Search

Growth conditions and eco‐engineering effects of vegetation on local conditions in coastal environments have been extensively studied. However, interactions between salt marsh settling, growth, and mortality as a function of hydromorphology and eco‐engineering lack sufficient understanding to forecast morphological development of dynamic systems. We predict salt marsh establishment with an ecomorphodynamic model that accounts for literature‐based seasonal settling and life‐stage‐dependent growth and mortality of a generic salt marsh species. The model was coupled to a calibrated hydromorphodynamic model of an intertidal bar and, on a coarser grid, to the entire Western Scheldt estuary. To quantify the importance of eco‐engineering effects we compared the dynamic model results to a static model approach. The ecomorphodynamic model reproduces spatial pattern, cover, and growth trends over 15 years. The modeled vegetation cover emerges from the combination of a positive and a new negative eco‐engineering effect: vegetation reduces tidal flow strength facilitating plant survival while the developing salt marsh increases the hydroperiod, which limits large‐scale marsh expansion. The reproduced spatial gradient in vegetation density by our model is strongly correlated to their life‐stages, which underlines the importance of age‐dependence when modeling vegetation and for predictions of the stability of the marsh. Upscaling of the model to the entire estuary on a coarser grid gives implications for grid size‐dependent modeling of hydrodynamics and vegetation. In comparison with static model results, the eco‐engineering effects reduce vegetation cover, showing the importance of vegetation dynamics for predictions of salt marsh growth.

In de Balans van de Leefomgeving brengt het PBL tweejaarlijks in beeld hoe de leefomgeving in Nederland ervoor staat. In de voorliggende studie gaan we dieper in op het thema ‘Natuur en biodiversiteit’, onderdeel van het thema ‘Landbouw, voedsel en natuur’ van de Balans van 2020. We plaatsen het Nederlandse natuurbeleid in een internationale context. De biodiversi-teitsstrategieën van het mondiale Verdrag inzake Biologische Diversiteit van de Verenigde Naties (Convention on Biological Diversity, CBD) en die van de Europese Unie lopen in 2020 af en voorbereidingen zijn gaande om de plannen te actualiseren voor de periode tot 2030.

River systems are amongst the most dynamic and productive ecosystems in the world and provide habitats for numerous fluvial species. River flow and river shape determine the conditions that affect plant growth and survival. In turn, riparian plants can actively influence river flow and sedimentation and erosion processes, a process called ‘ecosystem-engineering’. These continuous interactions create dynamic landscape patterns with a heterogeneous habitat mosaic. In many rivers, natural dynamics have been altered by the construction of dams, fixation of river banks and by indirect pressures such as climate change and alien invasive species. We need more understanding of how natural interactions among plants, water flow and sediment produce river landscapes, and predictive models that simulate these processes to design management plans and to predict effects of ecological restoration. Therefore, this study aimed at better understanding of emergent patterns in vegetation and fluvial morphology arising from the interaction between hydro-morphological processes and eco-engineering species and how they affect habitat suitability of other species. To study how river landscapes develop as a product of plant-river interactions, a model was developed that simulates colonisation, growth and death for eco-engineering plant species with life-stage specific characteristics. River discharge and river morphology dictate where vegetation colonizes, and survival is determined by flooding, desiccation, uprooting, burial and scour. The vegetation interacts through hydraulic resistance with the hydro-morphodynamic processes modelled in Delft3D-FLOW. This combined model is the first that is able to simulate long-term interactions between detailed hydro-morphodynamics and detailed vegetation processes. The model produces natural patterns in fluvial morphodynamics and vegetation with realistic vegetation age distribution across the floodplain. Moreover, it simulates sustained long-term meandering dynamics due to conversions from channel to floodplain and vice versa, as opposed to models with static vegetation or without vegetation. Simulation results demonstrate that river landscapes are sensitive to vegetation properties such as settlement conditions, density, growth and survival conditions. When the river system is under pressure, the native riparian vegetation cover, river morphodynamics and the resulting habitat mosaic change. After introduction of invasive alien plant species in the model, native riparian vegetation becomes outcompeted when the invaders are abundant, but facilitated when the invaders are less abundant. Seasonal plant characteristics strongly affect water levels and sediment transport, depending on season. Dams and climate change affect vegetation and river dynamics by altering the natural flow regime. Scenarios with climatic drying and dams show a reduction in riparian vegetation cover and a shift of vegetation ranges across the floodplain. Higher vegetation covers arise when extreme events in high and low flows increase. Fluvial species are most substantially affected when the flow timing mismatched with critical life-history events. Combinations of multiple flow alteration pressures and natural flow regime restoration have complex nonlinear effects due to multiple adaptation timescales. The new understanding and the model reported in this thesis will allow us to study biogeomorphological interactions, and identify and test river management strategies and river restoration plans to help increase or maintain the ecological value of rivers and their floodplains.

