swale located along the south-eastern flank of the Westhinder sand bank hosted minimum amounts of sand. When epibenthic invertebrate biodiversity is considered (figure 1, right), the latter area displays the highest values of species richness and taxonomic breadth. The epifauna comprises more than 180 of the considered taxa, including a large array of branching epilithic taxa such as sponges, bryozoans and coelenterates not observed in the BPNS since Gilson’s work except on shipwrecks (Zintzen et al, 2008). The mobile epifauna of this area is also characterized by many species typical of hard substrata not encountered in the neighbouring species-poor sandy areas. Gilson’s data confirm earlier contributions which indicated the existence of such a species-rich „cobble field” in Belgian waters in the nineteenth century.

53

Through our literature review, we further discovered that wild beds of the European oyster O. edulis used to form biogenic reefs at the same location 40 years prior to Gilson’s investigation (Houziaux et al, 2008; figure 2). These beds were destroyed by English ‘deep-sea’ oyster dredgers in the1860s. Fourty years later, recently settled larvae as well as large adults were yet collected by Gilson at the same locations. This observation fully confirms earlier descriptions on the occurrence of specimens from 2-3 to above 20 year old, which points at larvae settlement and survival as well as active reproduction in this habitat. The fact that oysters remained scarce decades after exploitation ceased also agrees with some former testimonies on the non-recovery of destroyed open-sea beds. It indicates that recovery of such open-sea bed was naturally very slow (> 50 years). The species has not been mentioned in the BPNS since Gilson’s work (last sample: 1933) and can be considered ‘virtually extinct’ in this area. However, large isolated specimens are still accidentally collected by trawlers in the southern bight and the English Channel nowadays. The species thus forms a “cryptic” population in its former distribution range.

Figure 1. Left: Distribution of gravel in the surface sediment, based on Gilson’s descriptions of sediment samples (blue dots) and the occurrence of cobbles in towed gears (dredges and trawls: red dots, median position), in the period 1899-1910. Gravel grounds are drawn manually (green). Areas where all samples contained gravels or cobbles are highlighted in dark green. Right: Interpolation map of epibenthos species richness (Inverse Distance Weighting, search radius: 2 km; taxonomic level: genus) within Gilson’s sampling grid (1899-1908). Sampling stations with doubtful geo-referencing as well as non relevant taxa (e.g. infauna) were eliminated prior to analysis. Polychaetes, most bivalves and amphipods are not included in the analysis yet.

Figure 2. Left. Composite map of sandy gravels (Gilson’s data, 1899-1910; green areas), oyster beds targeted by British oystermen in the 1860s (historical literature review; red area) and occurrences of living flat oysters in the first decades th of the 20 century (Gilson’s data, 1899-1933; red dots). Data are superimposed on the modern coastline and bathymetry. Right, above: oyster specimens and valves gathered by Gilson on the richest station, West of the Westhinder bank, together with some of the 250 large colonies of the dead-man finger Alcyonium digitatum collected along. Right, below: a young specimen collected by Gilson East to the Westhinder, showing early colonization by the tube-worms Pomatoceros triqueter and Sabellaria spinulosa.

54

2. Chronology of direct impacts of fishing activities to pebble and cobble grounds On the basis of our literature review, we reconstructed the chronology of impacts caused by dredging and trawling activities to the seafloor of pebble and cobble ground of the Belgian part of the North Sea (see Houziaux et al, 2008). It can be divided into 8 distinct periods (figure 3). Prior to the 1820s (period 1), the Belgian fishermen did not use trawls. Although it is not impossible that English trawlers were already active in the area of the Hinder banks, we can assume that these coarse deposits were not directly targeted with towed gears. Immediately after 1820, the beam trawl equipped with a wooden beam spread in the Belgian fleet. In the late 19th century, the Hinders ground was known as a good fishing spot, but sailing trawlers avoided stony grounds as much as possible; impacts must thus have remained very limited in these early days (period 2). In 1868, English oyster dredgers appeared in the area and remained active until 1873. They destroyed the biogenic reefs formed by the oysters within a short span of time, leaving a scattered population on the ground. This was the first major impact to the habitat integrity (from biogenic reefs to sandy gravels; period 3). Immediately afterwards, the ground must have been left at rest for a couple of decades, probably enabling a slow restoration of the oyster beds (period 4). The emergence of steam-trawling in the last decades of the nineteenth century probably led to first impacts by bottom trawls to such stony areas in the southern North Sea. They probably increased slowly as the fleet of steam-trawlers grew up (period 5). When G. Gilson sampled the area (1905-1907), the seafloor could be described as a sandy gravel with scattered specimens of flat oysters and many large colonies of branching species. 1

2

3

4

5

6

7

8

Intensity of disturbance

Biogenic reefs

Naturalness

Sandy gravel COBBLE REMOVAL?

