Onderzoeksgroep

Ecosysteembeheer

Expertise

Willem-Jan Emsens is eco-hydroloog, vegetatiekundige, restauratie-ecoloog en biogeochemicus. Hij onderzoekt de onderlinge relaties tussen vegetatie, biogeochemie en microbiële gemeenschappen, waarbij hij zich voornamelijk richt op het doorgronden van het functioneren van natuurlijke (meestal voedselarme) en soortenrijke ecosystemen. Kernvraag is of (en hoe) sterk gedegradeerde ecosystemen weer te herstellen zijn. Centraal in zijn onderzoek staan soortenrijke graslanden en (vooral) moerassen en venen: zijn PhD dissertatie handelde over het herstel van kleine zeggenvegetatie in gedegradeerde ijzerrijke laagvenen. Zijn onderzoekslijn en -methodologie is grotendeels gestoeld op het idee dat ecosysteemfunctioneren niet te doorgronden is op basis van slechts één wetenschappelijke discipline, of door de studie van één soortgroep. Zijn onderzoek heeft daarom doorgaans een sterk interdisciplinair en meerlagig karakter: er wordt gebruik gemaakt van diverse methoden afkomstig uit verschillende takken van de wetenschap (bv. hydrochemie, bodemkunde, vegetatiekunde, microbiologie (NGS), zoologie, enz.). Op dit moment bestudeert hij o.a. microbiële gemeenschappen in ongestoorde, gedraineerde en vernatte laagvenen doorheen Europa in het kader van een BiodivERsa en FWO project, waarin hij de interacties tussen microbiële gemeenschappen, functionele vegetatie-eigenschappen, stikstofdepositie en de emissie van broeikasgassen (CO2 en CH4) onderzoekt.

Broeikasgasemissies uit vernatte en geëutrofieerde laagvenen: van koolstofopslag naar -vrijgave? 01/10/2019 - 30/09/2022

Abstract

Laagvenen zijn voedselarme moerassen met actieve accumulatie van organisch materiaal (veen), en vormen belangrijke reservoirs voor het broeikasgas koolstofdioxide (CO2). Veenvorming vereist een permanent waterverzadigde omgeving, wat gepaard gaat met een lage microbiële activiteit. Op dit moment bestaan er nog maar weinig ongerepte laagvenen, en de meerderheid is sterk gedraineerd. Drainage leidt tot de uitstoot van CO2 en het vrijkomen van voedingsstoffen door een versnelde veenafbraak, wat tevens gepaard gaat met veranderingen in vegetatie en in microbiële gemeenschappen. Daarbovenop worden venen in toenemende mate bedreigd door stikstofverrijking, wat eveneens actieve veenvorming kan belemmeren en mogelijk de productie van andere broeikasgassen zoals methaan (CH4) en distikstofoxide (N2O) kan stimuleren. Het is onwaarschijnlijk dat gedegradeerde laagvenen snel hersteld kunnen worden door de waterstanden opnieuw te verhogen: het lijkt er op dat vernatte venen omslaan naar voedselrijke moerassen zonder actieve veenaccumulatie. In dit project onderzoeken we de invloed van veranderingen in hydrologie, stikstofbeschikbaarheid, vegetatie en microbiële gemeenschappen op broeikasgasemissies uit laagvenen. We hypothetiseren dat drainage en stikstofverrijking leiden tot een versnelde uitstoot van broeikasgassen, en dat vernatting onvoldoende effectief is om deze veranderingen binnen een redelijk termijn om te keren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Graslandherstel door bodeminoculatie: interacties met omgevingsfilters en prioriteitseffecten. 01/04/2020 - 31/03/2021

