Soorten komen en soorten gaan, maar heeft dat enig effect op ons voortbestaan? Met behulp van paleontologische gegevens is vastgesteld dat nog nooit eerder in de geschiedenis er in een relatief korte tijd zoveel soorten zijn uitgestorven als nu het geval is. Verkleining van eeuwenoude ecosystemen door ontginning of versnippering ten behoeve van de mens is één van de belangrijkste oorzaken van het versneld uitsterven van soorten. Tel daarbij op de effecten van verdroging, bemesting en de verspreiding van milieugevaarlijke stoffen en dan wordt al snel duidelijk hoe wij als mensen het leven om ons heen bedreigen.

Belang van biodiversiteit

Hoe erg is het als de biodiversiteit afneemt? Kunnen we met wat minder soorten toe dan er nu zijn? Daarvoor moet eerst worden vastgesteld welke soorten het eerst verdwijnen. Als zeldzame soorten, zoals de spindotterbloem ( Caltha palustris) in moerasgebieden, het eerst verdwijnen, is het effect op het functioneren van ecosystemen waarschijnlijk niet zo groot.

Zeldzame soorten hebben immers een klein aandeel in de totale massa van de vegetatie (tenzij ze plaatselijk zeer talrijk zijn (zie afbeelding 1). Echter, als een soort verdwijnt die de vegetatie domineert, zoals de ruwe bies ( Scirpus lacustris ssp. tabernaemontani), kan het ecosysteem sterk veranderen. Is de spindotterbloem daarom minder belangrijk? Deze vraag kan niet zonder meer worden beantwoord. Misschien is deze plant nu niet belangrijk, maar later wel, bijvoorbeeld als het klimaat verandert en de soort die nu zeldzaam is beter is aangepast aan de dan heersende omstandigheden dan de soorten die nu domineren.

Zeldzame soorten vormen dus een verzekeringswaarde voor de toekomst, omdat zij wel eens beter zouden kunnen zijn aangepast aan toekomstige omstandigheden dan de soorten die momenteel domineren. Daarnaast hebben soorten ook culturele waarde. Waarom zou de Nachtwacht van Rembrandt wel moeten worden behouden en de zeldzame heideplant Wolverlei ( Arnica montana) niet?

In 1992 hebben al deze vragen ertoe geleid dat er een conventie in Rio de Janeiro is gehouden, waar de deelnemende landen zich verplicht hebben de biodiversiteit op hun grondgebied te beschermen. Met biodiversiteit wordt bedoeld alle genetische variatie, vastgelegd in de schat aan soorten en levensgemeenschappen die we op onze aarde kennen. Onlangs is in Den Haag opnieuw een biodiversiteitconferentie gehouden. Gaat het nu beter na tien jaar? Sommigen zeggen van wel, maar de cijfers laten zien dat we ons zorgen moeten maken. Data van 937 amfibie-populaties, verzameld in 36 landen tussen 1960 en 2000, laat 2 procent afname per jaar zien. Deze afname neemt nog steeds toe, volgens de United Nations Living Planet Index.

De Nederlandse biodiversiteit zal niet zozeer bedreigd worden, doordat de wateren weer schoner worden en natuurgebieden worden hersteld. Maar onze westerse levensstandaard heeft een groot effect op het milieu elders in de wereld. Ons voedsel laten we uit Afrika, Zuid-Amerika en Azië overkomen en veroorzaakt daar een verwoesting van de natuur, onder andere door het vervoer van en naar de westerse wereld. Zo gebruiken wij Nederlanders vijf keer zoveel landoppervlak als we hier tot onze beschikking hebben, met alle gevolgen voor de biodiversiteit in niet-westerse landen.

Het uitsterven van soorten en de gevolgen daarvan is een ingewikkeld proces, omdat soorten niet op zichzelf leven, maar deel uitmaken van voedselketens: de één eet de ander en die wordt weer gegeten door een derde. Deze voedselketens vormen weer een onderdeel van complexe voedselwebben. Veel diersoorten houden van een gevarieerd menu en eten planten en dieren. Als zo’n soort verdwijnt, heeft dit dus invloed op een groter aantal soorten dan dat een uiterst gespecialiseerd dier verdwijnt.

