Wat doen hogere temperaturen, vervuiling en andere veranderingen in de omgeving met de biodiversiteit? Om daar achter te komen, ontwikkelden wetenschappers een ’tijdmachine’. En niet om mee naar de toekomst te vliegen, maar om een kijkje te nemen in het verleden. Wat ze zagen, was weinig geruststellend.
Voor deze zogenaamde tijdmachine gebruikten Duitse en Britse wetenschappers sedimenten van de bodem van een meer in Denemarken. Zo ontstond een honderd jaar oude bibliotheek met daarin alle informatie over biodiversiteit, chemische vervuiling en klimaatverandering.
Perfect experiment
De veranderingen van de waterkwaliteit in dit meer waren al lange tijd goed vastgelegd, waardoor het een perfect natuurlijk experiment vormde om de tijdmachine voor biodiversiteit te testen. De sedimenten lieten heel mooi zien wat er in de loop der tijd in het meer veranderde vanaf de zuivere schone omgeving aan het begin van de industriële revolutie tot nu.
De onderzoekers gebruikten genetisch materiaal dat dieren, planten en bacteriën in de sedimenten hebben achtergelaten om de hele zoetwatergemeenschap in kaart te brengen. Met hulp van AI analyseerden ze de informatie in combinatie met klimaat- en vervuilingscijfers om te achterhalen hoe het enorme verlies aan soorten in het meer kan worden verklaard.
Terug in de tijd
“We namen sedimenten uit de bodem van het meer en gebruikten biologische gegevens in het sediment als een tijdmachine: zo konden we terug in de tijd gaan om een gedetailleerd beeld te schetsen van de biodiversiteit in de afgelopen eeuw in een resolutie van een jaar. Door de biologische data te combineren met vervuilingsniveaus en gegevens over klimaatverandering konden we de factoren identificeren die de grootste impact hebben gehad op de biodiversiteit”, legt hoofdonderzoeker Luisa Orsini uit van de University of Birmingham.
Het onderzoek is er op gericht om de biodiversiteit te kunnen beschermen. “Het is echter niet realistisch om iedere soort te beschermen zonder dat het impact heeft op het leven van mensen, maar met hulp van AI kunnen we prioriteit geven aan het behoud van soorten die bijzonder nuttig zijn voor het ecosysteem. Tegelijkertijd kunnen we de grootste vervuilers identificeren en regelgeving stimuleren om de uitstoot van chemische stoffen tegen te gaan die de grootste negatieve effecten hebben. Dat kan ons niet alleen helpen om de biodiversiteit te behouden die er nu nog is, maar mogelijk ook het herstel ervan bevorderen. Biodiversiteit ondersteunt vele ecosystemen, waar we allemaal voordeel van hebben”, aldus de onderzoeker.
Toch herstel
Bestrijdingsmiddelen, zoals insecticiden en fungiciden, samen met een temperatuurstijging van 1,2 tot 1,5 graden Celsius veroorzaakten de meeste schade aan de biodiversiteit. Opmerkelijk genoeg, toonde het DNA in de sedimenten aan dat het meer de afgelopen twintig jaar begon te herstellen. De waterkwaliteit verbeterde doordat de grond om het meer minder voor landbouw is gebruikt. Toch is de biodiversiteit nog lang niet op het oude niveau.
“Het verlies aan biodiversiteit veroorzaakt door vervuiling en de hogere watertemperatuur is mogelijk onomkeerbaar. De soorten die honderd jaar geleden in het meer zijn gevonden maar nu verdwenen zijn, zullen niet allemaal terugkeren. Het is onmogelijk om het meer te herstellen in zijn oorspronkelijke staat, ook al is er nu sprake van enig herstel. Dit onderzoek toont aan dat als we er niet in slagen om de biodiversiteit te beschermen veel ervan mogelijk voor altijd verloren is”, klinkt het.
Toekomst voorspellen
Maar de tijdmachine van de onderzoekers kan ook bijdragen aan het voorspellen van de toekomst. “Door te leren uit het verleden kunnen onze modellen helpen om het waarschijnlijke verlies aan biodiversiteit te voorspellen als we doorgaan zoals nu of overgaan op andere klimaatscenario’s. We hebben de waarde gedemonstreerd van op AI gebaseerde methodes om het verlies aan biodiversiteit in het verleden te verklaren. Als er nieuwe data beschikbaar komen, kunnen AI-modellen onze voorspellingen nog verder verbeteren”, aldus onderzoeker Jiarui Zhou van de University of Birmingham.
Dit onderzoek was eigenlijk een experiment om de ‘tijdmachine’ te testen. Nu die zo succesvol blijkt, willen de onderzoekers veel meer meren gaan bestuderen in Engeland en Wales. Zo kunnen ze zien of er patronen ontstaan en vervuiling en klimaatverandering overal gelijksoortige gevolgen hebben voor de biodiversiteit in meren.
