Je leest:

Stippen vormen voorbode catastrofe

Stippen vormen voorbode catastrofe

Auteur: | 1 oktober 2004

Uit het vegetatiepatroon van een ecosysteem onder druk kunnen Utrechtse onderzoekers afleiden of het gaat instorten.

Een begroeide savanne die in een jaar omklapt naar een dorre zandvlakte. Plotseling gaat het systeem over van de ene stabiele toestand naar de andere. Hoewel dit fenomeen goed te modelleren is, zijn ecologen er nog niet in geslaagd zo’n overgang te voorspellen.

‘Dit soort systemen zijn altijd beschouwd als onvoorspelbaar. Maar wij zeggen nu, nee, je kunt aan de specifieke ruimtelijke structuur zien hoe dicht bij de rand van collapse een ecosysteem is.’

Dr. Max Rietkerk van het Utrechtse Copernicus Instituut voor milieuvraagstukken is eerste auteur van een artikel in Science van vorige week waarin hij samen met collega’s uiteenzet hoe uit het vegetatiepatroon af te leiden valt hoe dicht bij instorting een ecosysteem is. Labyrintvormige vegetatie kenmerkt een stabiel ecosysteem waar bijvoorbeeld water beperkend is. Als de waterbeschikbaarheid afneemt, zal het veranderen in een strepenpatroon. De laatste fase voor de instorting is een stippenpatroon, van allemaal losse plukjes vegetatie.

Rietkerk: ‘Het mooie is dat deze opeenvolging voor verschillende ecosystemen hetzelfde is. Als je dat patroon eenmaal kent, dan kan zelfs een leek het herkennen. Als je dan in een vliegtuig over de savanne vliegt, en je ziet het stippenpatroon, dan weet je dat als de verdroging nog één of twee jaar doorgaat, het systeem zal omklappen naar een droge vlakte.’

De door Rietkerk beschreven patronen zijn universeel. Bij alle ecosystemen die te kampen hebben met te weinig water of nutriënten – droge graslanden, savannes en voedselarme veengebieden – is het zichtbaar. Dat komt doordat het ontstaan van vegetatie lokaal een versterkend effect heeft op de plantengroei, doordat planten voedingsstoffen en water aantrekken en vasthouden. Dat maakt het makkelijker voor andere planten om zich daar vlakbij te vestigen.

De keerzijde hiervan is dat water en nutriënten ook ergens vandaan moeten komen. Dat betekent dat iets verderop de beschikbaarheid ervan veel lager is, waardoor er daar juist geen vegetatie opkomt.

Paradox De wisselwerking leidt ook tot een paradox, vertelt Rietkerk. ‘De begroeide plekken hebben de kale plekken nodig om te overleven. Het water dat over de kale delen wegvloeit, wordt opgenomen door de vegetatie die er omheen staat. In ons model laten we ook zien dat als je uitgaat van een hogere vegetatiebedekkingsgraad, het systeem instort, doordat er voor alle planten net te weinig water beschikbaar is.’

Behalve voorkennis over catastrofes, biedt de nieuwe kennis een handvat bij het restaureren van natuur. ‘Bij het opnieuw aanplanten van bomen in droge omstandigheden, kun je dus het beste een labyrintvorm aanhouden. En als de vegetatie voorkomt in een stippenpatroon moet je er alles aan doen om die gewassen in stand te houden, want een kleine afname kan leiden tot het verdwijnen van alle vegetatie.’

Prof. dr. Marten Scheffer van de Wageningse leerstoelgroep Aquatische Ecologie en Waterkwaliteitsbeheer verrichtte onderzoek naar het plotseling troebel worden van heldere ondiepe meren. ‘Het beschrijven van early warning signals is de heilige graal van dit vakgebied, we willen aan zien komen wanneer een omslag komt. Bij meertjes begrijpen we dit vrij goed: als onderwaterplanten overgroeid raken met algen, dan weten we dat het mis kan gaan. Maar bij grotere systemen is dit heel moeilijk. Max Rietkerk heeft met zijn onderzoek een grote stap gezet naar het begrijpen van early warning signals in middelgrote systemen, zoals savannes. Dat is hartstikke mooi, want niemand maalt natuurlijk om één meer dat troebel wordt, maar we malen wel om de hele aardkloot.’

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 oktober 2004
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.