? Gravelly sand

AGGREGATE EXTRACTION

Sand

1800

1850

1900

1950

2000

Figure 3. Left. Schematic representation of the chronology of impacts caused by towed fishing gears to pebble and cobble grounds of the Belgian part of the North Sea. The relative intensity of direct disturbance to the seafloor (blue line) and the evolution of the ’naturalness’ of the benthic habitat (red line) is estimated on the basis of our literature survey and is divided into 8 distinct periods. The degree of ’naturalness’ of the habitat is defined relatively to its baseline state, from biogenic reefs (top level) to bare sands (lowest level). The possible transitions from a state to another are represented by arrows. See text for details. Right. A large modern chain-mat beam trawler operating in the surroundings of the Westhinder area. Image: J. Haelters, MUMM, 2007.

After 1920, trawlers increasingly targeted pebble and cobble grounds (period 6). Indeed, by then, motorized trawling begun to replace the traditional drift-net herring fishery practised in the southern bight by North Sea fleets since the middle-ages. The trend to increasingly target these grounds was explicitly reported by Gilson (1921). After the Second World War, industrial trawlers of the North Sea fleets exploited spawning herring more intensively, among others in the gravels of the Hinder banks (period 7). In the 1960s, after depletion of herring stocks, the Belgian and Dutch fleets started to disturb gravels with chain-mat beam trawls, targeting flatfishes, with increasing ship power (period 8). The use of chain-mat beam trawls towed by increasingly powerful vessels is likely to have further 55

altered the seafloor even if the trawling effort is assumed to have remained constant. Houziaux et al (2007, 2008) suggest that the pebble and cobble ground of the swale between the Westhinder and the Oosthinder sand banks is nowadays entirely trawled by powerful vessels every two years. This is probably an under-estimate of the real situation. Furthermore, cobbles gathered by the large Dutch chain-mat trawlers are kept and used for decorative purpose in gardens (Lindeboom, com.pers.), a practice inevitably leading to a progressive removal of the substratum. Indeed, In Dutch waters, some gravel grounds are nowadays definitely wiped out subsequently to this practice (Baretta, 2004). We can thus consider the still ongoing human-induced habitat degradation path as an irreversible erosion process through which the pebble and cobble field is progressively replaced by a gravelly sand and finally a sandy area; the „no-return” point from which restoration of oyster beds becomes impossible can hardly be determined at this stage (see figure 3). Noteworthy, such an increase of sand content is observed in the adjacent pebble and cobble grounds of the French part of the North Sea since 30 years (Carpentier et al, 2005; De Warumez, com.pers.), but it remains yet unexplained. The immediate effect of enabling aggregate extraction on such gravels will be a considerable acceleration of the definitive biotope removal process at the extraction pits. 3. Present state of the pebble and cobble grounds: degraded benthic biodiversity Gilson’s historic stations located in the swale between the Westhinder and the Oosthinder sand banks were surveyed in 2005 within a multidisciplinary field survey (see Houziaux et al, 2007, 2008). The benthos samples collected with a 2 meter chain-mat beam trawl enabled us to confirm the occurrence of a typical epifauna of hard substrata in this swale. Based on these data, acoustic maps of the seafloor and underwater video footages, the seafloor can be descibed as a heterogeneous field of pebbles and cobbles partly covered with a thin layer of sand. Emerging pebbles and cobbles are often colonized by a wide variety of encrusting and branching epilithic species. When compared to the historical situation depicted by Gilson’s data, long-term changes were observed, although the data are yet incompletely processed. Indeed, the relative abundance of species most sensitive to trawling activities is decreased, with in particular a virtual disappearance of the European flat oyster (figure 4). Species considered as opportunistic feeders as well as robust and short-lived species have increased their numerical abundance.

1.00

1905 2005

0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10

* Ophiothrix fragilis

* Ophiura ophiura

Dendronotus frondosus

* Necora puber

* Tubularia larynx

* Asterias rubens

* Tubularia indivisa

* Ophiura albida

* Ophiura sp (SUM)

* Psammechinus miliaris

* Paguridae

Alcyonium digitatum

* Portunidae

Macropodia sp

Cliona cellata

* Electra pilosa

* Alcyonidium sp

Vesicularia spinosa

* Flustra foliacea

* Buccinum undatum

* Mytilus sp

* Nemertesia sp

Hyas sp

* Calliostoma zizyphinum

* Tritonia hombergi

Pilumnus hirtellus

Inachus dorsettensis

* Ostrea edulis

* Galathea sp (intermedia)

* Acanthodoris pilosa

0.00

* Crossaster papposus

Observed catch probability

0.90

56

Figure 4. Comparison of catch probabilities in Gilson’s survey (green bars; spring-summer1905; n=21 dredge tows) and our survey (red bars; spring 2005; n=31 beam trawl tows) for 30 species commonly encountered and accurately collected by both sampling gears. Densities are further aggregated for the genus Ophiura. Catch probabilities of species marked with an (*) are unlikely to change subsequently to further processing of samples from the survey of 2005. Source: Houziaux et al, 2008.

