Ecosystemen veranderen continu. Onder andere door ons toedoen, door natuurlijke selectie maar ook door toeval. Het lijkt onbegonnen werk om al die ingewikkelde informatie over die ecosystemen te interpreteren. Maar juist dat is de puzzel waar Edwin Pos (1987) zich mee bezighoudt. Hij gebruikt complexe wiskundige theorieën om de dynamiek van ecosystemen in kaart te brengen. Pos is finalist in de verkiezing van het Wetenschapstalent 2021 en presenteert zijn onderzoek op 10 juni tijdens New Scientist Live.
Hoe onderzoek je die dynamiek in de natuur?
‘In een ecosysteem vind je soms bepaalde soorten op de ene plek wel en op de andere plek niet. Dan ben je geneigd om te zeggen: ze zijn daar omdat ze aangepast zijn (of ze zijn er juist niet, omdat ze dat níet zijn). En in veel gevallen is dat misschien ook wel zo. Maar je ziet ook dat toeval een heel belangrijke rol kan spelen. Met andere woorden: natuurlijke selectie zegt niet alles.
In mijn onderzoek zoek ik manieren om uit te kunnen rekenen welke processen verklaren hoe een ecosysteem eruitziet en hoe het verandert van plek tot plek of door de tijd heen. Het antwoord is natuurlijk dat zowel natuurlijke selectie als toeval heel belangrijk kan zijn. Je kunt nog zo goed aangepast zijn, soms heb je gewoon pech.
Op zoek naar de vliegroute van de grote stern
Ecoloog Ruben Fijn bracht met gps voor het eerst uitgebreid het vlieggedrag van de grote stern in kaart. Zijn onderzoek laat ...
Waarom is het belangrijk om te weten wat de rol is van natuurlijke selectie én kansprocessen?
Juist het relatieve belang van beide kan ons inzicht geven in hoe een systeem werkt. Als we dat weten, kunnen we de natuur ook beter beschermen en behouden. Dat is vandaag de dag alleen maar belangrijker aan het worden. Het kunnen uitrekenen welke processen de dynamiek beschrijven van een ecosysteem geeft dus handvatten om diezelfde natuur beter te beschermen.’
Bestaat er een wiskundige formule voor het behoud van natuur?
‘Is er één gouden regel? Nee, helaas niet. Elk systeem is anders, maar juist daarom moeten we meer weten om specifieke ecosystemen te kunnen herstellen of beschermen. Een ecosysteem is natuurlijk ontzettend dynamisch; een complex geheel van interacties tussen allerlei aspecten.
Dit soort potentieel chaotische dynamiek is lastig om te begrijpen, maar niet onmogelijk. Die interacties zijn daarbij belangrijk, maar tegelijkertijd ook heel moeilijk om mee te nemen, want het is ingewikkeld om die goed in kaart te brengen. Maar juist dat is waar ik mee bezig ben!’
Kun je dat wel helemaal modelleren?
‘Tot op zekere hoogte, ja. Het hangt onder andere af van de complexiteit van het ecosysteem; hoe meer soorten, hoe meer interacties. Het doel van mijn onderzoek is dus ook juist om te onderzoeken hoe ver we daarin kunnen komen en of we een nieuwe theorie kunnen ontwikkelen die in staat is de dynamiek van ecosystemen te beschrijven en tot op zekere hoogte te voorspellen.
De meer klassieke benaderingen blijven natuurlijk ook ontzettend waardevol en hebben ons al veel geleerd. Ze zijn echter niet goed in staat echt goed de dynamiek te beschrijven. Zo’n nieuwe theorie is dus een toevoeging aan de klassieke benaderingen in de ecologie: een uitbreiding van de gereedschapskist van de ecologen zou je kunnen zeggen – en eentje die hoognodig is.’
Blijft zo’n theorie een theorie?
‘Nee, iets wat je ontwikkelt moet natuurlijk ook inzetbaar kunnen zijn. We willen daarom bijvoorbeeld ook software ontwikkelen rondom zo’n nieuwe theorie van ecologie, die natuurbeschermers of -beheerders daadwerkelijk kunnen gebruiken. Met die software kunnen zij hun observaties invoeren en worden die complexe berekeningen op de achtergrond uitgevoerd. Vervolgens kunnen ze de resultaten van die berekening interpreteren. Onze middelen om natuur te beschermen of te herstellen, zijn niet ongelimiteerd. Hoe efficiënter we die kunnen inzetten, hoe meer we ermee kunnen doen.
Mijn werk, ook al is het fundamenteel en ontzettend theoretisch, kan dus wel degelijk een impact hebben op de wereld en de maatschappij. Misschien niet direct, maar wel indirect. Door middel van complexe theorie probeer ik de mens dus eigenlijk wat dichterbij de natuur brengen – grappig genoeg door die in zekere zin nog abstracter te maken.’
