Dossier Ecosysteemgericht marien beheer en modellering

Het mariene milieu wordt beïnvloed door menselijke activiteiten

Onze aarde bestaat voor meer dan 70% uit water en wij profiteren hiervan op verschillende manieren (bv. als voedselbron, voor oliewinning, en het opwekken van hernieuwbare energie). Door menselijke activiteiten verstoren we het mariene ecosysteem. Deze verstoringen kunnen gevolgen hebben op korte of lange termijn en kunnen door feedback loops in het hele ecosysteem worden voortgezet. Verder zorgt water ook voor een hogere connectiviteit tussen het zeeleven, het ecosysteem en zijn gebruikers, omdat water beweging in 3 dimensies mogelijk maakt. Bovendien kunnen de feedback loops er voor zorgen dat het effect van een verstoring terugkoppelt naar de gebruikers door bijvoorbeeld een verandering in de kwaliteit en/of kwantiteit van de bron (bv. een lager visbestand en slechte waterkwaliteit).

De Belgische visserij is actief in het noordoostelijk deel van de Atlantische Ocean. Hier worden verschillende zones niet enkel gebruikt voor visserij, maar ook voor olie- en zandwinning, stroomopwekking voor hernieuwbare energie en de bescherming van mariene soorten. Zoals hierboven beschreven, kunnen deze activiteiten een aanzienlijke impact hebben op het mariene milieu.

Systeemdenken

Het mariene milieu wordt vaak bestudeerd door middel van monitoring, gerichte experimenten of observaties. Deze benaderingen concentreren zich op een enkel stukje van de puzzel en slagen er niet in de complexiteit van het hele systeem en de bredere gevolgen te vatten. Om te begrijpen hoe componenten elkaar beïnvloeden, is het belangrijk om een​​ Systeemdenkende aanpak te integreren. Deze methode focust zich meer op ecosysteemgericht visserijbeheer in plaats van visserijbeheer gericht op één soort. Om de complexiteit van het systeem te kunnen begrijpen, gingen onderzoekers gebruik maken van beschrijvende en voorspellende modellen, waarbij vaak zelfs meerdere modellen aan elkaar werden gekoppeld. Een model is een wiskundige formule of berekening die nauwkeuriger wordt naarmate er meer gegevens en kennis in worden verwerkt. Hoewel deze methode zich nog in een pril stadium bevindt, hebben ontwikkelingen zoals open data-beleid, big data, nieuwe soorten data en geavanceerde high-performance computing de mogelijkheden en het potentieel van deze modellen reeds vergroot. Verdere ontwikkeling van deze methode binnen ILVO zal ervoor zorgen dat we beter onderbouwd, nauwkeuriger en sneller antwoord kunnen geven op management- en beleid gerelateerde vragen. Hierdoor kunnen beleidsmakers en andere klanten goed geïnformeerde beslissingen nemen.

Mogelijke toepassingen voor ecosysteem modellen

1. Visserijbeheer

Bestandsbeoordelingen schatten de huidige biomassa van geëxploiteerde visbestanden en de exploitatiegraad ervan. Deze schattingen worden gebruikt om advies op te stellen over vangstquota om limieten voor de vangst vast te stellen, zodat de visbestanden de mogelijkheid hebben om opnieuw aan te groeien. Momenteel zijn er twee soorten adviezen. In het visserij advies dat op één soort gericht is wordt het potentieel van de vissersvloot om meerdere soorten te vangen genegeerd. Dit levert problemen op voor gemengde visserijen, omdat een laag quotum voor de ene soort kan worden uitgeput voordat het quotum voor een andere soort is bereikt, waardoor de visserijactiviteiten worden stopgezet. Dit soort interacties komt wel aan de orde in de visserijadviezen voor gemengde soorten (bv. ICES WGMIXFISH, ICES WGSAM, ...). Bij ILVO voorzien we de Vlaamse overheid van wetenschappelijk advies over onze commerciële visbestanden. Om dit advies te verbeteren moeten we ecosysteemmodellen ontwikkelen die rekening houden met zowel de complexiteit van de visserij, de interacties in het voedselweb als de omgevingsdynamiek. Zo zal het wetenschappelijk advies zoals opgesteld in een internationale context door ICES verschuiven naar een ecosysteemgerichte visserijbeheeraanpak (ICES and EBM.pdf) en kan ILVO deelnemen aan dit innovatieve proces.

