Basis voor een ecologische systeemanalyse

Een aquatisch-ecologische systeem- en stressanalyse begint met het afbakenen van het gebied en het watertype. Dan is informatie nodig over de ecologische sleutelfactoren en -processen en hoe deze in ruimte en tijd werken m.a.w. het ecosysteem functioneren. Omdat het functioneren van ecosystemen complex is, is een handig hulpmiddel ontwikkeld dat helpt systematisch te werk te gaan. Daarvoor wordt het ecosysteem in vijf hoofdgroepen van factoren verdeeld: Systeemvoorwaarden, Stroming of hydrologische, Structuren of morfologische, Stoffen of fysisch-chemische en Soorten of biologische factoren. Dit 5S-model is geschikt voor stromende en stilstaande waterecosystemen. Per hoofdgroep factoren zijn de ecologisch relevante naar ruimte en tijd hiërarchisch geordend. Daarmee zijn ook de schallen van gebied tot habitat en van korte tot lange tijd geborgd.

In deze en de 4 volgende EcoInfo items ga ik dieper in op de relaties binnen iedere hoofdgroep.

Systeemvoorwaarden

Het ecologisch functioneren van een oppervlaktewater wordt vooral bepaald door de geografische ligging (regionale (bio)geografie) en het watertype. De lokale en regionale milieu-omstandigheden die het gevolg zijn van het klimaat (zoals temperatuur en neerslag), de geologische ondergrond en bodem, de geomorfologische vorm (bijvoorbeeld hoogteverschillen) en de geohydrologische en -chemische processen (bijvoorbeeld de kalkrijkdom en buffercapaciteit van grondwater), bepalen de omstandigheden waaronder soorten zijn geëvolueerd (biogeografische regio) en sturen waar soorten voor (kunnen) komen. Deze omstandigheden worden samen in het 5S-model de ‘Systeemvoorwaarden’ genoemd.

De systeemvoorwaarden spelen op een relatief grote ruimtelijke schaal ook wel aangeduid als hydrobiologische districten. Daarnaast spelen ze op een lange tijdschaal, waarbij gedacht moet worden aan decennia tot eeuwen.

Het regionale waterbeheer kan niet of nauwelijks sturen op systeemvoorwaarden maar de systeemvoorwaarden zijn sturend voor wat er in een watersysteem kan en hoe het waterbeheer er mee om kan gaan. Feitelijk vormen de systeemvoorwaarden de “externe conditionerende ruimte” m.a.w. het is randvoorwaarden stellend.

De indeling van Nederlandse watertypen, zoals de aquatische natuurdoeltypen, de aquatische ecotooptypen of de KRW-typologie zijn hierop gebaseerd. De systeemvoorwaarden werken door in de vier anderen hoofdfactoren: stroming (hydrologie), structuren (morfologie), stoffen (chemie) en soorten (biologie).

Direct met systeemvoorwaarden samenhangend zijn de processen die tot de toestand van dergelijke factoren leiden of die de toestand van andere factoren bepalen. De onderstaande tabel geeft enkele voorbeelden hoe processen doorwerken in het 5S-model van systeemvoorwaarden naar stroming (hydrologie), structuren (morfologie), stoffen (chemie) en soorten (biologie).

Hoofdprocessen	5-S	Effect op processen	Schaal	Ecologische sleutelfactor
Klimatologische processen
windwerking	Hydrologie	lichtregime stratificatie golfslag resuspensie	H H M M	licht temperatuur oevervorm, substraat licht
	Chemie	salt-spray	M	chloride
opwarming/afkoeling	Hydrologie	verdamping condensatie	H H	temperatuur temperatuur
	Chemie	zuurstofregime	M/L	zuurstof
	Biologie	thermofilie fenologie	H H	temperatuur temperatuur
neerslagregime	Hydrologie	afvoerregime runoff peildynamiek waterbeweging inundatie stagnatie droogval stratificatie	H M H H/M H H H	stroming nutriënten droogval, diepte stroming droogval stroming, zuurstof droogval temperatuur
	Chemie	zoute kwel		chloride
lichtregime	Biologie	dag-nacht ritme groeisnelheid zuurstofproductie		levensstrategie levensstrategie zuurstof
Geo(morfo)logische processen
erosie	Morfologie	profielvorming egalisering	M M	substraat stroming, substraat
sedimentatie	Morfologie	aanslibbing	M	substraat
bodemvorming	Morfologie	bodemopbouw doorlatendheid	H H	substraat droogval
Geochemische processen
kalkoplosbaarheid	Chemie	grondwaterhardheid	H/M	macro-ionen, zuurgraad

Verder lezen

van der Maarel, E., & Dauvellier, P. L. (1978). Naar een globaal ecologisch model voor de ruimtelijke ontwikkeling. Ministerie van Volkshuisvesting en Ruimtelijke Ordening, The Hague.

Richards, C., Johnson, L. B., & Host, G. E. (1996). Landscape-scale influences on stream habitats and biota. Canadian Journal of Fisheries and aquatic sciences, 53(S1), 295-311.

Verdonschot P.F.M. et al. (red.) (1995): Beken stromen. Leidraad voor ecologisch beekherstel. Werkgroep Ecologisch Waterbeheer, subgroep Beekherstel, WEW-06. Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer, STOWA 95-03, Utrecht. 1-236.

Verdonschot, P. F. M., & Verdonschot, R. C. M. (2021). Ecologische systeembenadering en ecologische systeemanalyse (KIWK No. 2021-29). Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA