Zo ontstond in de loop van de geschiedenis van onze aarde een veelheid aan soorten. We weten niet wanneer de aarde de meeste soorten telde. Wel weten we dat die soortenrijkdom altijd onder druk heeft gestaan. Was het niet door andere soorten, dan wel door levensbedreigende omstandigheden als overstromingen en massale vulkaanuitbarstingen, die luchtverontreiniging en klimaatveranderingen veroorzaakten.
De mensensoort geldt wel als de soort die een welhaast grenzeloze concurrentieactiviteit heeft uitgeoefend op andere soorten, en die deze nog steeds uitoefent. Als het over de invloed van de mens gaat, houden we in Nederland vaak het jaartal 1850 aan, het begin van de industriële revolutie. Deze verandering in de industrie en landbouw wordt gezien als de belangrijkste bedreiging van biodiversiteit.
Maar als we eerlijk zijn, moeten we constateren dat mensen al veel eerder de biodiversiteit op aarde onder druk hebben gezet. Dat begon al toen de mens zijn omgeving ging veranderen om zijn eigen levensomstandigheden te verbeteren.
Toen bijvoorbeeld de eerste Nederlanders in het begin van de elfde eeuw dijken begonnen aan te leggen, gingen daarmee tevens de levensomstandigheden van andere in dat moerassige laagland levende soorten achteruit. Duizenden jaren eerder deden de Egyptenaren hetzelfde in het stroomgebied van de Nijl, en de Perzen met de Eufraat en Tigris.
Soorten gedijen in de buurt van mensen
Dat naar de hand zetten van de eigen omgeving heeft zich tot grote hoogte ontwikkeld. We zien het in veel woonwijken, die straten hebben met alleen hier en daar een boom, voor- en achtertuinen vol tegels en slechts hier en daar een bloembak. Het radioprogramma Vroege Vogels moet zelfs ‘Stadsnatuurreservaten’ propageren om duidelijk te maken dat een tuin ook kan bijdragen aan meer biodiversiteit.
Gelukkig komt er de laatste jaren meer en meer erkenning voor de stad als behoeder van biodiversiteit. Dat betreft de vele parken en tuinen, de specifieke milieus die daar aanwezig zijn, zoals oude muren, en de stadsranden waar veel planten- en diersoorten zich graag vestigen. Als er geen steden waren, zouden er ook niet zo veel mussen, duiven en gierzwaluwen zijn. Een aantal soorten dat zich in de bebouwde omgeving vestigt, betreft oorspronkelijk rotsbewoners.
Al dat bouwen heeft ook bijgedragen aan meer biodiversiteit. Zo vestigen zich muurplanten op oude stadsmuren omdat die lijken op de kalkachtige rotswanden waar ze van nature voorkomen. En dijken waarvoor verschillende soorten beschermende stenen zijn gebruikt laten prachtig zien hoe algensoorten reageren op de verschillen in eigenschappen van die steensoorten. Ook blijken gezonken schepen prima reservaten voor allerlei zeedieren te zijn, net zoals de fundamenten van de in zee gebouwde windmolens.
Nederlands Soortenregister
De website www.nederlandsesoorten.nl bevat de complete lijst van Nederlandse meercellige planten, dieren en schimmels. In totaal zijn er 35.578 geaccepteerde soortnamen in opgenomen. De website is een initiatief van Naturalis en EIS–Nederland. De inhoudelijke kennis wordt geleverd door een netwerk van meer dan honderd specialisten op het gebied van de Nederlandse flora en fauna, afkomstig uit tientallen natuurorganisaties. Het Nederlands Soortenregister is sinds 26 september 2005 online en werd aanvankelijk vooral als taxonomische referentie gebruikt door beleidsmakers, natuurbeheerders en onderzoekers. De laatste jaren is de website aangevuld met soortinformatie en tienduizenden goedgekeurde foto’s. Zo is er een uitgebreide module met informatie over exoten beschikbaar. Hiermee heeft het Nederlands Soortenregister zich ontwikkeld tot het kennisplatform voor de Nederlandse biodiversiteit. De Nederlandse informatie wordt ook internationaal ontsloten. Maandelijks trekt de site 20.000 bezoekers.