2. Milieutoezicht

ILVO Marien is al jaren verantwoordelijk en toegewijd aan het monitoren en rapporteren van de milieutoestand van de Belgische wateren in de Noordzee. Deze intensieve monitoringactiviteiten hebben een enorme hoeveelheid waardevolle data opgeleverd. Om het monitoren te verbeteren kunnen al deze gegevens – inclusief gegevens uit externe databases – gecombineerd en geanalyseerd worden via ecosysteem modellen. Dit kan naast de Belgische wateren ook toegepast worden op andere aangrenzende wateren. Deze modellen kunnen worden gebruikt om verschillende vragen te beantwoorden over de menselijke impact op het ecosysteem binnen de milieueffectbeoordelingen. Verder zullen we met behulp van ecosysteemmodellen ook indicatoren ontwikkelen die het effect van menselijke activiteiten op het mariene ecosysteem evalueren en scoren. Deze indicatoren kunnen ook opgenomen worden in het wetenschappelijk advies aan beleidsmakers. Aldus, krijgen zij een idee over hoe bepaalde activiteiten het voedselweb, zijn interacties en de algemene gezondheid van het ecosysteem beïnvloeden.

3. Klimaatsverandering

Met behulp van ecosysteem modellen kunnen we eventueel ook de lange termijn veranderingen in het mariene ecosysteem analyseren, zoals veranderende klimatologische omstandigheden en de bijhorende ecosysteemdiensten. Bijvoorbeeld, de relatie tussen het visbestand en het aantal vis larven die zich succesvol bij de populatie kunnen voegen kan veranderen omdat er een mismatch kan ontstaan tussen het larvale stadium en hun prooi. Verder kan ook de groei van de vis beïnvloed worden wanneer het metabolisme toeneemt als ze een stijgende omgevingstemperatuur ondervinden. Met behulp van de ecosysteemmodellen kunnen we ook het effect van klimaatverandering op de productiviteit onderzoeken. Bovendien kunnen ecosysteemmodellen worden gebruikt om 'wat-als'-scenario's in klimaatverandering te testen en de impact hiervan op het mariene ecosysteem te analyseren. Met behulp van geprojecteerde veranderingen in omgevingsparameters kan de toekomstige toestand van het mariene ecosysteem worden gesimuleerd en voorspeld.

4. Maritieme ruimtelijke ordening

Binnen de ecosysteemmodellen kunnen we ook een ruimtelijke component opnemen. Door deze dimensie toe te voegen wordt het model een betere representatie van het ecosysteem, aangezien het ecosysteem niet alleen evolueert door de tijd maar ook verandert door de ruimte. Aldus kunnen ecosysteemmodellen worden gebruikt om verschillende scenario's in maritieme ruimtelijke planning te testen. Zo kunnen we kijken naar het effect van ruimtelijke sluiting van paai- en broedplaatsen op de visbestanden en de visserijproductiviteit en economische rendabiliteit. Ook kan het effect van lokale veranderingen op het bredere ecosysteem worden onderzocht, zoals mogelijke spill-over effecten als gevolg van de bouw van offshore windturbines.

5. Land en zee interactie

Door de vele estuaria die uitmonden in de Noordzee is er een sterke verbinding tussen het terrestrische en het mariene milieu. Water uit de rivieren transporteert vaak een hoge concentratie aan afvoer mee van het land naar de zee, wat leidt tot nutriëntenbelasting, eutrofiëring en vervuiling. De impact hiervan op het ecosysteem kan ook onderzocht worden met behulp van de ecosysteem modellen.

Potentiële scenario’s

1. Overleving van de bijvangst

Ondanks de grote technologische vooruitgang is het nog steeds onmogelijk voor de visserij om geen bijvangst te vangen naast hun target species. Dit is zeker het geval in de gemengde visserij zoals bijvoorbeeld de Belgische visserij. Overlevingsmodellen worden hierbij vaak gebruikt om te beslissen of bijvangst mee aan land gebracht moet worden of terug in de zee mag gegooid worden. Teruggegooide vis kan overleven en zich terug bij de populatie voegen of kan alsnog sterven en zinken waar het bijdraagt aan de detritus (dood organisch materiaal). Met behulp van ecosysteem modellen kunnen we het effect van het overlevende en niet-overlevende percentage vissen op het visbestand en het gehele ecosysteem onderzoeken.

2. Technische maatregelen in de visserij

Er zijn strenge richtlijnen en regels omtrent de uitrusting en vloot kenmerken. Uitrusting die gegroepeerd zijn in dezelfde categorie kunnen verschillen in hun karakteristieken, met als gevolg dat er verschillen kunnen zijn in hun vangsten, de mortaliteit voor bijvangst soorten en bijvangst percentage. Dit kan verschillende impacts hebben op het visbestand, het gehele ecosysteem en zelfs de rendabiliteit van de visserij sector. Ecosysteem modellen kunnen gebruikt worden of het effect van de verschillende uitrustingen en technische maatregelen te analyseren. Deze analyse kan vervolgens gebruikt worden om een advies te formuleren voor de beleidsmakers bij het updaten van de bestaande richtlijnen en regels.

