Tjisse van der Heide

~ For Dutch, scroll down ~

Valuable

Mussel beds, as well as seagrass beds and other so-called ‘bio builders’, play a valuable role in coastal ecosystems. They literally build their own environment in the form of reefs and are a source of food, shelter and thus life for many other organisms. They also protect the coast from the force of the water during storms. Van der Heide: "All these systems are also valuable in the most literal sense of the word. Worldwide, the so-called ecosystem services of these structures are estimated to be worth as much as $5 to $10 trillion a year."
Meanwhile, these types of coastal ecosystems are also deteriorating rapidly worldwide: 50 to 85 percent of the world's shellfish beds have disappeared or are threatened, and 30 to 40 percent of seagrass beds have also disappeared.

Essential traits

There have been many attempts already to lend a hand to the recovery of vanished mussel or seagrass beds, using artificial structures. Using biodegradable materials, for example, ‘reef blocks’ have been developed that can be placed on the bottom of tidal waters. "In itself, the principle of these systems works quite well," says Van der Heide. "For example, mussels do settle on and in these kinds of structures. But the structures that have been used so far, often turn out not to be resistant to the force of the elements. This is one of the reasons why three-quarters of international efforts to restore coastal ecosystems fail. To take this kind of initiatives to the next level, we apparently need to look much better at the essential traits that enable the shellfish or the plants themselves to build sustainable ecosystems, and mimic those."

3D printer

To translate the essential traits into an artificial structure, Van der Heide brought in the help of a large 3D printer on an automotive robotic arm. "With a degradable, organic material as raw material, we can use that tool to print basically any structure we want."

Manual

In his VICI project, van der Heide and four PhD and post-doctoral researchers first want to find out what characteristics make a natural shellfish bank or a seagrass field as sustainable as they are. They also need to find an optimal raw material that will remain in place long enough to aid recovery, but short enough not to leave residues in the environment. He plans to test the yet-to-be-designed structures not only in the Wadden Sea, but also in ecosystems elsewhere in the world. "At the end of the project, I hope to be able to present a manual that can help conservationists anywhere in the world in restoring coastal ecosystems," Van der Heide said.

NWO Talent Scheme
NWO’s Talent Scheme consists of the Vici, Veni and Vidi grants. The Vici grant targets senior researchers who have successfully demonstrated the ability to develop their own innovative lines of research. In doing so, they have also supervised young researchers. Researchers who receive a Vici grant have the opportunity to further develop their research group, often in anticipation of a tenured professorship, if they do not already have one. ZonMw runs the NWO Talent Scheme for the Health Research and Development domain.

Prestigieuze Vici-beurs voor onderzoek naar kustherstel

Hoogleraar kustecologie en NIOZ-onderzoeker Tjisse van der Heide ontvangt een prestigieuze VICI-beurs voor zijn onderzoek naar herstel van kustecosystemen. Dat heeft NWO vandaag bekendgemaakt. Van der Heide ontvangt een beurs van anderhalf miljoen euro, waarvoor hij een project van in totaal vijf jaar onderzoek heeft opgezet. “Met dit project willen we biologisch oplosbare structuren ontwikkelen, waarmee we bijvoorbeeld herstellende mosselbanken een kickstart kunnen geven.”

Waardevol

Mosselbanken, maar ook zeegrasvelden en andere zogeheten ‘biobouwers’ hebben een waardevolle plek in ecosystemen langs de kust. Ze bouwen letterlijk hun eigen omgeving in de vorm van riffen en zijn een bron van voedsel, bescherming en leven voor heel veel andere organismen. Daarnaast beschermen ze de kust ook tegen de kracht van het water tijdens stormen. Van der Heide: “Al deze systemen zijn ook letterlijk waardevol. Wereldwijd zijn de zogeheten ecosysteemdiensten van dit soort natuur naar schatting wel 5 tot zelfs 10 biljoen dollar per jaar waard.” Tegelijk gaan dit soort kustecosystemen wereldwijd ook hard achteruit. De helft tot 85 procent van de wereldwijde schelpdierbanken is verdwenen of bedreigd en ook dertig tot veertig procent van de zeegrasvelden is verdwenen.

Essentiële eigenschappen

Er wordt al lange tijd geprobeerd om het herstel van verdwenen mosselbanken of zeegrasvelden een handje te helpen met kunstmatige structuren. Met biologisch afbreekbare materialen zijn bijvoorbeeld ‘rifblokken’ ontwikkeld, die op de wadbodem kunnen worden vastgezet. “Op zichzelf werkt het principe van die systemen vrij goed”, zegt Van der Heide. “Bijvoorbeeld mosselen vestigen zich wel op en in dit soort structuren. Maar de tot nu toe gebruikte structuren blijken vaak niet bestand tegen de elementen. Onder andere daarom faalt drie kwart van de internationale pogingen om kustecosystemen te herstellen. Om dit soort initiatieven een niveau hoger te tillen, moeten we blijkbaar nog veel beter kijken naar de essentiële eigenschappen die de schelpdieren of de planten zélf in staat stellen om duurzame ecosystemen te bouwen, en díe beter nabootsen.”

3D-printer

Om die essentiële eigenschappen te vertalen in een kunstmatige structuur, heeft Van der Heide de hulp ingeroepen van een grote 3D-printer op een robotarm uit de auto-industrie. “Met een afbreekbaar, organisch materiaal als grondstof, kunnen we daarmee in principe iedere structuur printen die we willen.”

Handboek

In zijn VICI-project wil van der Heide met een viertal promovendi en post-doctorale onderzoekers eerst goed uitzoeken welke eigenschappen een schelpenbank of een zeegrasveld tot een duurzame structuur maken. Ook moet er een optimaal basismateriaal worden gevonden, dat lang genoeg in stand blijft om het herstel op gang te helpen, maar kort genoeg om geen resten in het milieu achter te laten. De nog te ontwerpen structuren wil hij niet alleen in de Waddenzee, maar ook in ecosystemen elders op de wereld gaan testen. “Aan het eind van het project hoop ik een handboek te kunnen presenteren waarmee natuurbeschermers waar ook ter wereld kustecosystemen kunnen helpen herstellen”, aldus Van der Heide.

NWO-Talentprogramma
De Vici-financiering maakt samen met de Veni- en Vidi-beurzen deel uit van het NWO-Talentprogramma. Vici is gericht op senior-onderzoekers die hebben aangetoond met succes een eigen vernieuwende onderzoekslijn tot ontwikkeling te kunnen brengen. Ze hebben daarbij jonge onderzoekers begeleid. Onderzoekers die een Vici-subsidie krijgen toegewezen, bouwen hun onderzoeksgroep verder uit, vaak vooruitlopend op een structurele hoogleraarspositie, als ze die nog niet zouden hebben. ZonMw voert het NWO Talentprogramma uit voor het domein Zorgonderzoek en Medische Wetenschappen.