Vegetatie organiseert zichzelf om droogte te weerstaan

Rondom woestijnen liggen inderdaad uitgestrekte gebieden waar de vegetatie vol gaten zit, vaak in een kenmerkend bandenpatroon. Robbin Bastiaansen, promovendus aan het Mathematisch Instiuut van de Universiteit Leiden: “Ecologen dachten tot nu toe: zodra er van die patronen in de vegetatie ontstaan, is binnen een paar jaar alles weg.”

Klausmeier-model

Dit onderbouwen ecologen met een wiskundig model (het Klausmeier-model) voor de interactie tussen regenval, verdamping, wateropname door planten en hun groei en sterfte. Dit laat zien dat als de regenval onder een minimumniveau zakt, eerst een fase optreedt waarin gaten of patronen in de vegetatie ontstaan, waarna het gebied in woestijn verandert. En op de keiharde, uitgedroogde bodem die dan ontstaat wil bijna niets meer groeien, zelfs als het weer meer zou gaan regenen.

Maar de werkelijkheid houdt zich niet aan dit relatief simpele scenario. Bastiaansen noemt als voorbeeld de droge regio’s Haud en Sool in Somalië, die hij onderzocht: “De eerste rapportages over bandenpatronen in deze gebieden dateren uit 1960, en ze zijn er nu nog.” De laatste veertig jaar zijn ook gedetailleerde satellietopnames beschikbaar, waardoor zulke gebieden veel beter te bestuderen zijn.

In samenspraak met een internationale groep ecologen ging Bastiaansen daarom aan de slag om een minder simplistisch scenario voor woestijnvorming te ontwikkelen. In het Klausmeier-model vertoont de fase tussen egale bedekking met vegetatie en de woestijnfase een heel scala aan patronen. Bastiaansen: “Wij toonden aan dat er ook in werkelijkheid zo’n scala aan patronen optreedt. Dit betekent dat deze gebieden ‘multistabiliteit’ bezitten: ze zijn veel robuuster en veerkrachtiger dan gedacht, en veranderen minder makkelijk in woestijn.”

Intuïtief begrijpelijk

Een belangrijke factor in de geografie blijkt de helling van het terrein, die zorgt voor het bandenpatroon. Dit is ook intuïtief begrijpelijk: als ergens maar de helft van de minimale hoeveelheid regen valt om een volledige bedekking met vegetatie in stand te houden, is er in principe genoeg water beschikbaar om het gebied voor de helft bedekt te houden.

Op terrein dat niet perfect vlak en horizontaal is, zorgt het bandenpatroon ervoor, dat de schaarse regen optimaal benut wordt. De kale bodem tussen de banden wordt namelijk keihard en neemt slecht water op. Tijdens een regenbui stroomt daarom bijna al het water heuvelafwaarts totdat het in een begroeide strook terechtkomt, waar de grond ruller is en wel makkelijk water opneemt. Deze ruimtelijke zelforganisatie zorgt er dus voor dat het ecosysteem meer weerstand heeft tegen ongunstige omstandigheden, bijvoorbeeld veroorzaakt door klimaatverandering.