Ruimtelijk zelfgeorganiseerde patronen als levende infrastructuur

'Spatial self-organized patterns as living infrastructure', de thesis cover van Mingxuan Wu
Kustecosystemen zoals wadplaten, kwelders en laaggelegen graslanden beschermen onze kust, slaan koolstof op en herbergen biodiversiteit, maar ze zijn ook de eerste die zeespiegelstijging, bodemdaling en verzilting te verduren krijgen. Van bovenaf gezien vertonen veel van deze landschappen opvallende patronen. In zijn promotieonderzoek liet Mingxuan Wu zien dat deze zelforganiserende patronen werken als levende infrastructuur: ze sturen water, zout en verstoring, en houden herstelroutes open onder stress. Dat kan helpen om herstel en natuurbescherming effectiever te maken. Wu verdedigt zijn proefschrift op 8 september aan de Rijksuniversiteit Groningen.

De slikplaat van het Paardenschor en de algenpatronen (foto: Mingxuan Wu).
Korte samenvatting
Ruimtelijk zelfgeorganiseerde patronen komen veel voor in ecosystemen. Nu klimaatverandering ecosystemen steeds sterker onder druk zet, worden deze patronen vaak gezien als waarschuwingssignalen voor achteruitgang of zelfs instorting. Dit proefschrift kijkt verder dan wat ruimtelijke patronen ons kunnen vertellen en onderzoekt wat deze patronen kunnen doen.
Het proefschrift laat eerst zien hoe eenvoudige fotosynthetische levensvormen, in de vorm van microbiële matten in estuaria, zichzelf kunnen organiseren in complexe, geneste patronen op verschillende ruimtelijke schalen. In microbiële matten in het getijdengebied zorgde elk extra niveau van ruimtelijke organisatie ervoor dat meer water werd vastgehouden en dat de matten zich beter herstelden na verstoring. Vervolgens levert het proefschrift bewijs uit het veld dat dergelijke ruimtelijke structuren milieustress actief kunnen herverdelen: in door zout beïnvloede graslanden herverdeelden hummock–hollow patronen het zout, waardoor planten onder stressvolle omstandigheden hun productiviteit en voortplanting konden behouden. Ten slotte laat het proefschrift, door experimenteel kreeknetwerken aan te leggen in jonge kwelders, zien hoe doelbewust aangebrachte ruimtelijke structuren als houvast kunnen dienen voor pionier planten, waardoor hun overleving, voortplanting en kansen op succesvolle vestiging toenemen.
Samen laten deze studies een duidelijke lijn zien: van hoe zelfgeorganiseerde patronen worden opgebouwd, via hoe ze het functioneren van ecosystemen ondersteunen, tot hoe hun onderliggende logica kan worden toegepast in natuurherstel. Ze laten zien dat zelforganisatie kan functioneren als een vorm van ‘levende infrastructuur’ die ecosystemen helpt om onder veranderende omstandigheden stand te houden, te herstellen en zich te vestigen.

Een grasland met een contrastrijk landschap in Yerseke (foto: Mingxuan Wu).