The size of the colonies of the soft coral Alcyonium digitatum also appeared as a good indicator of trawling impacts. Indeed, only three of the recent stations provided large colonies of this species, while tiny colonies were observed at all others. Furthermore, the proportions of damaged epilithic taxa (e.g. the tube worm P. Triqueter) were visibly lower at these stations. When the acoustic map of the Westhinder

Oosthinder

a

b

seafloor obtained with the multibeam echosounder was examined, these samples originated from two gravel spots between large sand waves at the foot of the Oosthinder sand bank. There, the amount of trawl marks on the seafloor was lower than in the main swale (figure 5). These are undoubtedly natural refuges against bottom trawling. Figure 5. Distribution of backscatter intensity values provided by the multibeam echosounder (high values – gravel grounds: blue; low values – sand dunes: yellow) between the Westhinder and the Oosthinder banks. The black lines represent the 2m beamtrawl tows. a: typical aspect of the main swale (disturbed by trawling). b: typical aspect of the ‘refuge’ area discovered between transversal sand waves at the foot of the Oosthinder sand bank, bearing among others higher species diversity and larger colonies of sensitive species (e.g. Alcyonium digitatum). Two refuges were discovered (red circles). Underwater photographs: MUMM, A. Norro (2007).

Discussion The investigated pebble and cobble grounds were yet poorly defined and their associated benthic biodiversity was undescribed prior to our survey of available historical data. The historic collection of Gilson fully confirmed statements expressed by former authors and enabled us to delimitate an area where epibenthic species richness and taxonomic breadth was maximum in the BPNS. The combined analysis of the historical literature and data evidences the former ecological importance of these habitats in the southern North Sea: they naturally hosted European flat oyster beds, which formed „biogenic reefs”; they hosted highest levels of species richness and taxonomic breadth, including large branching species, even after removal of the oyster beds; they hosted spawning of the herring Clupea harengus, another key-species of the North-Eastern Atlantic. Although there are little published data on the micro-scale distribution of trawling activities through time, our survey of the literature as well as the field data gathered in 2005 leave no doubt on the fact that this fishing practice has exerted an increasing pressure on the considered grounds and its

57

associated biodiversity since more than 80 years. When the historic literature about flat oysters and trawling activities is investigated on the larger scale, it clearly appears that our findings in the Belgian Part of the North Sea can be transposed to adjacent areas in the southern North Sea and English Channel. Indeed, such so-called ’deep-sea’ wild oyster beds occurred in pebble and cobble habitats throughout the area prior to being targeted by English specialized oyster dredging fleets from Kent, Essex, the Solent and Jersey (see Houziaux et al, 2008). Thus, this was an important habitat for this species, and this fact has been forgotten since the late nineteenth century. We propose that the role played by bottom trawling in the fate of European flat oyster populations of the English Channel and the southern North Sea has been much underestimated so far because oyster researches historically focused on the (cultivated) coastal beds. On the other hand, as far as we know, the impact of chainmat trawling activities ongoing since the 1960s on the reproductive success of herring is undocumented in the southern bight. Apart from virtual extinction of the European flat oyster, the data gathered so far do indicate a significant shift in the composition of the associated benthic community over hundred years. However, the seafloor can still be described as a „sandy gravel” where many epilithic species can settle down and, for a part of them, grow up. There is no doubt that the present levels of beamtrawling dramatically alter the composition of benthic communities associated to these habitats through selective removal and non-reinstallation of sensitive (large, long-lived) species. Permanent degradation of the seafloor composition is also much likely to take place through continuous displacement and removal of cobbles. The latter practice will ultimately lead to definitive removal of these biotopes, as happened already in adjacent waters. The discovery of natural refuges for these sensitive taxa strongly supports our views but also provides a hopeful perspective for marine ecological restoration. If the seafloor of the main swale has not been permanently modified by decades of bottom trawling, we propose that these refuges could act as ’primers’ toward a restoration of a more healthy benthic biodiversity where sensitive taxa can recolonize the habitat, provided a specific management of human activities is implemented in the area. Therefore, a new MPA was recently proposed on the basis of historical evidences partly presented here (Haelters et al, 2007). However, predicting the future evolution of this biotope and its impact on ecosystem functioning under various management scenarii will not be feasible unless further biological researches and monitoring are carried out. Noteworthy, the European flat oyster is not ’extinct’ in the area since it is yet occasionnally caught by bottom trawlers in the English Channel and the southern North Sea. Thus, despite its strongly reduced population, the species is still able to reproduce and maintain a „cryptic” population. It seems much likely that this population must survive in refuges similar to those discovered in the Westhinder area, disseminated accross the English Channel and the southern bight. A potential toward recovery of wild beds on offshore sandy gravels must exist indeed provided their habitats are still suitable. Their original role within the overall flat oyster meta-population remains to be investigated. Conclusions Our investigation of the baseline situation of the pebble and cobble grounds evidences biodiversity patterns forgotten in the most recent researches. No doubt, these discrete habitats exert important ecological functions in the southern North Sea through their natural species richness and the occurrence of some key-species. They are natural „hot-spots” for marine biodiversity in this predominantly sandy shallow region. We therefore advocate for strict protection measures against human activities likely to permanently alter these habitats, even though their present state is yet poorly

