Kantelpunten in het klimaat

Zeegras vormt wereldwijd een belangrijk ecosysteem waarin veel diersoorten leven. Bovendien beschermen zeegrasvelden de kust en nemen ze veel CO2 op. Wetenschapper Fee Smulders onderzoekt al jaren of zeegras bestand is tegen het klimaat van de toekomst.

Ken jij het begrip ecosysteem nog? Dat is een natuurlijk systeem dat bestaat uit alle organismen, de omgeving waar die organismen in leven en de interactie daartussen. De samenwerking tussen planten en dieren, die kan heel kwetsbaar zijn, want als één van deze organismen gehinderd wordt door bijvoorbeeld een steeds warmer wordend klimaat, dan kan het ook invloed hebben op andere organismen. En uiteindelijk op de hele aarde.

Biologiedocent René Westra maakte vragen bij de video Kantelpunten in het Klimaat van Schooltv (05:34 minuut). Bekijk de video en beantwoord zijn vragen.

Vragen

1. Fee Smulders heeft het over ecosysteembouwers (ecosystem engineers). Wat bedoelt ze daarmee?  

2. Wat is een belangrijk verschil tussen zeegras en zeewier? 

3. Waardoor is zeegras belangrijk voor het klimaat?  

4. Welk type factoren kan Fee in het lab bestuderen? Noem twee voorbeelden van zulke factoren. 

5. In een ecosysteem (zie boven) bestudeer je de interactie tussen individuen van een bepaalde soort, met individuen van andere soorten en met het milieu waarin alle individuen samen leven. Noem van alle drie types interactie een voorbeeld in de context van het onderzoek van Fee. 
6. Professor Marten Scheffer van de Universiteit van Wageningen ontdekte het principe van een kantelpunt: de overgang van de ene stabiele situatie in een ecosysteem naar een andere, in zijn geval van een sloot of plas met helder water met veel verschillende organismen naar een troebele met weinig soorten. In twee grafieken van Scheffer zie je de relatie tussen beide evenwichten en de mogelijkheid om via een ingreep het systeem te veranderen. In grafiek 2 zie je ook dat de overgang van een helder naar een troebel systeem en omgekeerd niet bij dezelfde hoeveelheid meststoffen (nitraten en fosfaten) ligt. Zo’n overgang wordt dus aangeduid met de term kantelpunt. 
   Bij Bonaire eten zeekoeien en zeeschildpadden van het zeegras.  Wat noemt Fee als twee mogelijke oorzaken van een kantelpunt in de wateren rond Bonaire? Leg uit wat hier het nadeel is van de omslag naar een ander ecosysteem. 
   

7. Bij nader onderzoek bleek dat het verdwijnen van haaien uit het ecosysteem rond Bonaire een van de redenen was voor de omslag. Verklaar dit. 

8. Voordat geprobeerd wordt om terug te keren naar de gewenste situatie, wordt vaak eerst gewerkt met modellen. Een model is een vereenvoudigde voorstelling van de werkelijkheid, gemaakt op de computer. Op school zou dat bijvoorbeeld kunnen met Coachmodellen. Omdat het bij een ecosysteem gaat om een dynamisch systeem (een systeem dat in de loop van de tijd verandert), is zo’n computermodel erg handig. Dat kan complexe processen heel snel doorrekenen. In de ecologie als wetenschap wordt erg veel met modellen gewerkt.
   Modelleren is als het ware een virtueel experiment (op de computer). Daarmee verkrijg je resultaten die antwoord geven op een probleemstelling die met een echt experiment niet of heel moeilijk of heel langzaam is te beantwoorden. De maker van deze opdrachten (René Westra van de Universiteit Utrecht) werkte in zijn promotieonderzoek met zulke modellen. Hij wilde weten of het mogelijk was om de dynamiek van ecosystemen in het middelbaar onderwijs te verduidelijken met computermodellen. In de afbeelding zie je een van zijn gebruikte modellen met konijnen en hun voedsel: sappige grassen en kruiden. Je ziet het verloop van de aantallen grassen en konijnen in de loop van 100 jaar. 
   > Verklaar de schommelingen die je ziet tussen grassen en konijnen in bovenstaande afbeelding.

9. Voor het verhaal van Fee bouwde Westra een Coachmodel voor zeegras en zeeschildpadden. Je ziet het verloop bij een ‘gezonde’ situatie. Verklaar dit patroon. 

10. Als door vervuiling een flink gebied in de zee rondom Bonaire niet meer geschikt is voor zeegras, krijg je het onderstaande patroon. Verklaar dit. 

11. Bij nader onderzoek bleken de haaien rond Bonaire verdwenen. Leg uit dat ook dit een oorzaak kan zijn van de afname van zeegras rond het eiland. Hoe zou je dit in het model moeten aanvullen? 

12. Welk voordeel kan het gebruik van dergelijke modellen hebben voor Fee? 

13. Waarom zijn de modellen die Fee zou kunnen gebruiken vaak wat complexer dan bovenstaande modellen en waarom gebruiken wij op school die complexe modellen niet?