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Junge Dünen wachsen auf Kosten kleinerer Nachbarn
Junge Küstendünen entwickeln keine gleichmäßig verteilten Größen, sondern vergröbern sich mit der Zeit. Langzeitdaten von der niederländischen Küste zeigen, dass dicht bewachsene Bereiche überproportional Sand festhalten, während kleinere Dünen zurückbleiben oder verschwinden. Das Muster entspricht einer physikalischen Phasentrennung und erklärt, warum lokale Schäden nach Überschreiten eines Schwellenwerts bestehen bleiben können, obwohl das Dünengebiet insgesamt widerstandsfähig ist.
Utrecht (Niederlande). Küstendünen sind keine starren Sandwälle. Wind und Vegetation verschieben Sand fortlaufend, während Strandhafer ihn mit seinen Halmen festhält. Für einen Küstenschutz, der natürliche Prozesse nutzen soll, ist deshalb entscheidend, wie sich viele einzelne bewachsene Sandflächen gemeinsam zu einer Dünenlandschaft entwickeln.
Bei vielen selbstorganisierten Ökosystemen entstehen regelmäßige Flecken mit einer typischen Größe und einem ähnlichen Abstand. Junge Dünen an der niederländischen Küste folgen diesem Muster jedoch nicht. Statt sich auf eine feste Größe einzupendeln, werden bewachsene Flecken und Dünenkörper im Lauf der Zeit gröber und ungleichmäßiger verteilt.
Ein Team um Erstautor Paul Berghuis von der Utrecht University hat dafür drei junge Dünensysteme an der niederländischen Küste mit hochauflösenden Luftbildern und Höhenkarten analysiert. Über rund ein Jahrzehnt verfolgten die Forscher Veränderungen von Strandhaferflecken, Abständen, Vegetationsdichte und Dünenkörpern. Für Texel lagen dabei unter anderem Aufnahmen aus den Jahren 2013, 2017 und 2021 vor.
Die Auswertung zeigte breite Größenverteilungen ohne charakteristischen Abstand zwischen den Flecken. Zugleich verschob sich die Verteilung mit der Zeit zu größeren bewachsenen Bereichen und größeren Dünenkörpern. Kleinere Einheiten blieben zurück oder verschwanden, während größere zusammenwuchsen.
„Eine feste Größe gibt es nicht“, erklärt Paul Berghuis.
Dieses Verhalten passt zu einem Prozess, den Physiker als Phasentrennung beschreiben. Dabei sammeln sich Bestandteile in getrennten Bereichen, und größere Bereiche wachsen häufig auf Kosten kleinerer. Im Dünenfeld ist der mobile Bestandteil der Sand, dessen Ablagerung durch die räumliche Verteilung des Strandhafers gesteuert wird.
Entscheidend ist dabei nicht nur die Form des Musters. Die Größenverteilungen, das Zusammenwachsen der Dünen und die allmähliche Verlangsamung dieses Prozesses entsprechen gemeinsam der theoretisch erwarteten Signatur einer solchen Phasentrennung. Das spricht dafür, dass dichteabhängige Aggregation die Landschaftsdynamik besser erklärt als ein Modell mit fester räumlicher Wellenlänge.
Die Messungen zeigen zudem eine Rückkopplung zwischen Vegetationsdichte und Sandablagerung. Wo Strandhafer bereits dicht wächst, sammelt sich überproportional viel Sand, was die dortigen Dünen weiter anwachsen lässt. Unterhalb einer kritischen Vegetationsdichte kehrt sich dieser Zusammenhang um, sodass ein lokaler Rückgang sich selbst verstärken kann.
„Unsere Messungen zeigen genau einen solchen Schwellenwert bei der Menge an Strandhafer“, erklärt Paul Berghuis.