58

documented, and for the implementation of specific biodiversity research and monitoring activities. No aggregate extraction should be permitted on such ground because the resource is not renewable at all and it plays an important role in ecosystem functioning. Similarly, trawling must be banned as well to ensure some level of ecological restoration to take place. In the absence of strict and urgent measures, irreversible losses will continue to take place throughout the area. Marine biodiversity ignores administrative boundaries: our results can obviously be transposed to adjacent areas, and the implementation of protection measures should therefore be undertaken in the frame of a larger-scale approach, e.g. “coherent” networks of MPAs to be defined soon in the frameworks of OSPAR (target: 2010) or the Convention on Biological Diversity (target: 2012). References Airoldi, L. and Beck, M.W. (2007). Loss, status and trends for coastal marine habitats of Europe. Oceanography and Marine Biology: an annual review, 45, p. 345-405. Baretta, M. (2004) Marine Protected Areas in the Dutch sector of the North Sea. In: Ritterhoff, J.; Gubbay, S.; Zucco, C. (Ed.) (2004). Marine protected areas and fisheries: Proceedings of the International Expert Workshop held at the International Academy for Nature Conservation, Isle of Vilm, Germany 28 June - 2 July, 2004. BfN (Bundesamt für Naturschutz)-Skripten, 122. Federal Agency for Nature Conservation: Bonn, Germany. p. 40. Carpentier, A., Coppin, F., Dauvin, J.-C., Desroy, N., Dewarumez, J.-M., Eastwood, P.D., Ernande, B., Harrop, S., Kemp, Z., Koubbi, P., Leader-Williams, N ., Lefèbvre, A., Lemoine, M., Loots, C., Martin, C.S., Meaden, G.J., Ryan, N., Tan, L ., Vas, S. and Walkey, M., 2005. CHARM Project final report (Atlas and technical report), Projet CHARM – Rapport Final (Atlas et Rapport Technique). Interreg IIIA, 225 and 54 pp. Fettweis, M.; Francken, F.; Van den Eynde, D.; Houziaux, J.-S.; Vandenbergh, N.; Fontaine, K.; Deleu, S.; Van Lancker, V.; Van Rooij, D. (2007). “Mud Origin, Characterisation and Human Activities (MOCHA): Characteristics of cohesive sediments on the Belgian Continental Shelf”. Belgian Science Policy, programme SPSD-II, Final report, 59 p. Available online at the URL: http://www.belspo.be/belspo/home/publ/pub_ostc/EV/rappEV36_en.pdf Gilson, G., 1921. Les Poissons d’Ostende. Bruxelles, Soc. Anon. Belge d'Edition. p. 25. Haelters, J., Kerckhof, F. en Houziaux, J.-S. (2007). “De mogelijke uitvoering door België van OSPAR aanbeveling 2003/3 m.b.t. een netwerk van mariene beschermde gebieden.” (Possible execution of OSPAR recommendation 2003/3 by Belgium: implementation of a network of Marine Protected Areas). Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen, Beheerseenheid Mathematisch Model Noordzee (BMM), Brussel, 39 p. Available online at the URL: http://www.mumm.ac.be/Downloads/ News/mariene gebiedenospar.pdf. Houziaux J.-S., Degrendele K., Norro A., Mallefet J., Kerckhof F. and Roche M. (2007). Gravel fields of the Western Belgian border, southern bight of the North Sea: a multidisciplinary approach to habitat characterization and mapping. Proceedings of the Conference “UAM2007 - Underwater Acoustic Measurements: Technologies and Results”, Heraklion, Crete, June 2007. p 847-854. Houziaux, J.-S., Kerckhof, F., Degrendele, K., Roche, M. and Norro A. (2008). “The Hinder banks : yet an important region for the Belgian marine biodiversity?” (‘HINDERS’). Belgian Science Policy Office, programme SPSD-II, Final report. 249 p. Available online at the URL: http://www.belspo.be/belspo/home/publ/pub_ostc/EV/rappEV45_en.pdf Van Lancker, V., Du Four, I., Verfaillie, E., Deleu, S., Schelfaut, K., Fettweis, M., Van den Eynde, D., Francken, F., Monbaliu, J., Giardino, A., Portilla, J., Lanckneus, J., Moerkerke, G., Degraer, S. 2007. Management, research and budgetting of aggregates in shelf seas related to end-users (Marebasse).

59

Final Scientific Report. Belgian Science Policy, 139pp. Available http://www.belspo.be/belspo/home/publ/pub_ostc/EV/rEV18_en.pdf

online

at

the

URL:

Zintzen V., Norro A., Massin C., Mallefet J. (2008). Spatial variability of epifaunal communities from artificial habitat: shipwrecks in the Southern Bight of the North Sea. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 76, p. 327-344.

Acknowledgements The research was granted by the Belgian Science Policy Office, Programme “Sustainable management of the North Sea” – SPSDII, research contract EV/36/45. The authors warmly thank all colleagues involved in the gathering of historical data (digitization, taxonomy) and in new data acquisitions.