Invasive alien plant species negatively impact native plant communities by out-competing species or changing abiotic and biotic conditions in their introduced range. River systems are especially vulnerable to biological invasions, because waterways can function as invasion corridors. Understanding interactions of invasive and native species and their combined effects on river dynamics is essential for developing cost-effective management strategies. However, numerical models for simulating long-term effects of these processes are lacking. This paper investigates how an invasive alien plant species affects native riparian vegetation and hydro-morphodynamics. A morphodynamic model has been coupled to a dynamic vegetation model that predicts establishment, growth and mortality of riparian trees. We introduced an invasive alien species with life-history traits based on Japanese Knotweed (Fallopia japonica), and investigated effects of low- and high propagule pressure on invasion speed, native vegetation and hydro-morphodynamic processes. Results show that high propagule pressure leads to a decline in native species cover due to competition and the creation of unfavorable native colonization sites. With low propagule pressure the invader facilitates native seedling survival by creating favorable hydro-morphodynamic conditions at colonization sites. With high invader abundance, water levels are raised and sediment transport is reduced during the growing season. In winter, when the above-ground invader biomass is gone, results are reversed and the floodplain is more prone to erosion. Invasion effects thus depend on seasonal above- and below ground dynamic vegetation properties and persistence of the invader, on the characteristics of native species it replaces, and the combined interactions with hydro-morphodynamics.

Riparian vegetation actively interacts with fluvial systems affecting river hydrodynamics, morphodynamics and groundwater. These interactions can be coupled because both vegetation and hydromorphology (i.e. the combined scientific study of hydrology and fluvial geomorphology) involve dynamic processes with similar temporal and spatial scales. To predict and assess the consequences of restoration measures, maintenance operations or human pressures in rivers, managers and planners may wish to model these interactions considering the different and interdisciplinary implications in the fields of ecology, geomorphology and hydrology. In this paper, we review models that are currently available and that incorporate the processes that relate riparian vegetation to hydromorphology. The models that are considered include those emphasizing hydraulic-geomorphological processes (such as flow resistance, sediment transport and bank dynamics) as well as those emphasizing ecological processes (seed dispersal, plant survival, growth, succession and mortality). Models interpreting the coupled evolution between riparian vegetation and river morphology and groundwater are also presented. The aim is to provide an overview of current modelling capabilities and limitations and to identify future modelling challenges.

PBL Netherlands Environmental Assessment Agency has conducted a study into the potential impact of certified sustainable production on natural capital and the related ecosystem goods and services. Forests are a well-known example of natural capital; they are valuable to society, among other things because they store large amounts of carbon. The performed cost-benefit analyses show that certified resource production has several societal benefits, such as reductions in environmental pollution, soil erosion and health damage. However, for resource producers, the financial returns of more sustainable production methods are often limited. The uneven distribution of costs and benefits over public and private actors forms a barrier to any further scale up of sustainable production. Thus, there is a need for additional solutions, besides certifying trade to help conserve ecosystems elsewhere in the world.

Modelling vegetation and morphodynamics is often one-way traffic that either takes into account the effect of vegetation on morphodynamics or vice versa. The few models that do incorporate an interaction have until now represented vegetation as cylinders causing hydraulic resistance that do not change over time. We coupled a morphodynamic model to a dynamic vegetation model, tested two vegetation scenarios with different functional trait sets and compared them to a control scenario without vegetation. Vegetation was modelled as either static softwood forest or dynamic riparian trees of different age, dimensions, density, settling conditions and flooding/desiccation tolerances. Results show that vegetation restricts lateral migration and static vegetation also restricts longitudinal migration. Dynamic vegetation results in more realistic vegetation patterns and fluvial morphology than static vegetation. This shows the importance of including dynamic vegetation in morphodynamic models.

In dit rapport analyseert het PBL de effecten van de landbouw op de leefomgeving, evenals, in bredere zin, de voortgang van de verduurzaming van het voedselsysteem. We evalueren bovendien de effectiviteit van het Nederlandse overheidsbeleid als het erom gaat die effecten te verminderen. We beschrijven de belangrijkste ontwikkelingen op dit gebied in de afgelopen twee jaar, en bouwen daarbij voort op de analyse van de verduurzaming van het voedselsysteem in de vorige Balans van de Leefomgeving en het rapport De macht van het menu (PBL 2013a) maar leggen meer nadruk op de effecten voor de fysieke leefomgeving binnen Nederland.