Meer achteruitgang dan vooruitgang
Maar dit zijn slechts enkele positieve voorbeelden van de nieuwe kansen die de industriële en chemische revolutie hebben geboden aan sommige soorten. Sinds 1850 is de concurrentiedruk van de mens ten opzichte van andere soorten met sprongen toegenomen. De ontwikkeling van meststoffen en landbouwmachines heeft ertoe geleid dat veel grotere stukken grond dan voorheen in gebruik genomen konden worden voor landbouw. Dat ging ten koste van de ruimte voor planten- en diersoorten. Bovendien intensiveerde de landbouw door het gebruik van kunstmest en de intensieve bewerking van de grond. Plantensoorten die juist floreerden bij een extensieve landbouw kregen daardoor minder kansen.
Dijken, dammen en vooral het wegpompen van water hebben de mogelijkheid geboden het grondwaterpeil te regelen, zodat gewassen niet verzopen op het land. Dat heeft meer dan een steentje bijgedragen aan de vermindering van de biodiversiteit in Nederland.
Vooral soorten die zich juist hadden aangepast aan drassige omstandigheden zijn het slachtoffer geworden, zoals weidevogels en rietvogels en soorten uit het blauwgrasland, zoals borstelgras, moerasviooltje, zonnedauw en veenpluis.
Het gebruik van bestrijdingsmiddelen, afvalstoffen van chemische bedrijven en de uitstoot van industrie en vervoersmiddelen hebben alle hun invloed op daarvoor gevoelige soorten en leiden daardoor tot een daling van de biodiversiteit.
Als we de balans opmaken voor Nederland dan is de negatieve invloed van de mens vele malen groter dan de positieve bijdragen van de menselijke activiteiten. Het Natuurplanbureau geeft jaarlijks een overzicht dat niet tot vrolijkheid stemt. Vooral het teveel aan meststoffen en de verlaagde grondwaterstand beïnvloeden de biodiversiteit in ons land negatief (zie onderstaande figuren).
Ecologische voetafdruk
Ook op wereldschaal staat de biodiversiteit onder druk, al hebben daar andere typen ingrepen een grotere invloed dan in Nederland. Naast de invloed van mest en andere aspecten van de landbouw, tasten de klimaatverandering, de fragmentatie van het landschap en de aanleg van infrastructuur (zoals wegen en steden) die mondiale biodiversiteit aan. De ecologische voetafdruk die onder andere wordt gebruikt als maat voor de beïnvloeding van de biodiversiteit bevat CO2-uitstoot (klimaat), gebruik van akkerland en grasland (landbouw), bebouwing (infrastructuur), gebruik van bos en gebruik van visgronden.
Met die meer algemene indeling scoort Nederland bij de tien slechtste landen ter wereld. Onze voetafdruk is 3,5 keer groter dan er voor alle bewoners van deze aarde gemiddeld aan hulpbronnen beschikbaar is. Voor elke wereldbewoner is dat 1,8 hectare bruikbare aarde, terwijl elke Nederlander gemiddeld 6,3 hectare nodig heeft. De gemiddelde voetafdruk van een aardbewoner is 2,7 hectare.
Dat betekent dat we nu al een extra halve aarde nodig hebben om de wereldbevolking duurzaam te kunnen laten leven, dus zonder een enorme aanslag op het milieu, de biodiversiteit en eindige hulpbronnen. Inwoners van Quatar, die met een voetafdruk van bijna 12 hectare bovenaan staan, hebben een zeer verkwistende levensstijl, de mensen in de bezette Palestijnse gebieden, die onder aan de lijst prijken, komen nog niet eens toe aan een halve hectare. Nederland staat op plek 9 omdat we naast een ruim huis auto’s hebben, die veel wegen en brandstof vragen. Bovendien hebben we een voedingspakket dat voor een niet gering deel wordt ingevlogen of ingevaren vanuit andere delen van de wereld.
