Ecologische dynamiek
Een ecosysteem is geen moment hetzelfde. Het wordt beïnvloed door omringende ecosystemen en door factoren die niet constant zijn. De reactie van een ecosysteem op deze veranderingen wordt dynamiek genoemd. Er zijn voorspelbare vormen van dynamiek zoals getijdendynamiek, seizoensdynamiek en min of meer toevallige, zoals de toestand van het weer. Ook invloed van de mens veroorzaakt dynamiek, bijvoorbeeld door de verhoogde aanvoer van meststoffen.
Getijdendynamiek
Het getijde geeft veel veranderingen in een ecosysteem. Tweemaal per dag worden wadplaten overspoeld en tweemaal komen ze droog te liggen. De duidelijkste verandering is de waterstand, maar met deze verandering veranderen tal van andere factoren. Het zuurstofgehalte en de temperatuur van de wadbodem veranderen voortdurend door het getij. In de zomer kan de bodem flink opwarmen bij laag water om vervolgens weer af te koelen bij vloed. In de winter gaat dit net andersom. Het getijde voert voedingsstoffen mee en biedt zeehonden een tijdelijke rustplek. De stromingen die ontstaan onder invloed van het getij verplaatsen bodemdeeltjes, de vorm van de bodem verandert daardoor voortdurend. De getijdenzone is dus zeer dynamisch. Er zijn maar weinig organismen die kunnen omgaan met al deze veranderingen.
Seizoensdynamiek
Zoals het getijde dagelijks het ritme bepaalt in een ecosysteem, zo bepaalt het seizoen het jaarlijkse ritme. De veranderingen door het jaar heen zijn de tijd dat de zon per dag op is, en de hoogte van de zon boven de horizon en daarmee de temperatuur. In de herfst stormt het over het algemeen vaker dan in de zomer. Dit geeft ook weer veranderingen te zien in een ecosysteem. De groei van fytoplankton wordt bepaald door de seizoensdynamiek. Fytoplankton is voor de groei afhankelijk van drie zaken: licht, temperatuur en voedingsstoffen. In de winter zijn er voedingsstoffen in overvloed. Toch groeit er maar heel weinig fytoplankton door gebrek aan licht. In het voorjaar neemt de hoeveelheid licht toe. Diatomeeën zijn de eerste algen die hiervan profiteren. Na verloop van tijd raakt de voorraad kiezelzuur op en kunnen de diatomeeën niet meer verder groeien. Intussen komt er meer licht en warmt de zee op., waarvan andere algen profiteren. In de herfst daalt de fytoplankton productie weer als de hoeveelheid licht afneemt.
Successie
Successie is de opeenvolgende verandering van de vegetatie in de tijd. Er komen steeds andere soorten voor, waardoor de ene vegetatie geleidelijk in een andere verandert. De eerste plantensoorten die in een gebied groeien worden pionierssoorten genoemd. De pioniersgemeenschappen worden gekenmerkt door het voorkomen van weinig soorten. Van deze plantensoorten komen echter wel veel individuen voor. Deze pioniersplanten zijn aangepast aan extreme milieuomstandigheden.
Verlanding is een vorm van successie. Verlanding vindt plaats in waterrijke gebieden, zoals sloten, poelen en vennen. Doordat (onder andere) plantenresten in het water terecht komen wordt de bodem plaatselijk hoger. Hierdoor kunnen op die plaats bepaalde andere planten gaan groeien, terwijl dit daarvoor niet mogelijk was. Uiteindelijk groeit de sloot of poel op deze manier dicht.
