Researcher Jaco de Smit in action with a field flume. This is a test rig in which a piece of seabed is subjected to a fixed amount of current or waves. Photo: Eduardo Infantes.

~~ scroll naar beneden voor Nederlands ~~ for Dutch scroll down ~~

Soil stability of great importance

For hundreds of years, the Netherlands has protected its coastal areas with dykes, but rising sea levels mean that dykes have to be made higher and wider to withstand severe storms. This is not only very costly, it also puts a strain on nature in tidal areas. While those ecosystems, comprising salt marshes and mud flats, can actually help protect the coast. In the Netherlands, but also in many other countries worldwide.

Coastal defences that keep up with sea level

"Aquatic plants can trap the sand and mud that is carried by the sea water. As a result, when the sea level rises, the foreshore grows with it," says coastal ecologist and expert on natural coastal protection Tjeerd Bouma of the Royal Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ). "That makes the foreshore deployable as part of coastal protection. An important condition, however, is that it is possible to accurately predict how the force of the seawater affects the stability of the seabed." This is one of the reasons why NIOZ is studying the dynamics of coastal systems.

Doing experiments in the lab or in the field

Physical geographer Jaco de Smit contributed to this with his PhD research in several ways, under the guidance of Bouma and Professor of Biogeomorphology Maarten Kleinhans of Utrecht University. "In practice, it is difficult to measure bottom stability in the tidal zone because you cannot control the waves and currents in 'the field'. But in the lab, you would have to transplant or recreate the whole ecosystem with plants and soil animals."

Flow channels in the tidal zone

De Smit therefore applied a relatively new experimentation method, midway between the natural system and lab experiments: he built so-called field flumes. These flow or stream channels of several meters long are placed in the tidal area. For different parts of the foreshore, De Smit and his colleagues built three different types of field flumes, enabling him to measure and change both below and intertidal water conditions.

Seagrass mitigates the strength of storms

His results from a project in Sweden show that eelgrass (Zostera marina), which grows in shallow water, makes the seabed more stable because it takes away the force of the water, thus preventing sand from washing up. De Smit: "Remarkably, the effect of increasing storm activity is small. This means that seagrass beds have great potential for coastal protection."

Little crustacean makes soil unstable

On Texel and in Zeeland, De Smit studied how strongly the intertidal soil wears as a result of the activity of bottom-dwelling animals in the mud. "The mud crustacean Corophium votulator, which makes up only a small part of the biomass in a habitat community, can have a big negative effect on soil stability. Even if other, much larger species like the Baltic clam and the sea centipede are also present in the soil. The 2 to 3 millimeter small crustacean is therefore a key species for mudflat soil instability."

Natuurlijke kustbescherming beïnvloed door zeegras en bodemdiertjes

NIOZ-promovendus Jaco de Smit onderzocht de rol van het getijdengebied in natuurlijke kustbescherming. Hij verbeterde een onderzoeksmethode om in de zee natuurgetrouwe experimenten te kunnen doen. Daarmee ontdekte hij dat zeegras voor de kust verrassend weerbaar is tegen stormen en dat slijkkreeftjes die in de bodem leven, de bodem minder stabiel maken. Op vrijdag 17 maart verdedigt De Smit zijn proefschrift aan de Universiteit Utrecht.

Stabiliteit van de bodem is van belang

Al honderden jaren beschermt Nederland zijn kustgebieden met dijken, maar door zeespiegelstijging moeten dijken steeds hoger en breder worden gemaakt om bestand te zijn tegen zware stormen. Dat is niet alleen erg kostbaar, het belast ook de natuur in getijdengebieden. Terwijl die ecosystemen – in het noorden van ons land bekend als kwelders en wadden en in Zeeland als schorren en slikken – juist de kust kunnen helpen beschermen. In Nederland, maar ook in vele andere landen wereldwijd.

Kustverdediging die meegroeit met de zeespiegel

“Het zeewater voert zand en modder aan en waterplanten kunnen die vasthouden. Daardoor groeit het voorland bij zeespiegelstijging mee met de zeespiegel”, zegt kustecoloog en expert op het gebied van natuurlijke kustbescherming Tjeerd Bouma van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ). “Dat maakt dat ze in te zetten zijn als onderdeel van de kustbescherming. Een belangrijke voorwaarde is wel dat nauwkeurig te voorspellen is hoe de kracht van het zeewater de stabiliteit van de bodem beïnvloedt.” Daarom onderzoekt het NIOZ de dynamica van kustsystemen.

Experimenteren in het lab of in het veld

Fysisch geograaf Jaco de Smit droeg daar met zijn promotieonderzoek op verschillende manieren aan bij, onder begeleiding van Bouma en hoogleraar biogeomorfologie Maarten Kleinhans van de Universiteit Utrecht. “In de praktijk is het lastig om de bodemstabiliteit in het getijdengebied te meten, omdat je in ‘het veld’ de golven en stroming niet kunt beheersen. Maar in het lab zou je het hele ecosysteem met planten en bodemdieren moeten transplanteren of nabouwen.”

Stroomgoten in het getijdengebied

De Smit paste daarom een relatief nieuwe experimenteermethode toe die het midden houdt tussen het natuurlijke systeem en labexperimenten: hij bouwde zogenoemde veldflumes, stroomgoten van enkele meters lang, die hij in het getijdengebied plaatste. Voor verschillende delen van het voorland bouwde De Smit en zijn collega’s drie verschillende soorten veldflumes, die het mogelijk maken om de omstandigheden onder water en in het getijdengebied te meten én aan te passen.

Zeegras neemt kracht van stormen weg

Uit zijn resultaten van een project in Zweden blijkt dat groot zeegras (Zostera marina), dat groeit in ondiep water, de zeebodem stabieler maakt doordat het de kracht van het water wegneemt en zo zorgt dat zand niet opwoelt. De Smit: “Opmerkelijk genoeg is het effect van toenemende stormactiviteit klein. Dat betekent dat zeegrasvelden veel potentie hebben voor kustbescherming.”

Slijkkreeftje maakt bodem instabiel

Op Texel en in Zeeland onderzocht De Smit hoe sterk een bodem slijt als gevolg van de activiteit van bodemdieren in het slik, het modderige, niet begroeide deel van het getijdengebied. “Het slijkkreeftje Corophium volutator, ook bekend als wadkreeftje, maakt maar een klein deel uit van de biomassa in een leefgemeenschap, maar kan een groot negatief effect hebben op de bodemstabiliteit. Zelfs als er andere, veel grotere soorten zoals het tweekleppige weekdier het nonnetje en de zeeduizendpoot ook in de bodem zitten. Het 2 à 3 millimeter kleine kreeftje is dan ook een sleutelsoort voor de instabiliteit van de slikkenbodem.”