Internationaal gecoördineerde actie
Valt er nog wel iets te doen tegen de aantasting van de biodiversiteit? Jazeker, is het antwoord. Bijvoorbeeld als we ons meer bewust zouden zijn van de consequenties van onze levensstandaard. Wie bijvoorbeeld bedenkt hoe goedkoop vlees is, dat ook nog van goede kwaliteit is, begrijpt dat het een illusie is te denken dat dit vlees afkomstig kan zijn van veehouderijsystemen met minimale milieu-effecten en maximaal welzijn voor de dieren. Er zijn dan ook beleidsveranderingen nodig, gebaseerd op maatschappelijke en politieke keuzes.
Dat er iets te doen is aan de verbetering van natuur en milieu bewijzen de voorbeelden van twee milieuproblemen van enkele decennia geleden: de zure regen door de uitstoot van stikstof- en zwaveloxiden door fabrieken en vervoer, en de aantasting van de ozonlaag door drijfgassen in spuitbussen en koelmiddelen. Beide problemen strekten zich over vele landen en zeer grote gebieden uit, zodat lokale oplossingen niet veel zouden helpen. In beide gevallen kon het probleem bij de bron worden aangepakt: door drijfgassen in spuitbussen te verbieden en door de uitstoot van stikstof- en zwaveloxiden aan banden te leggen. Een internationale aanpak heeft geleid tot het oplossen van deze milieuproblemen, al blijven er landen die hun prioriteiten anders leggen, zoals China.
Natuur in de stad
Makers van natuurfilms hoeven niet per se naar natuurparken en verre ongerepte gebieden. Ze kunnen ook terecht in steden. In Nederland zijn al diverse series op de televisie geweest over de natuur in de stad en de stadsecologen die haar in kaart brengen en koesteren met passende maatregelen. Want de stedelijke omgeving is inmiddels een geliefde plek voor veel planten en dieren. Al in de jaren ’90 schreef de toenmalige Amsterdamse stadsecoloog Martin Melchers een boek over de eigenaardige natuur in de hoofdstad: Haring in ’t IJ. Niemand kijkt meer op van een reiger die langs een Amsterdamse gracht op het dak van een auto op een hapje staat te wachten, of van ringslangen die broeden in de afvalhopen van de grootstedelijke volkstuintjes. Zelfs vossen zijn in het Westerpark gesignaleerd. Ruim zestig soorten vissen zwemmen rond in de havens en grachten, en diverse soorten krabben en kreeften kruipen over de bodem, sommige meegekomen uit verre oorden als verstekeling op een schip of ontsnapt uit een restaurant.
Hollandse Hoogte, Amsterdam
Inmiddels hebben meer Nederlandse steden een stadsecoloog in dienst en komen er steeds meer voorbeelden van, soms zeldzame, natuur die welig tiert binnen de stedelijke gemeentegrenzen, ook dankzij specifieke beheersmaatregelen. Zo neemt de ooit zo talrijke, maar op sommige plaatsen gedecimeerde huismus weer in aantallen toe. Door renovaties en nieuwbouw in bijvoorbeeld delen van Amsterdam zijn in de afgelopen decennia heel wat broeden rustplaatsen verdwenen.
Maar in Almere is bij de stadsontwikkeling rekening gehouden met veel groen en het aanbrengen van holtes onder dakpannen, wat het nestelen van huismussen, maar ook van zwaluwen bevordert. Stadsbewoners kunnen zelf ook maatregelen nemen: zet liever een heg om je tuin dan een schutting, en hang wat nestkastjes op. Het uitsterven van de kuifleeuwerik zal daarmee niet meer te voorkomen zijn, maar merels en mussen zijn er blij mee.