Successie op de kwelder
Een voorbeeld van successie is de begroeiing van een kwelder. In niet verstoorde omstandigheden zou zich ergens, door de dynamiek van het getijde, een nieuwe zandplaat kunnen ontwikkelen. Als deze zandplaat hoog genoeg wordt, komt er zeegras op te staan. Het zeegras remt de stroming af, waardoor er meer bodemdeeltjes bezinken. De zandbank komt steeds hoger te liggen. Het waterpeil boven de bank neemt af. Als de bank regelmatig droogvalt kan er zeekraal kiemen. Het zeegras heeft meer zeewater nodig dan zeekraal. Door de rijzende zandbank wordt de concurrentiepositie van zeekraal ten opzicht van zeegras steeds beter; zeegras maakt plaats voor zeekraal. Ook zeekraal vangt bodemdeeltjes af. De plaat wordt nog droger en wordt daarmee een goede stek voor kweldergras. Zo gaat de opeenvolging van soorten door. De milieu-omstandigheden worden steeds minder extreem en de dynamiek wordt kleiner. Als standaardregel geldt dat de natuur er naar streeft de dynamiek zo laag mogelijk te maken; in dit voorbeeld door hoger te gaan liggen dan het getijde kan komen. Doordat de omstandigheden steeds langer constant blijven, verandert de soortensamenstelling ook steeds langzamer. Als een kwelder nog maar een paar keer per jaar onderloopt, ontstaat een min of meer stabiele begroeiïng met zoutminnende planten als lamsoor, zeealsem, zoutmelde, zeeaster en zilte schijnspurrie.
Successie in de duinen
In duinen treedt natuurlijk ook successie op. De reeks begint met zeeraket en biestarwegras die beide tot ontkieming kunnen komen op zandhopen op het strand. De planten houden zand vast en vormen zo het begin van een duintje. Helm volgt als er zoet water in het duintje te vinden is. Ook zandhaver is dan al aan te treffen. Er wordt nog meer zand vastgehouden en op luwe plekken verschijnen blauwe zeedistel en zandteunisbloem. Zo verloopt de successie verder. Als de duinen wat ouder zijn en uitloging en ontkalking plaats vinden, komen interessante verschillen aan het licht tussen de noordhelling en de zuidhelling van een duin. Op de noordhelling hebben zich heidesoorten gevestigd. Vooral de plantengemeenschap met kraaiheide en eikvaren is typerend. Struikheide komt meer landinwaarts op noordhellingen voor.
De planten op de zuidhelling hebben het zwaar te verduren. De temperatuur wisselt zeer sterk. Op zonnige dagen kan de temperatuur oplopen tot zo'n 50 graden Celsius. Ook kunnen er zeer droge perioden optreden. De planten die zich daar willen handhaven moeten goed aangepast zijn aan dit extreme milieu. De vegetatie bestaat uit mossen en korstmossen met daartussen polletjes buntgras. Het hondsviooltje komt ook aan deze zijde van het duin voor. Wanneer konijnen het duin gevonden hebben, komen er ook veel kruiden voor, waaronder echt walstro en duinvleugeltjesbloem. Uit het verschil in begroeiing tussen de twee hellingen blijkt dat de sterkte van de dynamiek invloed heeft op de uiteindelijke climax-situatie.
Plotselinge veranderingen in het ecosysteem van de Noordzee
Het NIOZ heeft sinds 1970 verschillende datareeksen verzameld, onder meer van het broedsucces van eidereenden op Vlieland, de biomassa van de fauna en de hoeveelheid algen in het Marsdiep. Tot nu toe gebruikten onderzoekers de gegevens in hoofdzaak voor onderzoek naar de effecten van eutrofiëring (vermesting door fosfaat en nitraat) van de Waddenzee en Noordzee.
Toen de verschillende datareeksen met elkaar vergeleken werden, bleek echter dat verschillende veranderingen in bijvoorbeeld het broedsucces van de eidereend erg plotseling optraden en niet geleidelijk, wat de meest logische verwachting zou zijn als inderdaad de geleidelijk toegenomen eutrofiëring de oorzaak is van de wijzigingen.
Wat hielden die plotselinge veranderingen in? De algenbiomassa verdubbelde tussen 1976 en 1978, gevolgd door de biomassa van de bodemdieren in 1980. En in 1978 nam het broedsucces van de eidereenden op Vlieland explosief toe, van 7 jongen in 1977 naar meer dan 1000 jongen een jaar later bij een vrijwel gelijkblijvende kolonie.
