| Ecological modelling of the Sea Scheldt estuary and biogeochemistry of the rhizosphere |
Dutch title: Ecologische modellering van het Zeeschelde estuarium en de studie van biogeochemie in de rhizosfeer
Parent project: Research on the environmental effects of the SIGMA plan, more
Acronym: OMES 1
Period: 1995 till 1998
Status: Completed
Thesaurus terms Biogeochemistry; Ecology
Geographical term: Belgium, Zeeschelde [Marine Regions]
|
|
| Institutes (2) |
Top |
- Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee; NIOZ Yerseke, more
- Vlaamse overheid; Beleidsdomein Omgeving; Instituut voor Natuur- en Bosonderzoek (INBO), sponsor
|
| Abstract |
De voorbije jaren werden reeds verschillende modellen van het Schelde-estuarium gemaakt. Voor dit onderzoek werd gekozen voor de uitbreiding van het model MOSES (Model of the Schelde ecosytem) (Soetaert & Herman, 1993). Dit model werd ontwikkeld op het Nederlands Instituut voor Oecologisch onderzoek - Centrum voor Estuariene en Marien Oecologie (NIOO-CEMO) te Yerseke. Het model bevat formuleringen voor transport van water, opgeloste en gesuspendeerde stoffen, voor primaire productie (pelagische en benthische algen, autotrofe bacterieën), bacteriële mineralisatie (aëroob en anaëroob), graas door zoöplankton en benthische filtreerders, mineralisatie in de bodem, afbraak door benthische deposit feeders. Het beschrijft de belangrijkste stromen van koolstof, stikstof en silicium in het estuarium. Ruimtelijk is het model begrensd in de zone tussen de monding (Vlissingen-Breskens) en Rupelmonde.
In het kader van het OMES-project zal het ecosysteemmodel MOSES ruimtelijk worden uitgebreid tot de gehele getijdenzone van de rivier. Ten behoeve van het model is de Schelde opgedeeld in 19 compartimenten, waarvan 11 tussen de Belgisch-Nederlandse grens en Gent (zie figuur1 in Hoffmann & Meire, 1997). In ieder compartiment zullen mathematische formuleringen ecologische processen beschrijven die zich voltrekken in het pelagiaal, intertidaal en subtidaal van de rivier. Tevens zullen ecologisch relevante processen beschreven worden die zich afspelen in de gecontroleerde overstromingsgebieden (gog's) langs de Schelde. Bij het modelleren van processen die zich afspelen in de intergetijdenzone van de rivier en in de gog's zal met name aandacht besteed worden aan het beschrijven van interacties tussen de benthische bacteriële gemeenschap en de aanwezige vegetatie. De mathematische formuleringen die nodig zijn om deze interacties te beschrijven zullen worden opgenomen in een subroutine (schorrensubmodel) die geïntegreerd zal worden in MOSES.
Door de aanwezigheid van vegetatie in het litoraal kan de metabolische activiteit van bepaalde groepen bacteriën in de directe omgeving van de wortels (de rhizosfeer) gestimuleerd worden. Het resultaat is dat bepaalde biochemische processen zich kunnen voltrekken die doorgaans afwezig zijn in vergelijkbare maar onbegroeide litorale sedimenten. Om dergelijke processen en interacties te kunnen modelleren is het niet alleen noodzakelijk om een goed inzicht te hebben in de bacteriële processen die zich in de rhizosfeer afspelen, maar is het ook noodzakelijk dat de sturende variabelen bekend zijn die de interacties tussen specifieke bacteriële groepen en de vegetatie beïnvloeden. Over deze sturende variabelen is, ondanks de toegenomen belangstelling voor het bestuderen van bacteriële processen in de rhizosfeer van litorale vegetaties, relatief nog weinig bekend. Modelleurs die processen in de rhizosfeer van litorale vegetaties, relatief nog weinig bekend. Modelleurs die processen in de rhizosfeer beschrijven, beschouwen plantenwortels vaak als statische eenheden die onafhankelijk functioneren van de fenologische toestand van de plant. Uit literatuuronderzoek (Starick et al., 1997) moet geconcludeerd worden dat dergelijke simplificaties aanvechtbaar zijn. In het binnen het OMES-project te ontwikkelen ecosysteemmodel zal de invloed van planten op de microbiële gemeenschap dan ook afhankelijk zijn van de fenologische toestand van de plant. Hiervoor zal de groei en de ontwikkeling van planten gemodelleerd worden als functie van de fotosynthetische activiteit die o.a. afhankelijk is van meteorologische omstandigheden. Voor zover ons bekend is dit de eerste poging om een plantengroeimodel te koppelen aan een model dat benthische microbiële processen beschrijft in de litorale zone van een rivier. Hoewel er verschillende soorten planten langs de oevers van de Schelde voorkomen, zal er in eerste instantie binnen het OMES-project slechts aan een beperkte groep van planten aandacht besteed worden. Er is gekozen om Riet en Bies in het onderzoek te betrekken. Beide planten zijn helofyten waarvan bekend is dat ze de microbiële gemeenschap in de rhizosfeer kunnen beïnvloeden. In een later stadium wordt ook de invloed van wilgen op de microbiële gemeenschap bestudeerd omdat wilgen dominant aanwezig zijn langs de oevers van de Schelde.
Het ecosysteemmodel zal niet alleen ruimtelijk uitgebreid worden, maar ook worden geactualiseerd. Benthische microbiële processen zullen nu worden beschreven met het diagenetisch model ontwikkeld door Soetaert et al. (1996). Dit model beschrijft oxische en anoxische mineralisatie in bodem waar bioturbatie door benthische organismen een rol kan spelen. De organische koolstof is gemodelleerd als twee afbreekbare fracties met verschillende eerste orde snelheden en N/C ratio's. Op deze wijze kan er rekening gehouden worden met de afnemende afbreekbaarheid en N/C ratio van het organisch materiaal met toenemende diepte. De consumptie van zuurstof en nitraat als electronen-acceptor zijn in het model opgenomen en de mineralisatie is zowel koolstof (eerste orde) als electronenacceptor gelimiteerd (Michaelis-Menten kinetiek). In de niet begroeide sedimenten zal zuurstof alleen via de toplaag het sediment binnendringen. Om de benthische microbiologische processen in de begroeide litorale zone en de gog's te modelleren, zal er een koppeling tussen het diagenetische model en het plantengroeimodel gerealiseerd worden zodat zuurstof input en ammonium opname door de planten van invloed zullen zijn op de microbiologische processen in de bodem.
Het voormalige Instituut voor Natuurbehoud was een partner in dit project |
|