In Nederland is vooral ook zwaar ingezet op het probleem van de uitstoot van stikstof. Depositie van stikstof op de bodem, zoals door het uitrijden van mest, maakt de grond vruchtbaarder, wat vooral nadelig is voor planten die zijn gespecialiseerd in groeien op schrale grond. De afgelopen decennia is er duidelijk minder uitstoot van stikstof naar de lucht en het oppervlaktewater opgetreden, maar nog steeds is de depositie te hoog om de vele plantensoorten die juist floreren bij lage stikstofniveaus de mogelijkheid te geven zich te herstellen. Door te kiezen voor een land- en tuinbouw en een veeteelt die de nadruk leggen op goede milieuomstandigheden zou in Nederland nog veel gewonnen kunnen worden.
Fraai ogende iconen
Het is niet altijd duidelijk dat de biodiversiteit onder druk staat, zeker niet bij een breed publiek. De meeste mensen hebben weinig belangstelling voor het verdwijnen van bodembacteriën, platwormen, slijmzwammen, distels of brandnetelsoorten. De aaibaarheidsfactor of icoonfunctie van een organisme moet groot zijn, wil het publiek geraakt worden door het verdwijnen ervan.
Panda’s, korenwolven en zeehonden zijn daarvan voorbeelden. Ook grutto’s hebben een icoonfunctie als het gaat om het verdwijnende weiland. Omdat de grutto tot de ‘algemeen voorkomende’ soorten behoort en gevoelig is voor de veranderingen in weidebeheer, is deze vogel inderdaad een geschikte modelsoort. Maar de zeehond, die wordt geafficheerd als dé modelsoort voor de Waddenzee, is dat niet. Als deze zou verdwijnen, verandert er niets wezenlijks aan de samenstelling van het totaal der soorten in de Waddenzee.
Bovendien zijn zeehonden niet gevoelig voor veel van de factoren die voor andere Waddensoorten wel nadelig zijn, zoals bevissing en vertroebeling van het water. Het verdwijnen van bepaalde algen, mosselen en zeegrassen is een veel belangrijker indicator voor de achteruitgang van het Wad dan de grootogige zeehond.
Naast al die fraai gekleurde, bevederde en bevachte soorten zijn er nog veel meer zeer belangrijke soorten die onbekend en onbemind zijn. Er zijn slechts weinig mensen die zich druk maken om deze vrijwel onzichtbare organismen, zoals schimmels en bacteriën, zonder welke het gehele ecosysteem in de bodem stil zou komen te staan. Maar ook grotere soorten als pissebedden en regenwormen die hier een onontbeerlijke rol vervullen, ontberen een actiegroep. Daarom zou het goed zijn als we ter bescherming van de biodiversiteit in Nederland niet alleen kijken naar de fraai ogende organismen, maar ook naar de functioneel belangrijke soorten.
Microbiële diversiteit
Hans van Veen
We leven in een microbiële wereld. Deze planeet is levensvatbaar gemaakt door micro-organismen en wordt daardoor ook leefbaar gehouden door micro-organismen. Zij waren gedurende miljarden jaren zelfs de enige bewoners van de aarde. Het aantal micro-organismen is onvoorstelbaar groot, een schatting is dat er meer dan 1030 bacteriën op aarde zijn; veel meer dan de hoogste schatting van het aantal sterren in het heelal. Om iets van de aantallen en diversiteit van microorganismen te kunnen begrijpen, moet je je realiseren dat in één gram grond evenveel bacteriën zitten als er mensen op aarde leven, dat diezelfde gram grond meer dan 10.000 verschillende soorten bacteriën bevat en dat er 10 keer meer bacteriën op en in het menselijk lichaam zitten dan er lichaamscellen zijn.
Er zijn niet alleen onvoorstelbaar veel micro-organismen, de meerderheid is ook nog onbekend. Van alle in de darm levende bacteriën is ongeveer 30 procent ooit geïsoleerd en bestudeerd, van alle in de bodem levende bacteriën nog geen 1 procent. Dat weten we, omdat we onder de microscoop wel alle bacteriën kunnen zien door het kleuren van het DNA en de eiwitten die in de cel aanwezig zijn, en dat kunnen vergelijken met de aantallen die ooit geïsoleerd zijn. Maar we kunnen niet zien wèlke bacteriën er zijn, omdat bacteriën slechts 10 tot 20 verschillende vormen kunnen hebben en er miljoenen soorten zijn.