Biodiversiteitonderzoek

Vlak na de Conventie van Rio de Janeiro zijn onderzoekers uit Engeland en Noord-Amerika op zoek gegaan naar de mogelijke gevolgen van het verlies aan biodiversiteit. Ze zijn simpel van start gegaan door in kweekkamers of in het veld mengsels van planten uit te zaaien (zie afbeelding 2). Deze mengsels hadden 1, 2, 4, 8, of 16 soorten planten en andere, niet ingezaaide, soorten werden met de hand verwijderd. Vervolgens werd nagegaan hoeveel plantmateriaal werd gevormd en het bleek dat de totale plantenmassa toenam, naarmate meer plantensoorten per vierkante meter waren ingezaaid. Dus concludeerden de onderzoekers dat het verlies van soorten leidt tot een geringere productiviteit van ecosystemen. Dit kan belangrijke gevolgen hebben voor bijvoorbeeld de koolstofkringloop en daarmee op het broeikaseffect.

De meeste koolstof wordt niet in de vegetatie vastgelegd, maar in afstervende plantenresten in de bodem. Als de vegetatie minder productief is, wordt er dus minder koolstof uit de atmosfeer opgenomen, waardoor het broeikaseffect kan worden versterkt. Deze resultaten hebben een grote stroom aan protesten opgeleverd van collega-ecologen. Niet dat deze het oneens zijn met het idee dat biodiversiteitverlies een probleem is, maar het bleek, dat de experimenten een fundamentele fout in de opzet hadden. Niet alle plantensoorten zijn namelijk even productief. Doordat de veldjes met lage aantallen plantensoorten slechts enkele soorten bevatten, is de statistische kans simpelweg groter om een “hoogproductieve” soort in het mengsel te hebben naarmate het aantal plantensoorten in dat mengsel toeneemt.

De resultaten kunnen dus op een bemonsteringsfout zijn gebaseerd in plaats van op het feit dat soorten elkaar kunnen aanvullen, zoals in de eerste artikelen werd betoogd. Door de auteurs van deze eerste publicaties werd hier tegen ingebracht, dat de zogenaamde bemonsteringsfout inherent aan biodiversiteit is gekoppeld, maar de kern van de discussie zou eigenlijk moeten gaan over de vraag welke eigenschappen soorten hebben die als eerste verdwijnen. In de eerste experimenten is namelijk geen rekening gehouden is met plantencombinaties zoals ze van nature voorkomen. Kortom, het is gemakkelijker om de vraag te stellen wat er zou gebeuren als de biodiversiteit afneemt dan om deze vraag goed en wetenschappelijk verantwoord op te lossen.

Van simpele experimenten naar complexe interacties

Deze discussie heeft de gemoederen voor enkele jaren beziggehouden. Je zou kunnen zeggen dat het ook de verdere ontwikkeling in het denken over de gevolgen van verlies aan biodiversiteit heeft belemmerd. Toch zijn er andere onderzoekers gewoon doorgegaan met hun eigen lijn. Een aantal van hen is in april 2002 bijeen gekomen op Texel om de resultaten van hun onderzoek te bespreken. Deze onderzoekers stellen interacties tussen soorten centraal en zij vragen zich af hoe wereldwijde veranderingen (zogenaamde Global Changes) van invloed zijn op deze interacties.

Tijdens de bijeenkomst zijn vier belangrijke aspecten belicht: interactie en schaling, boven en ondergrondse interacties, interactie en genetische variatie en hoe deze interactie-vraagstukken theoretisch en modelmatig benadert kunnen worden.

Schaal

Interacties tussen soorten spelen zich af op kleine schaal, daar waar ze elkaar tegenkomen. Echter, het aantal soorten dat lokaal wordt aangetroffen bepaald hoe het landschap in elkaar steekt. In een landschap waar soorten onbeperkt kunnen ronddwalen (bijvoorbeeld een groot aaneengesloten natuurgebied), mag je meer soorten verwachten dan in een versnipperd landschap met veel hindernissen, zoals landbouwgronden die de verspreiding van planten of dieren tussen afgelegen natuurgebieden belemmeren. Dit is een gegeven dat gebaseerd is op vergelijking van onder meer grote en kleine eilanden en staat bekend als de eilandtheorie van McArthur en Wilson.

Ook het onderzoek aan de Universiteit van Göttingen, Duitsland, heeft aangetoond dat in een versnipperd landschap de plantenetende insecten nog wel hun voedselplantjes kunnen vinden, maar dat de specialistische parasitaire insecten, die op de planteneters jagen, hun prooien minder goed kunnen lokaliseren. Het gevolg hiervan kan zijn, dat in een versnipperd landschap de natuurlijke regulatie van plantenetende insecten minder goed verloopt, waardoor deze een plaag kunnen vormen. Deze plagen zouden er vervolgens toe kunnen leiden dat bepaalde plantensoorten zeldzamer worden en dat andere soorten gaan domineren. Met als gevolg een monotoon uitziend veld.