60

Impact halieutique des extractions de sédiments marins sur le site d’extraction de Dieppe. Fréquentation halieutique et relations trophiques entre poissons et macrofaune benthique. Michel DESPREZ UMR CNRS 6143 M2C, UFR Sciences & Techn, Université Rouen, 76821 Mont-Saint-Aignan Cedex [email protected]

Résumé Un Groupement d’Intérêt Scientifique « Impacts des extractions de granulats marins » créé en juin 2003 entre scientifiques et utilisateurs du milieu, a permis de tester la faisabilité du suivi halieutique d’un site en cours d’exploitation selon 2 approches : l’incidence des extractions sur la fréquentation halieutique (richesse spécifique, abondance et biomasse) des secteurs impactés de façon directe (dragage) ou indirecte (surverse, jachère, recolonisation) ; les relations trophiques entre les principales espèces commerciales et les différentes communautés benthiques caractéristiques des fonds perturbés. Les nettes diminutions (> 50 %) du nombre d’espèces benthiques, régulièrement constatées avec le suivi traditionnel de ces peuplements, ne se retrouvent pas chez les poissons benthiques et démersaux qui s’en nourrissent. L’impact des dragages sur l’abondance et la biomasse des peuplements halieutiques (diminution < 50 %) est également nettement inférieur à celui observé sur les peuplements benthiques (diminution de 80 à 90 %). La perturbation des communautés benthiques (nature et abondance des proies) a des conséquences différentes selon les espèces. Le cabillaud, la dorade grise et les grondins se nourrissent essentiellement sur les galets du secteur d’extraction ; la plie et la sole se concentrent dans les secteurs de surverse ; le rouget barbet s’adapte à tous les secteurs et représente une bonne espèce indicatrice de la diversité des habitats.

Introduction Dès les premiers rapports des recherches collectives publiés par le groupe de travail du CIEM sur les « Effets de l’extraction de sédiments marins sur les pêches » (ICES, 1992), des recommandations ont été formulées pour développer la recherche selon 2 axes : - les ressources en poissons avec une attention particulière pour les espèces dépendant des fonds marins pour leur alimentation (nourriceries) ou leur reproduction (frayères) ; les relations proie/prédateur entre benthos et poissons démersaux, notamment par l’étude des contenus stomacaux. A l’échelle de la façade maritime, cette recherche relève de la compétence d’organismes nationaux (IFREMER) pour cartographier les secteurs de nourriceries et de frayères ainsi que pour développer un modèle de simulation du fonctionnement de l’écosystème basé sur les réseaux trophiques. A l’échelle du site d’extraction, la création en 2003 d’un Groupement d’Intérêt Scientifique « Impacts de l’extraction de granulats marins » a permis de fédérer les compétences de plusieurs laboratoires universitaires régionaux (Rouen, Caen, Le Havre) pour lancer un programme de recherche associant Etat, Conseil Régional de Haute-Normandie, administrations et usagers du milieu (extracteurs et pêcheurs). L’objectif premier de ce programme développé sur le site commercial d’extraction de Dieppe était de tester la faisabilité d’un suivi halieutique qui permettrait de caractériser l’impact des dragages de matériaux marins sur les peuplements halieutiques, en termes de fréquentation et de relations trophiques entre poissons (prédateurs) et macrofaune benthique (proies). Il y avait débat sur les conséquences, pour les peuplements halieutiques locaux, de la perturbation et de l’élimination du benthos pendant et après les périodes d’extraction, par manque de connaissance sur le rôle du benthos des secteurs concernés en tant que source de nourriture pour les poissons. Il y

61

avait donc un besoin de quantification des besoins alimentaires des populations de poissons, grâce à l’analyse des contenus stomacaux, afin de répondre aux interrogations des pêcheurs relatives à la diminution de la nourriture benthique disponible ou à sa modification liée à l’activité d’extraction.

62

Résultats 1. Fréquentation halieutique Dans le site d’extraction, l’étude a cherché à vérifier si les dragages provoquaient une réaction d’éloignement de certaines espèces et si d’autres toléraient la perturbation régulière du milieu. Des prélèvements réalisés sur un ancien périmètre d’extraction devaient permettre de montrer si une nouvelle communauté avait remplacé la précédente, en relation avec les nouvelles caractéristiques topographiques, sédimentaires et benthiques du secteur. 1.1. Richesse spécifique L’impact des extractions sur le nombre d’espèces démersales observées dans chaque secteur de suivi est peu prononcé (figure 1) ; pour les 2 années de suivi (18 campagnes) : - le nombre moyen d’espèces observé dans le secteur de dragage est identique à celui de référence ; - la diminution du nombre d’espèces observée dans les secteurs de surverse et de recolonisation est très faible (- 5 %) ; - seul le secteur de jachère présente une légère diminution du nombre moyen d’espèces (17%). Nombre moyen d'espèces démersales (2004-2006)

8 7 6 5 4 3 2 1 0

Référence

Dragage

Surverse

Jachère

Recolonis.