3. Aquacultuur

Aquacultuur gebeurd tegenwoordig ook meer en meer in de zee. Men maakt zich hierbij echter zorgen over het potentiële effect dat dit kan hebben op de omgeving. Door het implementeren van een aquacultuur scenario in de ecosysteem modellen kunnen we de potentiële effecten hiervan op ecosysteem indicatoren analyseren. Zo kunnen we bijvoorbeeld een maritieme ruimtelijke planning scenario analyseren om te kijken hoe een aquacultuur site, die een bepaald gebied in de zee inneemt, de visserij, biodiversiteit, etc. in het gebied beïnvloed.

4. Offshore windmolenparken

Omdat de vraag naar groene en hernieuwbare energie steeds meer stijgt wordt er meer en meer oppervlakte in de zee toegewezen voor de constructie van offshore windmolenparken. Deze gebieden zijn hierdoor vaak niet meer toegankelijk voor andere activiteiten zoals de visserij en zijn aldus beschermde gebieden. Beleidsmakers kunnen het effect van de constructie van offshore windmolenparken op het ecosysteem nagaan met behulp van maritieme ruimtelijke planning scenario’s in de ecosysteem modellen.

5. Andere

Andere activiteiten, zoals zandwinning, baggeren, recreationele visserij, militaire oefeningen, etc. kunnen ook een effect hebben op het mariene ecosysteem. Dit kan gaan over een directe of indirect impact die eventueel kan voortvloeien doorheen het ecosysteem. Ecosysteem modellen zijn zeer relevant om het indirecte effect van deze activiteiten op het ecosysteem te analyseren.

Rol van ILVO, zowel regionaal als internationaal

Als reactie op de shift die het visserij beheer maakt om het ecosysteem meer in rekening te brengen, is men binnen ILVO gestart met het modelleren van het mariene ecosysteem. ILVO heeft namelijk een jarenlange expertise in het monitoren en beoordelen van single species visbestanden (bv. WGNSSK (ices.dk)). De Belgische visserij is echter van nature een gemengde visserij, waarbij bodemvissen, rondvissen, kraakbeenvissen en schaaldieren worden gevangen. Modellen voor dit soort visserij houden rekening met de volledige reeks aan single species visbestanden om zo advies te geven over multi-species of gemengde visserijen. Een bijkomende uitdaging voor de gemengde visserij zijn de complexe interacties en dynamieken in het mariene milieu. De overgang naar een ecosysteembenadering van de visserij en een volledig op ecosystemen gebaseerd visserijbeheer vereist dat met deze veranderende dynamiek in het mariene ecosysteem rekening gehouden wordt tijdens de beoordelingen van de visbestanden.

Het ecosysteem beïnvloed niet alleen de vissen en de visserij. Er wordt ook een duidelijk terugkoppelingseffect gecreëerd door de impact van de visserij op het ecosysteem. Allesomvattende en regionale beoordelingen van deze interacties waren tot nu toe beperkt en zijn nog niet opgenomen in de algemene werkwijze voor visserij beheer. Mariene ecosysteemmodellen die rekening houden met het effect van de visserij op het mariene ecosysteem en modellen die de terugkoppeling van de ecosysteemdynamieken naar de visserij vastleggen, zijn nodig om te evolueren naar op ecosysteem gebaseerd visserijbeheer. ILVO wil een bijdrage leveren aan deze ontwikkeling en helpt momenteel de richtlijnen van modelontwikkeling te definiëren door deel te nemen aan 3 door de EU gefinancierde Horizon2020-projecten, nl. SEAwise, EcoScope en ILIAD.

Door de ontwikkeling van ecosysteemmodellen kunnen we sneller en nauwkeuriger reageren op ingewikkelde vragen. We zullen nauwkeuriger advies kunnen bieden aan regionale partners, waaronder de Vlaamse overheid, de federale overheidsdienst Volksgezondheid, Veiligheid van de Voedselketen en Leefmilieu, het Ministerie van de Noordzee en de federale overheidsdienst Economie. Naast de beleidsmakers willen we ook diensten en advies verlenen aan de Belgische visserijsector en hun activiteiten in het noordoostelijke deel van de Atlantische Oceaan. Deze omvatten veranderingen in de visdistributie als gevolg van klimaatsverandering, evenals mogelijkheden om de effecten op de zeebodem te verminderen door middel van vistuigwisselingen of het vermijden van gevoelige visgronden. Als ILVO, willen we vanuit onze positie binnen de internationale wetenschappelijke gemeenschap in ICES en bij het Wetenschappelijk, Technisch en Economisch Comité voor de Visserij (STECF) advies verlenen en als dusdanig assisteren bij het verstrekken van op het ecosysteem gebaseerde visserij advies aan haar internationale klanten, waaronder de Europese Commissie (e.g. Common fisheries policy (CFP) en de Marine Strategy Framework Directive, het nieuwe EU Biodiversity Action Plan) en de OSPAR Commissie. Ten slotte zullen deze ontwikkelingen een mogelijkheid bieden om de voordelen van de visserij af te wisselen met de discussiepunten die door milieu-NGO’s naar voren zijn gebracht.