Langzamer herstel kondigt kantelpunten aan in kustecosystemen

Wiskundige modellen lieten al mogelijke waarschuwingssignalen zien. Nu heeft een internationaal onderzoeksteam onder leiding van het NIOZ ook in de praktijk geconstateerd dat kantelpunten naderen wanneer ogenschijnlijk gezonde schorren (of kwelders) trager herstellen van kleine verstoringen. Zo’n vertraging is dan ook een slecht voorteken voor de belangrijke ecologische en kustbeschermende functies van deze gebieden.

Schorren kwetsbaarder door zeespiegelstijging

Door zeespiegelstijging neemt de druk op schorren toe waarmee belangrijke ecosysteemdiensten, zoals de golfdempende werking, opslag van CO2 en paai- en rustgebieden voor vissen en vogels, verdwijnen. “Tot op zekere hoogte zorgen schorreplanten er zelf voor dat de negatieve effecten van zeespiegelstijging weer teniet worden gedaan, door slib in te vangen”, vertelt Jim van Belzen, de leider van het onderzoek. “Echter, wanneer de zeespiegel te snel verandert kan de veerkracht van het schor dusdanig verminderen dat een kleinere verstoring, door bijvoorbeeld een storm, al genoeg is om de balans om te laten slaan en het schor een kantelpunt over te duwen. Het schor verdwijnt dan en een kaal slik blijft achter.” Van Belzen gaat verder: “Het mooie van onze bevindingen is dat we nu een indicator hebben om een vinger aan de pols te houden om dergelijke omslagen aan te zien komen. Dit is een belangrijke stap waardoor we maatregelen kunnen treffen wanneer dit nodig mocht zijn.”

Zelfversterkende processen

Kantelpunten komen voor in verschillende complexe systemen, zoals ecosystemen, het klimaat en de financiële sector. Ze ontstaan wanneer processen zichzelf versterken, bijvoorbeeld om het systeem te stabiliseren. “In schorren vangen schorreplanten zand en slib in,” vertelt Jim van Belzen. “Hierdoor verbeteren de schorreplanten hun eigen omstandigheden. Ze staan minder lang in het zoute zeewater en gaan beter groeien. Dat zorgt er op haar beurt weer voor dat meer sediment ingevangen wordt.” In andere complexe systemen zien we vergelijkbare zichzelf versterkende mechanismen. Zoals in het klimaat of onze samenleving. “Zulke processen worden in steeds meer complexe systemen herkend als een belangrijke eigenschap die de stabiliteit verbetert.” zegt van Belzen, “Een nadeel is echter dat, wanneer de druk op zulke systemen te groot wordt, ze abrupt kunnen omslaan naar een andere toestand. Vaak met verlies aan belangrijke functies en herstel is dan erg lastig.”

Indicatoren voor veerkracht

Door de zelfversterkende processen wordt het ook lastiger te zien hoe veerkrachtig zo’n complex systeem nog is. De gebruikelijke indicatoren voor het meten van de ‘gezondheid’ van bijvoorbeeld ecosystemen, zoals de hoeveelheid of het aantal soorten planten, is dan geen betrouwbare indicator meer. Wiskundige modellen voorspellen dat de snelheid waarmee een complex systeem herstelt van kleine verstoringen een goed alternatief waarschuwingssignaal is dat aangeeft wanneer de druk op een complex systeem toeneemt en een kantelpunt nabij is. Dergelijke signalen zijn inmiddels waargenomen onder gecontroleerde omstandigheden in het laboratorium. Maar de directe waarneming van het afnemen van de herstelsnelheid was nog niet eerder op deze schaal in de praktijk in een echt ecosysteem waargenomen. De onderzoekers laten zien dat de afname zowel in tijdreeksen van luchtfoto’s terug te vinden is, als experimenteel in het veld op verschillende schorren langs de Westerschelde en de Verenigde Staten. Hierdoor wordt het mogelijk om door middel van satelliet- en luchtfoto’s of simpele experimenten in het veld veranderingen in de veerkracht van deze belangrijke kustecosystemen waar te nemen.

Tekst: NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee
Foto's: Jim van Belzen, NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee