Waterplanten

Inleiding

Waterdiepte en troebelheid bepalen in belangrijke mate of waterplanten aanwezig zijn. Aan de hand van de diepte verdeling en de helderheid van het meer kan een goede schatting gemaakt worden van de potentiële verspreiding van de waterplanten. Ondiepe delen zullen eerder begroeid raken dan diepe delen. Verder kan de limiterende rol van strijklengte, sedimenttype en de zaadbank in de ontwikkeling van waterplanten bepaald worden. Deze factoren kunnen verklaren waarom waterplanten soms afwezig zijn ondanks een goed lichtklimaat.

Interpretatie
De kans is klein dat het berekende potentiële oppervlak voor waterplanten kleiner is dan het werkelijk gekoloniseerde oppervlak (bereken).. Als dit wel zo is, is waarschijnlijk de inschatting van de troebelheid niet goed, doordat er bijvoorbeeld grote ruimtelijke verschillen zijn binnen het meer.

Als het berekende potentiële oppervlak groter is dan in werkelijkheid, dan limiteren andere factoren dan het lichtklimaat de groei van waterplanten. De met behulp van de sedimentsterkte en strijklengte of met behulp van de omvang van de zaadbank en troebelheid berekende kans op waterplanten geeft inzicht in óf en hoe sterk deze factoren van belang zijn (bereken). Een kleine kans op waterplanten bij een gegeven omvang van de zaadbank geeft aan dat de zaadbank de ontwikkeling van waterplanten belemmert of in ieder geval vertraagt. De berekende kansen worden weergegeven voor verschillende waterdiepte klassen, zodat zichtbaar wordt waar de grootste problemen te verwachten zijn. Het uitzetten van zaden kan dan een zinvolle maatregel zijn. Wanneer de berekende kans op basis van sedimentsterkte en strijklengte klein is, is dat een indicatie dat waterplanten veel hinder ondervinden van golfwerking door afbreken of ontworteling. Zinvolle maatregelen zijn dan het terugbrengen van de golfwerking door compartimentering of bij een slappe bodem het baggeren van de bodem, waardoor de bodem sterker wordt.

Als het potentiële oppervlak ongeveer gelijk is aan de gemeten waarde dan wordt eventuele verdere ontwikkeling van waterplanten gelimiteerd door de water troebelheid. Als de gewenste hoeveelheid dan bijvoorbeeld groter is dan de werkelijke hoeveelheid dan is het zinvol maatregelen te treffen die de helderheid vergroten of het waterpeil verlagen (overzicht). Het is ook in dit geval raadzaam de nadere analyse met de sedimentsterkte en de zaadbank uit te voeren. Zo kan van tevoren goed ingeschat worden wat de kansen voor waterplanten zijn als het water helderder wordt.

Achterliggende formules en theorieën
Bepaling potentiëel oppervlak

Op basis van de waterdiepte en de troebelheid van het water (door algen en door overige deeltjes en stoffen) kan eenvoudig worden berekend in welk deel van het meer voldoende licht aanwezig is voor waterplanten. Deze grens is met behulp van twee verschillende methoden bepaald:

• het groeimodel Charisma (Van Nes et al., 2002)
• empirische relatie tussen waterhelderheid en maximaal gekoloniseerde waterdiepte van twee type waterplanten (Middelboe en Markager, 1997), waarbij nog kleine aanpassingen zijn uitgevoerd met Nederlands data.

Op basis van beide methoden zijn is de coëfficiënt a van de volgende vergelijking bepaald:

(1) K*Z = A

Waarin k de troebelheid in M-1 voorstelt, Z de waterdiepte in m en a de te bepalen regressie coëfficiënt. De beste lijn bleek te zijn als A = 4,2 met een R2 van 0,98. (zie figuur 1). Voor de geteste range en verschillende formules lagen alle waarden tussen de 3 en de 5 om een idee te geven van de spreiding.

Figuur 1. Grens waarboven waterplanten bij verschillende waterdieptes en troebelheid niet meer voorkomen. De grens is bepaald met verschillende methoden, waaruit met regressie analyse de beste lijn is bepaald (K*Z=4,2). Tevens is aangeven welke groeivormen zijn te verwachten.

Vervolgens wordt per klasse-maximum van de waterdiepte verdeling en de (gegeven of berekende) troebelheid het oppervlak bepaald waarop waterplanten potentieel kunnen voorkomen. Het oppervlak wordt gesommeerd over alle klassen. De verdeling van het areaal, of er bodembedekkende planten (‘kranswiertype’) komen of planten met bladeren aan het wateroppervlak (‘fonteinkruid type’), is met Charisma bepaald. Het omslag punt in dominantie blijkt ergens in de buurt te liggen van de lijn:

(2) K= 0,7 + 0,7*Z

Deze grens moet als indicatief worden beschouwd, want kan ook door vele andere factoren worden bepaald.

Rol zaadbank
De rol van de zaadbank wordt tegelijkertijd beschouwd met de lichtbeschikbaarheid op basis van een logistisch regressiemodel gecalibreerd op een vijftal Nederlandse meren op totaal 143 bemonsteringslocaties (Van den Berg et al., submitted).

(3) Kans op waterplanten = exp(0.116 *%l * ZB-0.99)/1+ exp(0.116 *%l * ZB-0.99)

Waarbij ZB de biomassa van de zaadbank voorstelt (g m-2) en %l de lichthoeveelheid voorstelt als het percentage van het wateroppervlak. Deze lichthoeveelheid kan worden berekend met:

(4) %l = 100 * E-Z*K

waarin de 100 als de correctie voor het percentage staat, Z voor de waterdiepte (M) en K voor de troebelheid (M-1).

Rol sediment en golfslag
De rol van sediment wordt tegelijkertijd beoordeeld met de strijklengte en de waterdiepte. De rekenregels zijn overgenomen van Schutten et al., 2000. De regels zijn gebaseerd op experimentele data van sterkte van de plant, sterkte van de bodem en de krachten die onder water optreden. De formules zijn gedeeltelijk gevalideerd op het voorkomen in het veld in het meren gebied in Zuid-Oost Engeland (The Broads). De regels voorspellen een windsnelheid waarop waterplanten afbreken of ontwortelen. De regels zijn indicatief omdat de regels van 1 soort zijn gebruikt en de windfrequentie verdeling van Engeland is gebruikt.

Voor het afbreken geldt een kritische windsnelheid (Vbreek) van:

(5) Vbreek= 81.09 - Z*11,55 + ln(F)*-4,78

waarin Z de waterdiepte (M) en F de strijklengte in M is.

Voor ontwortelen of kiemplanten van waterplanten ontworteld raken geldt:

(6) Vlos= 13.7 - 0.0067*F + 6,35*Z - 0.002*F*Z + 6.0*S

waarin F de strijklengte (M), Z de waterdiepte (M) en S de sedimentsterkte voorstelt (N M-2).

Voor deze handleiding is de laagste van deze twee windsnelheden als kritische windsnelheid beschouwd. Om te bekijken of waterplanten met die kritische windsnelheid een kans maken staat hieronder in tabel 1 de frequentie van potentiele windsnelheid - cumulatief relatief - voor de locatie De Bilt vermeld.

Tabel 1. Frequentie van potentiele windsnelheid - Cumulatief relatief
Locatie: De Bilt, periode: jaar, middeling over de jaren 1971 - 2000. (Bron: website KNMI.)

Voor de sedimentsterkte kunnen de volgende waarden aangehouden worden.

Tabel 2. Sedimentsterkte voor verschillende soorten sediment.