Boven- en ondergrondse interacties

Een tweede aspect van interacties is dat planten, planteneters en hun vijanden niet alleen op de wereld zijn. In de bodem worden de wortels van planten omringd door een groot aantal soorten bodemorganismen, waarvan sommigen de wortels aanvreten, anderen de wortels beschermen en weer anderen de organische stof omzetten in voor de plant opneembare voedingsstoffen. Doordat de plant zich chemisch kan bewapenen tegen boven- of ondergrondse belagers, ontstaan er interacties tussen soorten die ruimtelijk gescheiden zijn (boven en onder de grond).

Bovendien is het bekend dat veranderingen bovengronds, bijvoorbeeld in de samenstelling van de insectengemeenschap, sneller verlopen dan die van de ondergrondse organismen, zoals insecten en nematoden. Daarom is het van belang deze boven-ondergrondse relaties in samenhang worden onderzocht.

Genetische variatie

De interacties tussen planten, planteneters en hun belagers hebben gevolgen voor natuurlijke selectie. Meestal wordt natuurlijke selectie onderzocht aan organismen of combinaties van organismen in tamelijk geïsoleerde omstandigheden, zoals in een kas of in een laboratorium.

In de natuur vindt natuurlijke selectie echter plaats in een veel complexere omgeving waar allerlei interacties een rol kunnen spelen en het is de vraag hoe dat dan verloopt. Zijn er interacties tussen planten en bepaalde natuurlijke belagers (bijvoorbeeld insecten) die bijvoorbeeld de evolutie van toxische stoffen sturen, waaraan andere belagers (bijvoorbeeld schimmels) zich maar moeten aanpassen, of hebben insecten en schimmels afwisselend een selecterend effect op de verdediging van planten tegen hun natuurlijke vijanden? Hoe wordt in zo’n geval natuurlijke selectie bepaald en is selectiedruk constant, of is dan weer de ene en dan weer een andere soort belangrijk voor de richting waarin selectie drukt? Dit soort vragen wordt maar zelden gesteld.

Een klassiek voorbeeld is dat van vlinders die zich op berken bevinden. Berken hebben een witte bast, zodat wit een uitstekende schutkleur is voor deze vlinders. Maar op plaatsen waar veel luchtvervuiling heerst en de berkenbast donker gekleurd is, zijn deze vlinders donker gekleurd. Dat komt, doordat een klein deel van de vlinderpopulatie donker gekleurd is en deze donkere typen niet zo gemakkelijk door vogels worden opgemerkt wanneer ze op donkere stammen zitten. De witte vlinders, daarentegen, hebben een voordeel op de witte berkenstammen. Zonder deze genetische variatie zou de vlinder een grotere kans hebben op uitsterven in gebieden waar luchtvervuiling de berkenstammen donker kleurt.

Recente voorbeelden zijn die van exotische plantensoorten die geïntroduceerd zijn in een ander continent, bijvoorbeeld van Europa naar Amerika, en daar aan hun natuurlijke vijanden ontsnappen. Het blijkt dat zulke planten, die in Europa hoge niveaus aan toxische stoffen produceren als bescherming tegen insectenvraat, deze eigenschap in Amerika verliezen.

Theorie en modellen

Interacties tussen grote aantallen soorten zijn uiterst moeilijk om in de praktijk te onderzoeken. Daarom proberen theoretische biologen de interacties in modellen te stoppen en door te rekenen hoe de stabiliteit verloopt als deze interacties meer of minder complex zijn. Bij de Universiteit van Utrecht is onlangs gevonden dat zwakke interacties een voordeel zijn voor de stabiliteit van voedselwebben. Als soorten te sterk met elkaar interacteren, leidt dit gemakkelijk tot instabiliteit. Door modelmatige studies met behulp van veldgegevens wordt begrepen waaraan complexe ecosystemen hun stabiliteit kunnen ontlenen.

Soorten staan niet op zichzelf

Wat kunnen we met deze informatie voor het begrijpen en het beschermen van biodiversiteit? Het leert ons, dat soorten niet op zichzelf staan. Als we de bever of de otter willen herintroduceren, moeten alle randvoorwaarden (bijvoorbeeld het leefgebied en het voedselaanbod) in orde zijn. Als we verlorengegane ecosystemen, bijvoorbeeld blauwgraslanden, willen herstellen, kan het jaren duren voordat de bodemchemie en het bodemleven weer zodanig ontwikkeld zijn, dat de planten er kunnen groeien.

