Alde Feanen: via een digital twin naar gezonde biodiversiteit

De onderwaternatuur in veel meren van nationaal park de Alde Feanen in Eernewoude was ernstig verstoord. In opdracht van de Provincie Fryslân heeft Witteveen+Bos het ecologisch herstel van de onderwaternatuur uitgevoerd. Computersimulaties van de individuele meren met behulp van big data en een digital twin speelden een sleutelrol in het herstellen van de biodiversiteit.

Ondergedoken waterplanten zijn een essentiële sleutel tot een gezonde biodiversiteit. Deze vegetatie faciliteert de aanwezigheid van meer vissoorten en werkt ook stimulerend op de aanwezigheid van vele soorten insecten, insectenlarven, watervlooien en andere kreeftachtigen.

De Alde Feanen kampte al decennialang met troebel water. Hierdoor kon zonlicht onmogelijk doordringen tot de bodem. Zonlicht is een belangrijke voorwaarde voor de groei van ondergedoken waterplanten. Wij hebben een hydrologische en ecologische systeemanalyse uitgevoerd om de oorzaak van het troebele water te achterhalen.

Bij deze analyse is intensief gebruik gemaakt van PCLake. PCLake is een high-end, open source simulatiesoftwareapplicatie om een digitale twin te maken van een bestaand meer. Door alle relevante parameters in te voeren en de ecologische ontwikkelingen te simuleren en te analyseren, konden we de oorzaak van de ongewenste waterkwaliteit vaststellen én de oplossing vinden.

Omslagpunt

Ondiepe meren kennen op hoofdlijnen twee mogelijke ecologische toestanden: troebel en algenrijk of helder en plantenrijk. De belasting van het meer met meststoffen (met name fosforverbindingen) speelt hierbij een belangrijke rol. Voor ieder meer bestaat een eigen unieke kritische belasting waarbij een helder en plantenrijk karakter omslaat naar een troebele en algenrijke toestand.

Ook bestaat voor ieder meer een eveneens unieke (veel lagere) kritische belasting waarbij een troebel meer weer verandert in een helder en plantenrijk meer. De complexiteit schuilt in het feit dat beide omslagpunten voor elk meer verschillen; afhankelijk van parameters als oppervlakte, waterdiepte, bodemsamenstelling, verblijftijd, oevertype en biotische processen.

Door simulaties uit te voeren met PCLake kan de ligging van de omslagpunten voor elk meer worden bepaald. In combinatie met (domein)kennis van de water- en stofstromen, van de bodemkwaliteit en van de samenstelling en interacties met het voedselweb, kan geanalyseerd worden welke maatregelen nodig zijn voor het realiseren van een duurzame omslag naar een helder en plantenrijke toestand. De tien afzonderlijke meren in de Alde Feanen zijn op deze manier geanalyseerd.  


In de afgelopen twintig jaar heeft Witteveen+Bos fors geïnvesteerd in het verfijnen en uitbreiden van PCLake, onder meer door partnerschappen met diverse universiteiten. De meerwaarde van PCLake in vergelijk met andere applicaties is, dat ook ecologie is geïntegreerd in het model. Denk hierbij aan planten, algen en het visbestand. Een dataset van 42 meren dient als benchmark voor het onderbouwd zoeken naar de parameters om de waterkwaliteit te verbeteren.

Voedselweb

Uit de hydrologische en ecologische systeemanalyse van de meren in de Alde Feanen bleek dat het troebele en plantenarme water niet (meer) werd veroorzaakt door externe invloeden. Het probleem lag in hoofdzaak aan een ongunstige samenstelling van het voedselweb, waarin bodemwoelende en watervlooienetende vissen domineerden.

Meer specifiek bleek sprake van een overmatige aanwezigheid van bodemwoelende brasems in combinatie met kleine vissen. Door het gewroet van de brasems vertroebelt het water en wordt de bodem continu verstoord, waardoor waterplanten geen kans krijgen. Aanvullend probleem bleek de aanwezigheid van vele watervlooienetende vissen. Normaal worden algen door watervlooien uit het water gefilterd. In deze meren onvoldoende, wat nog eens een extra bijdrage leverde aan de vertroebeling.

Handje helpen

Om de biodiversiteit terug te laten keren, was meer nodig dan het verbeteren van de waterkwaliteit, zo bleek uit de berekeningen met PCLake en de aansluitende analyse van onze specialisten. Besloten werd om de natuur een handje te helpen met een programma van maatregelen, met name gericht op het verkleinen van de visstand en het vergroten van de kansen voor ondergedoken waterplanten.

De visstand in de wateren is éénmalig drastisch uitgedund, tot een niveau dat bodemwoelende en watervlooienetende vissen het water niet meer troebel konden houden. Aanvullend zijn de wateren geënt met (resten van) ondergedoken waterplanten uit andere wateren, zodat er voldoende zaden, sporen en vegetatieve resten aanwezig zijn om een goede waterplantenontwikkeling mogelijk te maken. Ook zijn enkele meren gebaggerd om overtollige sliblagen te verwijderen.

 

Diversiteit aan vogels, vissen en insecten

Na deze menselijke interventie heeft de enorme veerkracht van de natuur ervoor gezorgd dat alle meren helder en plantenrijk zijn geworden, een situatie die tot op de dag van vandaag in stand is gebleven en die gepaard is gegaan met een sterke toename van de biodiversiteit.

Vele soorten ondergedoken waterplanten zijn teruggekeerd. Bovendien is de visstand veranderd van een door brasem gedomineerde gemeenschap naar een gemeenschap met onder meer snoek, zeelt, blankvoorn en baars. Op en rond de meren zijn sinds het afvissen bovendien steeds vaker knobbelzwanen en krakeenden aanwezig, die als plantenetende vogels profiteren van het herstel. Tegelijk is er een spectaculair herstel van watergebonden insecten zichtbaar, zoals het sterk toegenomen aantal libellen, waaronder de vuurlibel en de habitatrichtlijnsoorten, de gevlekte witsnuitlibel en de sierlijke witsnuitlibel.

Deel deze pagina

Meer informatie?

Witteveen+Bos medewerker Marcel Klinge

Marcel Klinge

PMC-leider Ecologie