In de PBL-Beleidsstudie Natuurlijk Kapitaal, toestand, trends en perspectief, schetsen we in zes cases hoe economische sectoren omgaan met het zogeheten natuurlijk kapitaal. Voor deze cases kozen we de economische sectoren waarop het beleid zich specifiek richt: de internationale houtketen, de landbouw en de visserij. Daarnaast voerden we casestudies uit naar sectoren die in beleidsnota’s genoemd worden in relatie tot het streven synergie te realiseren tussen natuurbehoud en economie: het waterbeheer en de recreatiesector. In de PBL-beleidsstudie rapporteren we de belangrijkste conclusies van deze casestudies. De achtergronden van de analyses bundelen we in dit WOt-technical report. Trefwoorden: natuurlijk kapitaal, ecosysteemdiensten

Keuzes nodig bij invulling nieuw beleidsconcept natuurlijk kapitaal Het kabinet introduceert met natuurlijk kapitaal een beleidsconcept waarin de baten van natuur centraal staan. Om het beoogde behoud en duurzaam gebruik van natuurlijk kapitaal te realiseren is het nodig dat het kabinet aangeeft welke keuzes het hierin wil maken. Omvang van een aantal Nederlandse ecosysteemdiensten gedaald Het aanbod van enkele diensten die het natuurlijk kapitaal in Nederland levert, nam de afgelopen jaren af. Dit geldt voor de voorziening van drinkwater, gebruik van niet-drinkwater in bijvoorbeeld landbouw en industrie, bodemvruchtbaarheid, koolstofvastlegging en plaagonderdrukking. Dit blijkt uit de eerste resultaten van de ‘Graadmeter goederen en diensten uit ecosystemen’, die het PBL in deze balans presenteert. Het kabinet wil de Nederlandse ecosysteemdiensten in kaart brengen om ze een volwaardige plaats te geven in de afwegingen van overheden en bedrijven. Daar kan deze graadmeter bij helpen. Nederlandse economie is afhankelijk van natuurlijk kapitaal in buitenland De Nederlandse economie gebruikt veel grondstoffen uit ecosystemen buiten Nederland. Dat maakt de Nederlandse economie afhankelijk van natuurlijke systemen buiten Nederland en tegelijkertijd medeverantwoordelijk voor de wereldwijde aantasting ervan. Een voorhoede van bedrijven maakt zich zorgen over deze afhankelijkheid en erkent haar verantwoordelijkheid, maar vraagt de overheid aan te geven waar het met verduurzaming heen wil en een gelijk speelveld te creëren. Natuurbeleid werpt vruchten af, maar er is nog veel te doen Het tot nu toe uitgevoerde natuurbeleid begint vruchten af te werpen. Planten en dieren profiteren van het herstel, het beheer en de ontwikkeling van de natuur. Het aantal planten en dieren op de Rode Lijsten van bedreigde soorten neemt af, evenals de mate waarin zij worden bedreigd. De staat van instandhouding van veel soorten en habitats is echter nog onvoldoende om de doelstellingen van de Vogel- en Habitatrichtlijn te kunnen realiseren. Ook als de plannen voor het Natuurnetwerk Nederland in 2027 zijn gerealiseerd, zal het niet lukken deze doelstellingen volledig te halen. Ambitie voor verduurzaming landbouw ruimtelijk specificeren De generieke ambitie tot verduurzaming van de landbouw zou ruimtelijk specifiek kunnen worden uitgewerkt. Dan kunnen ecosysteemdiensten worden geleverd op de plaats waar er vraag naar is en kan de landbouw zich elders blijven concentreren op de voedselproductie. De intensiteit waarmee de landbouw natuurlijk kapitaal in Nederland gebruikt, beperkt immers de mogelijkheden om het voor iets anders te benutten dan voedselproductie. En meer ruimte voor andere ecosysteemdiensten, zoals waterberging of recreatie, zal vaak ten koste gaan van die voedselproductie. Innovatiebeleid inzetten om ambities natuurlijk kapitaal te verwezenlijken Een meer duurzame benutting van natuurlijk kapitaal vraagt om innovatie van bijvoorbeeld productieprocessen. Het innovatiebeleid is nog maar beperkt toegespitst op een duurzame benutting van natuurlijk kapitaal. Het zou bovendien meer gebruik kunnen maken van de ervaringskennis van voorlopers op dit gebied, door in te zetten op de vorming van netwerken waarin kennisinstellingen, producenten, ketenpartijen en ngo’s kennis en ervaring kunnen delen. Particuliere financiering van natuurlijk kapitaal komt niet vanzelf tot stand Het kabinet verwacht dat burgers en bedrijven die baat hebben bij natuurlijk kapitaal, er in zullen willen investeren om dit in stand te houden. In de praktijk blijkt dat echter nog nauwelijks te gebeuren. Dat komt deels door gewenning aan de ‘gratis’ beschikbaarheid van natuurlijk kapitaal, maar ook doordat het niet mogelijk is degenen die niet meebetalen aan het behoud uit te sluiten van het profijt ervan.

