03 maart 2020

Proefschrift over randvoorwaarden voor hoge macrodiversiteit in laaglandbeken

Op 3 maart jl. is Jan de Brouwer aan de UVA gepromoveerd op een onderzoek naar zogenoemde 'pulsating patches'. Dit zijn dynamische pakketten organisch materiaal die een belangrijke voorwaarde zijn voor een hoge macrofaunadiversiteit in beken. De ‘pulsating patches’ zouden volgens De Brouwer wel eens de missende schakel in succesvol beekherstel kunnen zijn. Zijn onderzoek werd gefinancierd door het Agentschap NL, OBN en STOWA.

De belangrijkste bevindingen van dit proefschrift vormen een belangrijke uitbreiding van bestaande ecologische concepten, waarbij gesteld wordt dat een hoge biodiversiteit wordt bereikt bij een matige dynamiek in de tijd en hoge, maar niet te hoge ruimtelijke heterogeniteit. Deze concepten zijn geïntegreerd in het concept van ‘pulsating patches' in laaglandbeken, dat beoogt om stabiliteit in populaties en biodiversiteit te bereiken over grote ruimtelijke en temporele schaal om dynamiek op kleine ruimtelijke en temporele schaal op te kunnen vangen. Het concept van ‘pulsating patches’ is in het proefschrift uitgewerkt voor laaglandbeken, waarmee een nieuwe, uitgebreide kijk op de relatie tussen ruimtelijke en temporele heterogeniteit ofwel dynamiek en tegelijk de randvoorwaarden voor een hoge macrofaunadiversiteit wordt beschreven.

Groter of kleiner
‘Pulsating patches’ worden aangedreven door de pulserende veranderingen in stroming die een gevolg zijn van veranderingen in de afvoer. Telkens als de afvoer verandert worden pakketten met organisch materiaal groter of kleiner of spoelen volledig weg. De dynamiek van de pakketten heeft invloed op de aanwezigheid van de macrofauna die continu op zoek is naar geschikte schuilplaatsen en voedsel, specifiek passend bij iedere soort. De kern is het meest duurzame deel van een bladpakket, omdat het stabiel blijft in de tijd, aanwezig blijft tijdens piekafvoeren en er dus voor zorgt dat individuen van vooral kwetsbare soorten op die plaats aanwezig kunnen blijven in het beeksysteem. Op deze manier dienen de kernen van de pakketten als levenslijn voor beekpopulaties. Deze populaties fungeren tevens als bronpopulaties voor het behoud van soortendiversiteit op grotere schaal in de beek. Na extreme condities in de rest van de beek. Kunnen vanuit deze bronpopulaties, zich individuen weer verspreiden over het gehele beeksysteem.

Benthische macrofauna
Op het moment dat organisch materiaal bezinkt en op de bodem blijft liggen wordt de vertering versneld. Het organisch materiaal wordt afgebroken in kleinere deeltjes waardoor de eetbaarheid en de kwaliteit voor de benthische macrofauna toeneemt. Door de lange verblijftijd van kernen van de bladpakketten ontstaat hierin een mengsel van deeltjes die in verschillende stadia van het verteringsproces verkeren. Steeds opnieuw vindt er aanvulling met vers of minder vers materiaal plaats, maar gaat er ook weer materiaal verloren.

Hoe langer een pakket op de beekbodem aanwezig blijft, hoe complexer en diverser dit pakket wordt (voortschrijdende successie) wat betreft materiaalouderdom en macrofaunasoortensamenstelling mede doordat het pakket in de tijd ook nog pulseert en dus 'groeit' en 'krimpt' met iedere verandering in stroomsnelheid.

Dergelijke gerijpte ‘pulsating patches’ verschillen in voedselkwaliteit, structuurrijkdom en biodiversiteit. Doordat op grotere schaal in de beek zowel zeer tijdelijke pakketten die zich in een pionier stadium bevinden, rijpe complexe en diverse pakketten en niet-pulserende lange termijn pakketten die voornamelijk uit rottend organisch materiaal bestaan, aanwezig zijn vormen ze samen een continue gradiënt die juist tot extra biodiversiteit leidt. Ook de stroming langs de randen van het pakket is essentieel voor de ontwikkeling ervan en voor de zuurstofvoorziening binnen in het pakket. De bewegende rand van een ‘pulsating patch’ is een steeds aanwezig habitat in termen van stromingscondities wat in grootte en positie steeds verandert en tegelijk een lange termijn niche biedt aan soorten met andere eigenschappen dan die soorten die in de kern van de patch leven. Op microschaal biedt de ‘pulsating patch’ zelf ook een gradiënt aan habitats. Het mechanisme achter ‘pulsating patches’ leidt dus tot het op micro- en macroschaal voorkomen van typische beeksoorten en heeft een sterk positief effect op de biodiversiteit.

Potentie
De theorie van ‘pulsating patches’ heeft volgens De Brouwer grote potentie om de praktijk van het beekherstel te versterken. Door het creëren van omstandigheden die tot ‘pulsating patches’ op de bodem leiden wordt een kettingreactie van ecologische processen in gang gezet. Tot nu heeft de inrichting en het beheer van beken zich gericht op momentopnames van habitatheterogeniteit, terwijl de aandacht zich zou moeten richten op het dynamische gedrag van grof organisch materiaal en van andere habitattypen, zoals pulserende detritusafzettingen, grindbedden en waterplantpakketten. Het concept van ‘pulsating patches’ beschrijft en verklaart volgens De Brouwer goed de ruimtelijke en temporele heterogeniteit in laaglandbeken. Sterker nog: de ‘pulsating patches’ zouden volgens de promovenus wel eens de missende schakel in succesvol beekherstel kunnen zijn.