Wetenschap - 17 januari 2017

Omslagen in de natuur zijn niet te voorspellen

tekst:
Albert Sikkema

Kantelpunten in de natuur, zoals de omslag van een helder meer met waterplanten naar een troebel meer met algen, zijn nog niet goed te voorspellen. De door ecologen ontwikkelde ‘early warning indicators’ leveren geen betrouwbare en consistente signalen van een op handen zijnde omslag van meren. Dat constateren onderzoekers van het Nederlands instituut voor ecologie, NIOO.

<foto: Pixabay>

Jarenlang bestudeerden ecologen, waaronder de groep van Marten Scheffer in Wageningen, hoe complexe ecosystemen door ogenschijnlijk kleine veranderingen plotseling kunnen omslaan. Scheffer zocht naar de achterliggende patronen en waarschuwingssignalen van zo’n kantelpunt in de natuur. Hij toonde die early warning indicators aan voor onder meer omslagen in het klimaat, depressie bij mensen en ecosystemen in het laboratorium. Zijn collega Stephen Carpenter en Chinese onderzoekers toonde zulke signalen ook aan voor meren.

Alarmbellen
De NIOO-onderzoekers verzamelden de data van vijf andere langdurig onderzochte zoetwatersystemen die te maken hadden gehad met een ecologische omslag. Met terugwerkende kracht gingen ze na of er voor de omslag alarmbellen afgingen in deze ecosystemen. Ze concluderen dat geen van vier mogelijke indicatoren een goede voorspellende waarde had.

De conclusie lijkt een streep door de rekening van Scheffer, die op zoek was naar algemene robuuste signalen voor een nadere instorting van ecosystemen. Maar de hoogleraar Aquatische Ecologie had die conclusie al eerder getrokken. ‘Een omslag is nooit te voorspellen, want er zit altijd een toevalseffect in’, zegt Scheffer. ‘Wel kunnen we meten of een systeem aan veerkracht verliest – of juist wint. Om misverstanden te voorkomen spreken we liever niet meer van early warning signals maar van indicators of resilience.’

Apparatuur
De onderzoekers Alena Gsell en Annette Janssen van het NIOO vonden in enkele gevallen indicatoren van een aanstaande ecologische omslag, maar eenduidig was het niet. Gsell sluit niet uit dat we in de toekomst toch ecologische omslagen kunnen voorspellen. ‘In onze studie kijken we terug in de tijd, met ecologische data die één keer per week of 14 dagen werd verzameld. Dat maakt het lastig om robuuste indicators te vinden. Maar nieuwe apparatuur maakt het mogelijk dat je elke dag of zelfs elk uur ecologische data kunt verzamelen. Wellicht komen we dan stapjes vooruit.’

Critical slowing down
Scheffer schreef in 2009 een toonaangevend artikel in Nature over waarschuwingssignalen van kritieke omslagen van ecosystemen. De belangrijkste was dat ecosystemen een evenwichtstoestand hebben die voortdurend wordt verstoord. Hoe trager het ecosysteem herstelt van zo’n verstoring, hoe zwakker het systeem is. Dit proces van critical slowing down is daarmee een goede indicator van naderend ecologisch onheil.

Maar in 2015 meldt Scheffer in Ecology, Evolution and Systematics dat er een aantal fundamentele beperkingen zijn om deze waarschuwingssignalen op te vangen. Milieuomstandigheden kunnen ervoor zorgen dat goed herstellende ecosystemen – tegen de verwachting in – toch in korte tijd omslaan. Bovendien kan het proces van critical slowing down ontstaan door temperatuurverschillen, waardoor het in dat geval geen indicator van ecologische zwakte is. De indicatoren kunnen hoogstens een kwalitatief oordeel vellen of de veerkracht van een ecosysteem groeit of daalt, constateert Scheffer.


Re:ageer