De wiskunde van de woestijn
Woestijnvorming bedreigt wereldwijd 250 miljoen mensen. Al tijden proberen ecologen het tempo van de verwoestijning te voorspellen. Sinds kort krijgen ze hulp uit onverwachte hoek: wiskundigen.
Sinds de Tweede Wereldoorlog is al meer dan 1,2 miljard hectare vruchtbare grond veranderd in dorre woestijn, blijkt uit cijfers van de Verenigde Naties. Het broeikaseffect doet daar nog eens een schepje bovenop: uitgerekend de droge gebieden worden de komende tijd nog droger.
Regen en begrazing
Biologen proberen die woestijnvorming al geruime tijd in toekomstmodellen te vangen. Dat doen ze door de factoren die verwoestijning veroorzaken – zoals minder regenval en overbegrazing van landbouwgrond – te analyseren.
Complexiteit
Eén probleem: niet alle ecologen hebben kaas gegeten van hogere wiskunde. Dat is jammer, want met slimme berekeningen is de woestijnvorming ongetwijfeld nóg beter te voorspellen. Sinds een aantal jaar doen Utrechtse ecologen en Leidse wiskundigen daarom samen onderzoek. Het onderzoek wordt gefinancierd vanuit het NWO-programma Complexiteit. Dat programma stimuleert onderzoek naar ingewikkelde systemen en processen.
Vegetatiepatronen
Vanuit de Universiteit Leiden werkt wiskundepromovendus Eric Siero mee aan het onderzoek. Op 9 februari promoveert hij op het onderwerp. Siero heeft de afgelopen jaren de verwoestijning bestudeerd met behulp van differentiaalvergelijkingen van vegetatiepatronen.
Point of no return
De uitdaging is om de kritische grens te vinden, het point of no return waarna de vruchtbare bodem onherstelbaar verandert in woestijn. Siero en zijn collega’s leiden aan de plantengroei in een gebied af wanneer dat kantelpunt bereikt is. Zo hebben ze inmiddels vastgesteld dat er twee fases zitten tussen volledige begroeiing en een kale woestijn.
Plukjes groen
Siero: ‘Bij gebrek aan regen verandert de begroeiing op een helling bijvoorbeeld eerst in een streeppatroon, met vegetatiebanden die loodrecht op die heuvel staan. Dat is niet erg: de natuur past zich aan aan de verminderde regenval. Maar zodra dat streeppatroon wordt onderbroken – en je alleen nog plukjes groen overhoudt – ben je al hard op weg naar een kale woestijn.’
Schapenquotum
Zodra dat kantelpunt is gevonden, kun je maatregelen nemen. Gemakkelijk is dat overigens niet. Siero: ‘De regenval verander je niet zomaar. Ik zie de oplossing daarom eerder in het beperken van de begrazing. Je zou voor kwetsbare gebieden kunnen denken aan een schapen-, geiten- en koeienquotum. Een maximum aantal grazers dus.’