En misschien kunnen bepaalde vormen van natuur niet meer spontaan tot ontwikkeling komen, omdat de omstandigheden nu totaal veranderd zijn ten opzichte van de tijd waarin die natuur zich in het verleden heeft ontwikkeld. De weg terug kan wel eens een andere zijn dan de weg heen en misschien is er in sommige gevallen wel geen weg terug meer mogelijk.

Biologen en in het bijzonder ecologen staan aan de vooravond van een uiterst ingewikkelde opdracht. Ze moeten niet alleen de soorten en hun onderlinge interacties beter leren begrijpen, maar ze moeten ook leren begrijpen hoe en waarom een verandering op de ene plek de aanleiding kan zijn voor een verandering op een andere plek verderop. Ook dienen ze te onderzoeken wat te doen met ecosystemen die onder invloed van menselijk handelen sterk veranderd zijn. Kan aan de lokaal verdwenen soorten nog een nieuwe kans worden geboden door ze van elders opnieuw te introduceren (bijvoorbeeld de otter en de bever), of moeten de ecosystemen waaruit soorten zijn verdwenen zich naar nieuwe natuur ontwikkelen?

Nieuwe vormen van samenwerking

Ecologisch onderzoek doe je niet meer alleen op een geïsoleerd plekje in Nederland. Veel van het onderzoek wordt uitgevoerd in Europees verband of in wereldwijde onderzoeksconsortia. De Europese Unie is momenteel bezig om grote onderzoeksgroepen van tientallen tot honderden onderzoekers uit Europa bijeen te brengen in zogenaamde Integrated Projects of Networks of Excellence.

Dat biedt ongekende mogelijkheden voor studenten en jonge onderzoekers om zich te ontwikkelen in multidisciplinaire onderzoeksprojecten waar ze snel grote netwerken kunnen opbouwen en gemakkelijk een deel van hun onderzoek elders in Europa of elders in de wereld kunnen uitvoeren. Veldproeven leg je tegenwoordig niet meer alleen in Nederland aan, maar over heel Europa, van Scandinavië tot aan de Middellandse Zee, zodat je resultaten direct kunnen worden vergeleken onder contrasterende omgevingsomstandigheden.

Bovendien wordt samengewerkt met sociaal-economen, planners en de gebruikers van de onderzoeksresultaten om met oplossingen te komen die daadwerkelijk worden toegepast. Ecologie is een dynamisch vakgebied geworden, hetgeen nodig is om het biodiversiteitvraagstuk adequaat aan te pakken.

Bronnen:

Huston, M. A. 1997. Hidden treatments in ecological experiments: re-evaluating the ecosystem function of biodiversity. Oecologia 110: 449-460.

Huston, M. A., Aarssen, L., Austin, M. P., Cade, B. S., Fridley, J. D., Garnier, E., Grime, J. P., Hodgson, J., Lauenroth, W. K., Thompson, K., Vandermeer, J., and Wardle, D. A. 2000. No consistent effect of plant diversity on productivity. Science 289: 1255a.

Naeem, S., Thompson, L. J., Lawler, S. P., Lawton, J. H., and Woodfin, R. M. 1994. Declining biodiversity can alter the performance of ecosystems. Nature 368: 734-737.

Tilman, D., Wedin, D., and Knops, J. 1996. Productivity and sustainability influenced by biodiversity in grassland ecosystems. Nature 379: 718-720.

Van der Putten, W. H., Mortimer, S. R., Hedlund, K., Van Dijk, C., Brown, V. K., Leps, J., Rodriguez-Barrueco, C., Roy, J., Gormsen, D., Korthals, G. W., Lavorel, S., Regina, J., and Smilauer, P. 2000. Plant species diversity as a driver of early succession in abandoned fields: a multi-site approach. Oecologia 124: 91-99.

Van der Putten, W.H., Van Dijk, C., and Peters, B.A.M. 1993. Plant﷓specific soil﷓borne diseases contribute to succession in foredune vegetation. Nature 362: 53﷓56.

Van der Putten, W.H., Vet, L.E.M., Harvey, J.A., and Wäckers, F.L. 2001. Linking above- and belowground multitrophic interactions of plants, herbivores, pathogens and their antagonists. Trends in Ecology and Evolution 16: 547-554.