Abstract

De meerderheid van de voorheen voedselarme graslanden in West-Europa is inmiddels geëutrofieerd en gedegradeerd door intensief menselijk landgebruik, wat heeft geleid tot een afname in biodiversiteit. Het herstel van de originele voedselarme omstandigheden is een eerste stap in ecologisch graslandherstel. Hoewel dergelijk abiotisch herstel vaak op termijn mogelijk is, blijven veel graslanden hangen in een schijnbaar stabiele en soortenarme toestand. Waarschijnlijk zijn dus niet alleen abiotische filters van belang voor de ontwikkeling van een ecosysteem: een beperkte verbreidingscapaciteit van flora en microbiota is mogelijk een bijkomend knelpunt. In dit project gebruiken wij de faciliteiten van een bestaand en grootschalig veldexperiment om te onderzoeken of graslandherstel gestuurd en versneld kan worden door maaiseloverdracht en door inoculatie van bodemfragmenten die zijn verzameld in een oud en soortenrijk donorgrasland (= "bodeminoculatie"). We combineren hierbij de nieuwste technieken uit de moleculaire, biogeochemische en vegetatiekundige wetenschappen. Centrale vragen zijn of bodeminoculatie een effect heeft op de ontwikkeling van de graslandvegetatie door het ontstaan van ondergrondse -potentieel cruciale- netwerken tussen schimmels en vegetatie, en of de uitkomst van bodeminoculatie afhankelijk is van bodemchemische eigenschappen en van experimentele behandelingen waaronder het afschrapen van de bestaande grasmat. Onze interdisciplinaire aanpak laat ons toe om te evalueren of, hoe, en via welke mechanismen de ontwikkeling van een ecosysteem gestuurd kan worden middels actieve manipulatie van de microbiële bodemgemeenschap.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Ontwikkelingsmogelijkheden voor heischrale graslanden op geselecteerde percelen in Landschap de Liereman. 13/03/2020 - 31/12/2020

Abstract

De centrale vraagstelling in dit onderzoek is of de ontwikkeling van de microbiële gemeenschap in soortenarme graslanden in natuurreservaat "de Liereman" gestuurd kan worden door het inbrengen van plagsel dat verzameld is in soortenrijke en goed-ontwikkelde referentiegraslanden ("bodeminoculatie"). We maken hierbij gebruik van state-of-the-art moleculaire technieken zoals metabarcoding en qPCR.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

IJzer-gestuurde catastrofale omschakelingen in laagveen: positieve terugkoppelingen en fytotoxiciteit. 01/10/2015 - 30/09/2017

Abstract

Ondanks een toenemende vernatting van gedegradeerde laagvenen, in het kader van natuurherstel en koolstofvastlegging, blijven gewenste resultaten vaak achterwege. Dit project is gebaseerd op fundamenteel onderzoek naar terugkoppelingsmechanismen in veenbodems na degradatie, die voorkomen dat het systeem weer omslaat naar de initiële staat. De nadruk in dit onderzoek ligt op de rol van waterdynamiek, ijzerchemie en-toxiciteit, en vegetatie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

IJzer-gestuurde catastrofale veranderingen in venen: terugkoppelingsmechanismen en toxiciteit. 01/10/2013 - 30/09/2015

Abstract

Ondanks een toenemende vernatting van gedegradeerde laagvenen, in het kader van natuurherstel en koolstofvastlegging, blijven gewenste resultaten vaak achterwege. Dit project is gebaseerd op fundamenteel onderzoek naar terugkoppelingsmechanismen in veenbodems na degradatie, die voorkomen dat het systeem weer omslaat naar de initiële staat. De nadruk in dit onderzoek ligt op de rol van waterdynamiek, ijzerchemie en-toxiciteit, en vegetatie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Catastrofale omschakelingen gestuurd door biogeochemische processen: terugkoppelingsmechanismen in organische bodems. 01/10/2012 - 30/09/2013

Abstract

Ondanks een toenemende vernatting van gedegradeerde laagvenen, in het kader van natuurherstel en koolstofvastlegging, blijven gewenste resultaten vaak achterwege. Dit project is gebaseerd op fundamenteel onderzoek naar terugkoppelingsmechanismen in veenbodems na degradatie, die voorkomen dat het systeem weer omslaat naar de initiële staat. De nadruk in dit onderzoek ligt op de rol van waterdynamiek, ijzerchemie en-toxiciteit, en vegetatie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)