Om toch een inzicht te krijgen in welke bacteriën er zijn en wat ze doen, maken we gebruik van het DNA en andere componenten die we uit de cellen kunnen isoleren en verder bestuderen. Op deze manier weten we dat we zelfs van de meest voorkomende bacteriën nog nauwelijks iets weten. Bijvoorbeeld de soort Acidobacterium maakt in sommige bodems meer dan 30 procent van de totale populatie aan bacteriën uit. Toch zijn er pas enkele Acidobacteria geïsoleerd en in het laboratorium bestudeerd. Het is alsof we niets van vogels zouden weten. We zien ze wel, we kennen een paar mussen, maar voor de rest weten we er niets van. Dat is onvoorstelbaar, maar het is wel de situatie in de microbiële wereld.
Metagenomics
Hoe kom je er achter hoeveel soorten bacteriën er in een bodem zitten? Dat is lange tijd een groot probleem geweest, en een reden waardoor bacteriën onderbelicht zijn gebleven bij het bepalen van de soortenrijkdom op aarde en het belang van biodiversiteit. De laatste 10 jaar is het echter mogelijk geworden gedetailleerd inzicht te krijgen in de microbiële wereld. Het sleutelwoord daarvoor was: DNA. Hoewel bacteriën geen celkern hebben, bevatten ze wel DNA. En het DNA van de ene bacteriesoort is anders dan dat van de andere.
De techniek is eenvoudig: neem een bodemmonster, isoleer het DNA uit alle bodembacteriën en analyseer dat. Aanvankelijk werden delen van het geïsoleerde DNA vergeleken met bekende stukjes DNA uit bekende bacteriën. Zo konden de meest voorkomende bacteriën worden herkend. Later, toen de analysetechnieken sneller en nauwkeuriger werden, kon het totale DNA van een hele microbiële gemeenschap onder de loep worden genomen. Deze aanpak beschouwt een ecosysteem als één super- of meta-organisme. Deze benadering wordt daarom metagenomics genoemd.
Shutterstock
Via slimme technieken worden in stukken geknipte delen van dat metagenoom in bacteriën gezet, gekloneerd, opgekweekt en geanalyseerd. Zo ontstaat een verzameling bacteriën die elk een stukje DNA hebben uit de genenpoel van het onderzochte bodemmonster. Men noemt dat een metagenomische bank.
Die bacteriën kunnen worden getest. Bijvoorbeeld op hun vermogen bepaalde antibiotica te overleven of chemische stoffen om te zetten. Zo zijn biochemische processen ontdekt waarvan onderzoekers het bestaan niet kenden, of waarvan ze niet wisten dat ook bacteriën ze konden uitvoeren.
Zo vonden onderzoekers in één fragment van een metagenoom uit een oceaanmonster de DNA-sequentie van het lichtgevoelige eiwit rhodopsine, dat tot dan toe nog nooit in bacteriën was aangetroffen. Zij ontdekten ook de ervoor verantwoordelijke bacteriesoort, die overvloedig voorkomt in de oceaan. Zo toonden zij het bestaan aan van een nieuw mechanisme voor het vergaren en opslaan van energie in de oceaan.
Bij een andere techniek, waarbij het DNA van het metagenoom niet eerst wordt gekloneerd, maar zeer snel en zeer goedkoop rechtstreeks wordt uitgelezen (gesequenced), kunnen onderzoekers direct aan het DNA zien met welke bacteriesoorten ze te maken hebben. Zulke technieken genereren een onvoorstelbaar grote hoeveelheid gegevens. Het opslaan en analyseren daarvan vereisen niet alleen specialistische kennis, maar ook veel rekenkracht en opslagcapaciteit van computers. Omdat de analyse dikwijls honderdduizenden elkaar overlappende kleine fragmenten behelst, is het een enorme puzzel voordat er ten slotte een beeld uit het metagenoom tevoorschijn komt. Deze fascinerende benaderingen maken het mogelijk de microbiële wereld en dus de diversiteit van onze biosfeer beter te leren kennen.