Spinoza09 Ook dit jaar schrijven we over de beste, leukste en meest opvallende ontdekkingen, gebeurtenissen en andere toevalligheden die het nieuws net wel of helemaal niet haalden in 2009. Veel lees plezier en de auteurs van sciencepalooza wensen alle lezers een fantastisch 2010!

Afgelopen jaar was één van de prijswinnaars van de prestigieuze Spinozapremie een ecoloog; dr. Marten Scheffer van de Universiteit van Wageningen. De premie behelst een bedrag van 2,5 miljoen euro, naar eigen inzicht te besteden (aan onderzoek wel te verstaan). Het bijzondere van dit jaar is dat de drie winnaars hebben besloten om gezamelijk onderzoek te gaan verrichten. Een unicum in de vijftien jaar dat de premie wordt uitgereikt.

Marten Scheffer heeft vooral furore gemaakt met zijn theorie over verschillende stabiele toestanden in ecosystemen. Ecosystemen kennen meerdere evenwichtstoestanden. Bevindt een systeem zich in zo’n toestand dan houdt het zichzelf in stand. Het zal niet zomaar bij een kleine verstoring compleet veranderen maar zal dan terugkeren naar de evenwichtstoestand waarin het zich bevond. Dit wordt vaak weergegeven met een balletje in een landschap van heuvels en dalen. Als het balletje in een dal ligt dan is de toestand stabiel. Een klein duwtje tegen het balletje zal ertoe leiden dat het balletje iets de helling oprolt, maar vanzelf weer terug naar het dal valt. De instabiele toestanden zijn de heuvels. Ligt het balletje hierop dan zal het bij de kleinste verandering naar beneden rollen en tot stilstand komen in één van de dalen.

DB3

Een systeem kan dus meer dan één stabiele toestand hebben. Zo liet Scheffer bij meertjes op de Veluwe zien dat zoetwater meren twee stabiele toestanden hebben: een heldere toestand met waterplanten en hoge diversiteit en een troebele toestand met veel algen en bodemwoelende vis, zoals brasem. Aangezien beide toestanden stabiel zijn is het niet eenvoudig om van de troebele toestand weer in een heldere toestand te komen. Het werk van Scheffer heeft geresulteerd in een aangepast beheer van troebele meren (zoals het tijdelijk omlaag brengen van de visstand) wat de verschuiving naar een heldere toestand vergemakkelijkt.

Zijn theorie gaat ook uit van het idee dat stabiele systemen zichzelf in stand houden en dat er omslagpunten zijn die het systeem kunnen doen overgaan van de ene toestand naar de andere. Relevant hierbij is dat het omslagpunt van systeem a naar b niet hetzelfde hoeft te zijn als van b naar a. Om dit te illustreren kijken we weer naar de meertjes. Die meertjes werden ooit heel voedselrijk door afstroming van voedingsstoffen uit landbouwgebieden. Dit veroorzaakte de omslag van een helder meer met veel waterplanten en veel verschillende soorten naar een troebel meer met veel algenbloei en brasem. Om het meer terug te krijgen in de heldere toestand leek het de truc om de hoeveelheid voedingsstoffen terug te brengen naar de hoeveelheid voedingsstoffen van heldere meren. Echter, bij dezelfde hoeveelheid voedingsstoffen als voor de omslag bleef het meer nog steeds een troebel meer. Om het meer weer om te laten slaan naar een helder meer moest de hoeveelheid voedingsstoffen nog veel verder worden terug gebracht. Dus de omslag van troebel naar helder gebeurt pas bij een veel lagere concentratie voedingsstoffen dan de omslag van helder naar troebel.

Marten Scheffer past zijn theorie niet alleen toe op ecologische systemen, maar ook op economische systemen. Nu gaat hij in de toekomst samen met de andere Spinozapremie winaars aan de slag om het voorspellen van omslagpunten te gebruiken bij het bepalen van migraine aanvallen. Iemand die zich binnen zoveel verschillende vakgebieden kan bewegen, zulke mooie concepten lanceert en die ook nog als ecoloog deze premie in de wacht sleept, verdient wat mij betreft een plaats in onze jaarlijkse hoogtepunten rubriek!