To meet the global demand for wood the old forest management module of the IMAGE integrated assessment model (Bouwman et al. 2006) only applied clear felling. As a consequence in whole gird cells the forest was completely harvested. In reality, however, there many different ways to produce wood, ranging from selective logging to clear felling and forestry plantations. Each of these logging systems will have different effects on the area needed for wood production and impact on remaining forest and diversity patterns. The global biodiversity model GLOBIO (Alkemade et al. 2009), which is coupled to the IMAGE model, however, needs more precise information on area needed and differentiates in impact of different forest management types. In this report an overview is given of different forest management types (clear felling, selective felling, reduced impact logging and forest plantations) and the associated wood production and harvest losses on an area base in different climate zones (boreal, temperate and tropical). The data were collected form scientific and grey literature for a sample of 20 important wood producing countries across most world regions that are distinguished within the IMAGE model. Together these example countries covered 81.5% of the global industrial round wood production in 2005.

Mondiale ecosystemen staan zwaar onder druk. Het beschermen van waardevolle natuurgebieden is niet voldoende om de afname van de biodiversiteit te verminderen, maar blijft wel noodzakelijk. Om het tempo van het biodiversiteitverlies fors af te remmen, zijn structurele veranderingen in consumptie en productie nodig. Er valt veel winst te behalen bij vermindering van de vleesconsumptie. Daarnaast zijn vooral in de land- en bosbouw, visserij en energievoorziening veranderingen nodig. Het Planbureau identificeert nieuwe strategieën voor VN-top in Nagoya

In deze studie wordt de mogelijke invloed van dieetveranderingen op de kosten van ambitieuze klimaatdoelstellingen verkend. Doel van de studie is uitsluitend om in te schatten wat de wereldwijde bijdrage van dieetverandering kan zijn. De vleesconsumptie wordt aangepast in vier varianten van dieetverandering: GeenHerkauwers (geen vlees van herkauwers), GeenVlees (geheel geen vlees), GeenDierproducten (geen enkel dierlijk product) en WilettDieet (een 'gezond' dieet). Hiervoor wordt het geïntegreerde model IMAGE (Integrated Model to Assess the Global Environment) gebruikt. Ook worden resultaten voor landgebruik en biodiversiteit gegeven

This study provides a comprehensive assessment of global biomass potential estimates, focusing on the various factors affecting these potentials, such as food supplies, water use, biodiversity, energy demands and agro-economics. In addition, a number of studies analysing GHG balances of bioenergy are discussed. After an extensive inventory of recent studies in the different areas (food, water, biodiversity, agro-economics and energy demand); this study integrates the complicated linkages between the various factors, quantifying the consequences of the linkages and knowledge found in the inventory within the limits of the presently available models. The results are translated into an overview of the uncertainties in biomass resource potential estimates and summarises the available knowledge and knowledge gaps. This analysis leads to policy relevant recommendations for sustainable biomass use in the future including R&D needs. Social, legal and institutional aspects of biomass production and use ¿ although of large political relevance ¿ have not been part of this study. Including these aspects might reduce the available biomass potentials compared to technical estimates discussed in this study

This Supporting Document contains the result of the inventory phase of the study: ¿Biomass Assessment: Assessment of global biomass potentials and their links to food, water, biodiversity, energy demand and materials¿. The study was commissioned and supported by the Netherlands Research Program on Climate Change (NRP-CC), subprogram Scientific Assessment and Policy Analysis (WAB).

A scenario study from 2000 to 2050 has been performed (by Natuur en Milieuplanbureau, UNEP and WCMC) to explore the effects of future economic, demographic and technical developments on environmental pressures and global biodiversity. Policy options that affect global biodiversity were analysed on their contribution to the 2010 biodiversity targets agreed upon under the Convention on Biological Diversity (CBD). The mean species abundance of natural occurring species was used as indicator for biodiversity. To analyse the economic and environmental consequences of changes in global drivers and policies, we developed a global economic-biophysical framework by combining the extended GTAP model (Van Meijl et al., 2005) with the IMAGE model (Alcamo et al., 1998; IMAGE Team, 2001).