Vici Tjisse van der Heide - Engineering emergent trait-based mimics to restore coastal ecosystems shaped by habitat-forming species

Kustecosystemen die worden gevormd door habitatvormende soorten leveren vitale ecosysteemdiensten, maar nemen wereldwijd snel af. Herstel is essentieel om deze verliezen te beperken, maar vaak weinig succesvol omdat ecosysteemstabiliteit afhankelijk is van zelf-facilitatie die ontstaat uit emergente eigenschappen van habitatvormers. Deze eigenschappen worden niet door individuele organismen uitgedrukt, maar ontstaan op het niveau van aggregaties, waardoor zelf-facilitatie pas werkt boven bepaalde minimale drempels voor patchgrootte en dichtheid. Mijn recente werk heeft aangetoond dat biodegradeerbare structuren ecosysteemherstel kunnen helpen deze vestigingsdrempels te overwinnen door zelf-facilitatie op gang te brengen via tijdelijke nabootsing van emergente eigenschappen. Hoewel dit een veelbelovend nieuw, op biomimicry gebaseerd herstelconcept laat zien, zijn de tot nu toe gebruikte mimics relatief grof en niet afgestemd op de doelsoorten en lokaal heersende omstandigheden.

Met dit Vici-project wil ik kustherstel vernieuwen door een nieuw multidisciplinair ontwerpkader te testen — gebaseerd op ecologie, industrieel ontwerp en bouwkunde—voor het ontwikkelen van mimics die op maat zijn gemaakt voor habitatvormende soorten en hun omgeving.

Het onderzoeksteam zal nieuwe prototype-mimics ontwikkelen en testen voor zes kusthabitattypen van vegetatie en riffen, gevormd door soorten met uiteenlopende emergente eigenschappen in verschillende omgevingen, waardoor de vereiste functies van de mimics per modelsysteem verschillen. Eerst ontwikkelen we een portfolio van biodegradeerbare of natuurlijk eroderende constructiematerialen voor de mimics. Vervolgens identificeren we, volgens het ontwerpkader, soort- en omgevingsspecifieke emergente eigenschappen en implementeren deze in op maat gemaakte afbreekbare mimics met behulp van 3D-printtechnieken. Ten slotte testen we de mimics in veldexperimenten voor herstel om de best presterende prototypes te identificeren. Via een ontwerp-en-testcyclus worden deze prototypes vervolgens geoptimaliseerd voor patchgrootte, waarna ze worden getest op algemene toepasbaarheid en schaalbaarheid. Zo brengt dit project een veelbelovend biomimicry concept verder richting soort- en omgevingsspecifieke ontwerpen die geschikt zijn voor grootschalig herstel.