Uit nader onderzoek bleek bovendien dat zich aan het eind van de jaren zeventig van de vorige eeuw niet alleen in het wadden-ecosysteem grote wijzigingen hadden voorgedaan. Bij bestudering van datagegevens over de Noordzee kwamen dezelfde opmerkelijke veranderingen boven tafel. Verschillende haaiensoorten en krabben verdwenen in 1978, terwijl in hetzelfde jaar de samenstelling van het zoöplankton veranderde en een paar jaren later de vogelpopulaties.
Aanvankelijk dacht men aan het effect van een 'zoetwaterbel' die vanaf IJsland via de Atlantische Oceaan in 1977 de Noordzee bereikte. Het betrof geen echt zoet water, maar de zoutconcentratie lag wel een fractie lager dan normaal. Deze hoeveelheid iets zoeter water 'vertrok' in 1968 vanuit het zeegebied ten noorden van IJsland naar de oostkust van Noord-Amerika, waar hij in 1970 aankwam om de Atlantische Oceaan over te steken en in 1977 de Noordzee te bereiken. Vervolgens trok de 'zoetwaterbel' via de Noorse kust en de Barentsz Zee langs de oostkust van Groenland om in 1981 IJsland opnieuw te bereiken. Toch lijkt deze verklaring niet de enige juiste, want intussen is gebleken dat zich in 1977 niet alleen op de Noordzee, maar ook in de Middellandse Zee en aan de westkust van Noord-Amerika grote veranderingen voltrokken hebben. En daar is die 'zoetwaterbel' helemaal niet geweest.
Het opmerkelijke is dat dergelijk grote veranderingen zich in de loop van de vorige eeuw vaker voorgedaan hebben. Er lijkt een regelmatigheid in te zitten. Belangrijke jaren zijn 1965, 1977/1978 en 1990, maar ook rond 1935 en 1955 deden zich flinke sprongen voor in de concentraties bodemleven, vissen en vogels in de Noordzee. Vanwege de regelmatigheid wordt meer en meer gezocht in een astronomische verklaring. Zo zou het voorkomen van zonnevlekken de oorzaak kunnen zijn. Sinds de oorlog is de intensiteit daarvan toegenomen.
Ook onderzoeksinstituten in Plymouth (Groot-Brittannië) en Helgoland (Duitsland) beschikken over langjarige datareeksen. Ook bij deze instituten zijn de plotselinge grootschalige veranderingen in het leven op en in zee in 1977/1978 opgemerkt. In 1990 vonden ook grote wijzigingen plaats in het Waddenzee- en Noordzee-leven. In een paar jaar tijd verdween het broedsucces van de eidereenden. Ook de mosselen en de schol kregen het zwaar te verduren. De haringstand daalde eveneens weer flink, nadat het met de haring weer redelijk goed ging na de forse val tot 1977. Kortom, het gehele Noordzee-ecosysteem reageerde, maar waarop?
Voor een goede hypothese zijn veel meer series gegevens nodig dan die nu beschikbaar zijn. De voorlopige hypothese is dat een verandering optreedt in het klimaat. Welke is nog onduidelijk. Daarvoor wordt nu contact gezocht met meteorologische diensten in Nederland en Duitsland. Die verandering brengt mogelijk wijzigingen met zich mee in de stromingen op de oceanen. Ook de samenstelling van het water verandert waarschijnlijk enigszins. Met name de stikstofgehalten zouden kunnen fluctueren. Door een gewijzigde biologie komt meer stikstof in de bodem terecht en blijft er minder in het zeewater over. Dat heeft effect op de biomassa in zee en op de fytoplankton. Daardoor komen er minder of andere algen, minder planktondieren, minder vissen en uiteindelijk minder of andere vogels. Zo ontstaat een nieuw evenwicht, dat na enige tijd weer zeer plotseling kan veranderen. Een goed voorbeeld is het broedsucces van de eidereenden.
Bron: de Vleet, Ecomare