Figure 1 Les nettes diminutions (> 50 %) du nombre d’espèces benthiques, régulièrement constatées avec le suivi traditionnel de ces peuplements, n’ont pas été retrouvées chez les poissons benthiques et démersaux qui s’en nourrissent. La taille réduite des secteurs d’extraction (quelques km²), la faible intensité d’extraction (inférieure à 2h/ha/an, alors qu’elle peut dépasser 10h sur certains sites britanniques) sont des raisons potentielles d’ordre technique. Des motifs biologiques sont également à prendre en considération comme la mobilité des poissons qui a toujours justifié le suivi du benthos comme seul paramètre quantifiable de l’impact des extractions sur les poissons. C’est pour caractériser ce lien trophique entre poissons et macrofaune benthique qu’a été réalisée l’analyse des contenus stomacaux des principales espèces commerciales de poissons benthiques et démersaux.

63

1.2. Abondance et biomasse Pour ces 2 paramètres, l’influence des dragages (exprimée en % par rapport à ceux du secteur de référence) est nettement perceptible avec de fortes différences selon le secteur considéré (figure 2) : - l’ impact maximal est observé dans le secteur de surverse (- 30% à - 40%) par opposition au net effet positif (+ 60% à + 80%) qui caractérise celui de recolonisation ; - l’abondance montre une réduction maximale dans les secteurs de jachère et de dragage (30% à - 35%) ; - une nette diminution de biomasse n’est observée que dans le secteur de surverse (- 30%), mais pas dans ceux de dragage ni de jachère.

Pourcentage (%)

Abondance & biomasse relatives des espèces démersales (2004-2006)

200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Référence

Dragage

ABONDANCE

Surverse

Jachère

Recolonisat.

BIOMASSE

Figure 2 Comme pour la richesse spécifique, l’impact des dragages sur les peuplements halieutiques (diminution inférieure à 50 %) est nettement inférieur à celui observé sur les peuplements benthiques (diminution de 80 à 90 %) ; on retrouve cependant pour les 2 types de peuplements un impact maximal dans le secteur de surverse. Alors que le processus de recolonisation par le benthos est seulement en cours d’achèvement, il est important de souligner l’intérêt de ce secteur de recolonisation pour les poissons. 1.3. Synthèse des impacts par secteur et par espèce (table 1) Le peuplement halieutique des sables grossiers qui caractérisent le secteur géographique (référence) a pour espèce-clé le lançon qui domine tant en abondance qu’en biomasse, avec la petite vive et la plie comme principales espèces accompagnatrices constantes. Alors que la plie domine en constance le peuplement du secteur de dragage, c’est la dorade grise qui est l’espèce-clé de ce secteur dont elle domine le peuplement en abondance et en biomasse. La plie est l’espèce-clé du peuplement du secteur de surverse dont l’abondance est dominée par la petite vive et la biomasse par la raie bouclée. La dorade grise est l’espèce-clé du peuplement des secteurs de jachère et de recolonisation qu’elle domine en constance, en abondance et en biomasse.

64

Le tableau suivant résume, pour chaque secteur influencé par les dragages : - les espèces les plus fréquemment observées (constance) au cours des 2 années de suivi ; - les espèces dominantes en nombre (abondance) et en poids (biomasse) ; - l’espèce caractéristique de chacun de ces secteurs.

SECTEURS

REFERENCE

DRAGAGE

SURVERSE

JACHERE

RECOLONIS.

Petite vive Plie Dorade grise Lançons Petit tacaud Petite vive Lançons Plie Dorade grise

Plie Dorade grise Rouget barbet Dorade grise

Dorade grise Rouget barbet Plie Dorade grise Lançon

Dorade grise Grondin rouge

Dorade grise Seiche Plie

Petite vive Plie Sole jaune Petite vive Plie Merlan Raie bouclée Plie Merlan

Dorade grise Seiche

Dorade grise Morue

Lançons

Dorade grise

Plie

Dorade grise

Dorade grise

Constance > 75 % 50 à 75 % Abondance

Biomasse

Espèce-clé

Petit tacaud Dorade grise

Table 1 : Classement par ordre décroissant des espèces dominantes du peuplement halieutique de chaque secteur pour les paramètres constance, abondance et biomasse. Le code de couleur permet d’identifier les espèces caractéristiques des galets (en rouge), des sables fins (en jaune), des sables grossiers (en orange) ou ubiquistes (en vert). 2. Relations trophiques entre poissons et macrofaune benthique L’objectif recherché était de préciser le rôle des animaux benthiques (vivant dans ou sur les sédiments superficiels) dans l’alimentation de certains poissons (benthiques et démersaux) d’intérêt commercial, et de préciser ainsi le degré de dépendance alimentaire de ces espèces vis-à-vis des proies vivant sur les fonds perturbés par les extractions. Au cours des 2 années de suivi, quatorze espèces (figure 3) ont fait l’objet de prélèvements d’estomacs en vue de l’analyse des contenus, afin de vérifier si la perturbation des communautés benthiques (nature et abondance des proies) avait des conséquences sur le mode d’alimentation des espèces benthiques et démersales qui s’en nourrissent. PRINCIPALES ESPECES ETUDIEES

