Zelforganiserende patronen in het landschap helpen planten omgaan met klimaatverandering

Door klimaatverandering en zeespiegelstijging neemt de verzilting in kustgebieden toe. Sommige ecosystemen kunnen zich daar mogelijk zelf deels tegen beschermen. Onderzoekers van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) en partnerinstituten ontdekten hoe zelforganiserende patronen in een kustgrasland zoutstress over het landschap verdelen. Daardoor ontstaan gunstigere omstandigheden voor plantengroei. De studie, onder leiding van NIOZ-onderzoeker Mingxuan Wu, is verschenen in Science Advances. Wu levert bewijs uit het veld voor een tot nu toe onderbelicht mechanisme waarmee natuurlijke, ruimtelijke patronen de veerkracht van ecosystemen tegen klimaatgerelateerde stress kunnen vergroten.

Sommige plekken vangen de stress op

De onderzoekers bestudeerden een zout grasland bij Yerseke. Daar groeien planten op begroeide verhogingen, zogenoemde hummocks, met daartussen lagergelegen, grotendeels kale delen. Regen helpt zout van de verhogingen naar de lagergelegen delen te verplaatsen. Daardoor gelden de verhogingen voor planten als plekken met een relatief laag zoutgehalte, terwijl in de lagergelegen delen juist meer zout ophoopt.

“Wat ons verraste, was hoe sterk de ogenschijnlijk onproductieve, kale delen bijdragen aan het hele grasland”, zegt Wu. “Doordat zich daar zout ophoopt, blijven de begroeide verhogingen minder zout. Zo kunnen planten beter groeien en meer zaden produceren, terwijl het hele ecosysteem veerkrachtiger wordt.”

Dat effect is ook aan de vegetatie te zien. Planten op de begroeide verhogingen produceerden meer biomassa en meer zaden dan dezelfde vegetatie in een aangrenzend grasland zonder deze patronen. Ze bleven bovendien twee tot drie weken langer groen en actief. Zelfs wanneer de kale delen in de vergelijking worden meegenomen, vertoonde de vegetatie in het grasland met patronen als geheel meer activiteit.

Stress herverdelen in plaats van hulpbronnen

Tot nu toe richtte veel onderzoek naar zelforganiserende ecosystemen zich op de manier waarop natuurlijke patronen schaarse hulpbronnen, zoals water en voedingsstoffen, concentreren op plekken waar planten ervan kunnen profiteren. Deze studie laat een ander mechanisme zien: zulke patronen kunnen de groeiomstandigheden ook verbeteren door zout weg te voeren van de plekken waar planten groeien.

De onderzoekers combineerden veldmetingen, experimenten, waarnemingen op afstand en wiskundige modellen. Hun model wijst er ook op dat vegetatie met zulke patronen bij hogere zoutgehalten kan blijven bestaan en zich mogelijk sneller herstelt na een plotselinge toename van zoutstress.

“Ecosystemen kunnen zich veel beter aanpassen aan stress door klimaatverandering dan we eerder dachten. Essentieel is dat we deze ecosystemen de ruimte geven om op natuurlijke wijze te veranderen en hun ruimtelijke structuur aan te passen. In ons zoute grasland betekent dat, dat zich patronen van begroeide verhogingen kunnen ontwikkelen”, zegt medeauteur Johan van de Koppel.

Een les voor natuurherstel

De bevindingen kunnen ook van belang zijn voor het herstel en beheer van landschappen die door klimaatverandering worden beïnvloed. Bij herstel ligt de aandacht vaak op soorten of vegetatie, terwijl de natuurlijke wisselwerkingen die de ruimtelijke structuur en patronen van het landschap vormen over het hoofd kunnen worden gezien.

De studie suggereert dat het behouden of herstellen van deze natuurlijke patronen – en de processen waardoor ze ontstaan – ecosystemen kan helpen om te gaan met stress zoals verzilting. De onderzoekers benadrukken dat verder onderzoek nodig is om te bepalen hoe breed dit mechanisme toepasbaar is en hoe het in de praktijk van natuurherstel het best kan worden benut.

Meer informatie

• Artikel: Self-organized hummock-hollow patterns redistribute salinity stress in coastal meadows.

Tekst: Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ)
Beeld: Mingxuan Wu (leadfoto: grasland met een contrastrijk landschap); NIOZ