Sole blonde Morue

Emissole Bar Barbet

Raie boucl. Limande Sole comm. G. camard

Plie

G. perlon G. rouge Merlan

Griset

Figure 3 Le choix des espèces sélectionnées a été influencé : - en priorité par leur mode d’alimentation benthique ; la fréquentation du secteur est constante pour quelques espèces (en vert) et saisonnière pour d’autres (été en orange, hiver en bleu) ;

65

- mais aussi par leur abondance et leur constance dans les différents secteurs soumis à l’influence des dragages (figure 4) ; - enfin par leur intérêt commercial pour les pêcheurs. SECTEUR D'ORIGINE DES ESTOMACS

Référence

Cumul

Surverse

Dragage

Recolonis. Jachère

Figure 4 L’analyse de 1240 estomacs des 9 principales espèces commerciales retenues a montré que: - la morue, le griset et les grondins (figure 5) se nourrissent essentiellement sur les espèces benthiques opportunistes qui recolonisent les galets du secteur d’extraction (en rouge) temporairement en jachère, mais très peu ou pas du tout dans le secteur de surverse : MORUE Avril 2006 Galat squ Upogebia

DORADE GRISE Juillet 2005

Autres

GRONDINS Août 2005

Autres Poisson Lioc pusil Galat inter

Pisidia

Galathea

Lioc pusil Autres Lioc hols Ammodyt

Pisidia

Stenoth

Callionym Nudibran Pandalina

Lioc depu

Pisidia

Galathea

Figure 5 - la plie et la sole (figure 6) préfèrent les proies des sédiments sableux (en jaune et orange) mais sont aussi capables d’adapter leur régime alimentaire aux proies disponibles dans les sédiments hétérogènes envasés du site d’extraction (en mauve) : PLIE Mars 2005 Autres

SOLE Juin 2006

Echinocy

ROUGET BARBET Dragage

Pisidia

Autres

Autres

Sipuncul

Pandalina

Ampel spi

Tell pygm Poeciloc

Pisces nd

Proc edul

Ampharet

Ampel spi

Proc parv

Galathea

Montacut

Spisula Apseudes

Pisidia

Actiniaria

Galathea

Nephtys

Pontophil Terebellid

Apseudes

Ascidiac

Galathea

Pisidia

Ampel typ Pectinaria

Figure 6

66

- le merlan, les raies et la limande (figure 7) se nourrissent essentiellement sur des proies caractéristiques du secteur sableux de surverse (en jaune), mais peu dans le secteur de dragage (proies en rouge et mauve) : MERLAN Décembre 2005 Autres

RAIES Mars 2005

Proc nou

Lumbriner Pisces nd Conilera Upogebia

Processa

ROUGET BARBET Surverse

Autres

Autres

Gastr nor Bathypor

Ensis Ampel typ Bathypor

Gastrop

Gastr spin

Pont scul

Ponto tris

Ensis sp Siphon

Ammodyt Lioc pusil

Proc parv

Proc edul

Liocarcin Ponto tri

Ponto bis

Gast spin Pectinari

Galat i t

Figure 7 Le rouget barbet (figures 6 & 7) adapte son régime alimentaire aux proies disponibles dans les différents habitats liés aux dragages (galets et sables envasés du secteur d’extraction, sables fins du secteur de surverse). Le rouget barbet est la meilleure espèce indicatrice de la diversité des habitats et des communautés benthiques du secteur d’étude. L’exemple de la raie, espèce régulièrement chalutée dans les secteurs de dragage et de recolonisation, illustre l’intérêt fondamental de l’analyse des contenus stomacaux pour démontrer si une espèce ne fait que traverser un secteur ou si celui-ci représente une zone d’alimentation.

Conclusion Nous avons démontré qu’un suivi halieutique est réalisable avec des engins de pêche professionnels, même dans des fonds à la topographie profondément altérée par l’activité d’extraction. Les résultats obtenus mettent en évidence une différence d’échelle entre l’intensité d’impact traditionnellement observée au travers du benthos (réduction de 60 % du nombre d’espèces et de 8090 % de l’abondance et de la biomasse) et celle mise en évidence au cours de ces 2 années de suivi (pas de diminution du nombre d’espèces, réduction de l’abondance et de la biomasse respectivement inférieure à 40 et 30 %) ; il semble délicat de continuer d’estimer indirectement l’impact des extractions sur les poissons par la seule évaluation de la réduction des proies benthiques. Enfin, l’étude des contenus stomacaux a montré comment l’évolution des peuplements halieutiques (nature et abondance des espèces présentes) pouvait être expliquée par celle des fonds et des communautés benthiques associées. Ce suivi halieutique expérimental réalisé sur le site d’extraction de Dieppe a permis d’améliorer notre connaissance des impacts de l’activité d’extraction en mer sur le milieu dans un contexte environnemental particulier (forts courants de marée, cordon de galets fossile en relief, intensité d’extraction limitée…). Les travaux du GIS consistent aujourd’hui à valider ces premiers résultats sur un nouveau site expérimental situé en Baie de Seine dans un nouveau contexte tant environnemental (courants, sédiments, profondeur) que technique (extraction intensive avec creusement d’une souille).

67

Internationale ontwikkelingen en perspectieven op het vlak van zand- en grindexploitatie Brigitte Lauwaert Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen (KBIN) Beheerseenheid van het Mathematisch Model Noordzee (BMM) Gulledelle 100 1200 Brussel [email protected]

Abstract In de ICES (zie bijlage) area worden per jaar ongeveer 53 miljoen m³ zand en grind ontgonnen op zee uit vergunde gebieden als bron voor aggregaten voor de bouwnijverheid, om de landvoorraden aan te vullen of als bronmateriaal voor strandsuppletie. De schaal van mariene zandontginning is de laatste jaren toegenomen, gedeeltelijk te wijten aan de beperkingen voor ontginningen op land en door de erkenning dat gecontroleerde ontginning “sustainable” is voor de toekomst. De voordelen van het gebruik van marien zand en grind moeten evenwel in evenwicht zijn met het potentieel voor significante impact op het mariene milieu. De “ICES Working Group on the effects of extraction of marine sediments on the marine ecosystem (WGEXT)” werd opgericht in 1986 met als objectief een toenemende kennis van de impact van mariene zand- en grindexploitatie op de visserij in het bijzonder en op het mariene leefmilieu in het algemeen. Een overzicht zal worden gegeven van de meest recente synthese van de kennis en het begrip van de effecten op het ecosysteem resulterend uit mariene zand- en grindexploitatie, het toenemend belang van “remote acoustic” technieken en de laatste ontwikkelingen in het wettelijk kader (Cooperative Research Report, voorbereid door WGEXT). Op Europees vlak zijn nog een aantal fora actief inzake mariene zand- en grindontginning: -

EMSAGG: European Marine Sand and Gravel Group, die 3-jaarlijks een internationale conferentie organiseert

-

MAGGNET (Marine Aggregate Network), opgericht in november 2006 als COST (European Cooperation in the field of Scientific and Technical Research) Actie 638: “Investigating and managing the impacts of marine sand and gravel extraction and use”.

De doelstellingen van deze internationale fora zullen kort worden uiteengezet.

68

Dans la zone relevant du CIEM (voir annexe), on extrait chaque année environ 53 millions de mètres cubes de sable et de gravier hors des concessions maritimes. Ces matériaux sont employés comme agrégats dans l’industrie de la construction, pour le remblaiement de terrains ou encore pour le rehaussement de plages. L’ampleur de l’activité d’extraction de sable en mer a significativement augmenté ces dernières années, en partie à cause des limitations de l’extraction à terre et du fait de la reconnaissance de cette activité –lorsqu’elle est contrôlée– comme une activité « durable ». Les avantages de l’utilisation des sables et graviers marins doit évidemment être mise en regard des impacts potentiellement importants sur l’environnement marin. Le groupe de travail du CIEM intitulé « ICES Working Group on the effects of extraction of marine sediments on the marine ecosystem (WGEXT) » a été créé en 1986 avec l’objectif d’accroître les connaissances sur l’impact de l’extraction de sable et graviers en mer sur la pêche en particulier et sur l’environnement marin en général. Nous donnerons un aperçu de l’état le plus récent des connaissances et de la compréhension des effets sur l’écosystème résultant de cette exploitation, l’importance croissante des techniques d’acoustique à distance et des derniers développements du cadre législatif (Cooperative Research Report, préparé par le WGTEXT). Au plan européen, on peut encore citer un certain nombre de forums actifs en matière d’extraction de sables et graviers en mer : -

EMSAGG: European Marine Sand and Gravel Group, qui organise une conférence internationale tous les trois ans ;

-

MAGGNET (Marine Aggregate Network), établi en novembre 2006 comme COST (European Cooperation in the field of Scientific and Technical Research) Action 638: “Investigating and managing the impacts of marine sand and gravel extraction and use”.

Les tenants et aboutissants de ces groupes seront également exposés brièvement.

69

Bijlage/Annexe ICES is the organisation that coordinates and promotes marine research in the North Atlantic.

We are an intergovernmental organisation and our 20 member countries are as follows:

Belgium, Canada, Denmark (including Greenland and Faroe Islands), Estonia, Finland, France, Germany, Iceland, Ireland, Latvia, Lithuania, the Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Russia, Spain, Sweden, the United Kingdom, and the United States of America. Each of the member countries elects two delegates who represent their country on the ICES Council. The ICES Council is the principal policy and decision-making body of ICES. There are also a number of countries that have affiliate status with ICES. The Affiliate Countries are: Australia, Chile, Greece, New Zealand, Peru, and South Africa. Non-governmental organizations with formal observer status: Worldwide Fund for Nature and Birdlife International.

70