Je leest:

Regenwormen bepalen het toneel

Regenwormen bepalen het toneel

Auteur: | 21 december 2006

Gravende en woelende bodemdieren beïnvloeden de leefomgeving en daarmee de evolutie. Herwaardering van een oud idee.

De bever knaagt bomen om, maakt een dam en creëert een stuwmeer. Daarmee verandert het dier zijn leefomgeving, en dat van organismen om hem heen, op drastische wijze. De bever is, met andere woorden, een zogeheten ecosystem engineer. “De bever zet het decor van het leven naar zijn hand én beslist welke spelers het toneel op mogen”, zegt Filip Meysman van het NIOO, het Nederlands Instituut voor Ecologie.

Woelgedrag

Met de bever wil Meysman een opkomende biogeologische visie illustreren. Traditioneel bepaalt de geologie de omgeving waarin het leven evolueert. Pas de afgelopen decennia stapelt bewijs zich op voor het bestaan van co-evolutie tussen de aarde en het leven. Organismen beïnvloeden de omgeving waarin ze leven. Centraal staat het fenomeen bioturbatie, dat is het verplaatsen of omwoelen van aarde door microörganismen, planten, gewervelde en ongewervelde gravende dieren. Van alle ecosystem engineers hebben bodemwoelers verreweg de meeste invloed. Dicht bij huis is de mol het meest in het oog springende voorbeeld van destructieve bioturbatie, maar veel belangrijker zijn regenwormen. Miljarden wormen en andere ongewervelden domineren het bodemmilieu door hun woelgedrag. Ze beïnvloeden de leefomgeving van een scala aan soorten onder en boven de grond. Zonder wormen zou de tuin er heel anders uitzien – net als akkers, weiden en bossen.

Charles Darwin

Meysman zet de gevolgen van bioturbatie uiteen in een artikel in het tijdschrift Trends in Ecology and Evolution. Samen met Jack Middelburg en Carlo Heip van het Centrum voor Estuariene en Mariene Ecologie (Nederlands Instituut voor Ecologisch Onderzoek) publiceert hij in het decembernummer een overzichtsartikel over het vakgebied onder de titel Bioturbation: a fresh look at Darwin’s last idea. De titel slaat op de pionier van de bioturbatie: Charles Darwin. In 1881 bracht hij zijn laatste wetenschappelijke boek uit, On the formation of vegetable mounds through the action of worms with observation on their habits, over de functie van regenwormen. Al aan het begin van zijn carrière was Darwin geïnteresseerd in de bodem, pas op het laatst bundelde hij z’n ideeën.

Bodemgrut

“Darwins boek was behoorlijk populair bij het grote publiek”, vertelt Meysman. “Er zijn duizenden exemplaren van verkocht, wat best veel is voor die tijd. Door het boek bekeken mensen regenwormen opeens met een andere blik. Tot dan werden regenwormen en ander bodemgrut voornamelijk beschouwd als een pest die je zo snel mogelijk moet verdelgen. Darwin toonde aan dat ze wel degelijk belangrijk te zijn voor de vruchtbaarheid en de structuur van de bodem.”

Regenworm gerehabiliteerd

Bij wetenschappelijke collega’s oogstte Darwin weinig waardering voor zijn rehabilitatie van de regenworm, pas tien jaar geleden begonnen ecologen en geologen het concept bioturbatie serieus te nemen. “Ecologen bestuderen tot dan toe vooral directe reacties tussen organismen. Beest A eet beest B, het gaat om predatie en competitie. Nu komt ook de feedback tussen omgeving en evolutie aan de orde en wordt het concept bioturbatie serieus genomen.” Biogeologen realiseren zich bijvoorbeeld ook dat het landschap er zonder bioturbatie anders uit zou zien. Wortelgroei en graafactiviteiten werken erosie van bodem en gesteente in de hand en dat zal op de lange duur heuvels afvlakken en sediment via rivieren afvoeren naar de zee.

Bizarre levensvormen

Bioturbatie beïnvloedt ook de levenscyclus van plankton. Rustende eitjes en cystes van plankton liggen in grote hoeveelheden in de bodem van meren en kusten. De “ei-banken” vormen een buffer tegen het lokaal uitsterven van plankton onder zware omstandigheden. Bioturbatie bepaalt de rustperiode van deze eibanken. Gravende organismen kunnen de eitjes omhoog woelen waardoor ze de juiste prikkel krijgen en actief worden. De populatie-dynamica van plankton, dus ook van algenbloei bijvoorbeeld, ligt mede in handen van mariene bodemorganismen. Een belangrijk deel van de review in TREE besteden Meysman en collega’s aan de Cambrische Explosie, zo’n 542 miljoen jaar geleden. Op de oceaanbodem ontstonden toen in korte tijd ‘moderne’ bouwplannen van zeedieren, naast bizarre levensvormen die in niets doen denken aan het huidige leven. Bioturbatie gaat hier hand in hand met evolutie.

Stekels

Vóór het Cambrium was de oceaanbodem bedekt met meerdere lagen bacteriële matten. De eerste meercellige dieren, de zogenaamde Ediacara-fauna, filterden algen uit het water of graasden op de microbiële matten, zonder ze echt te verstoren. Dit verandert als predatie ontstaat, en sommige bodembewoners overgaan tot het consumeren van anderen. In reactie hierop ontwikkelen de prooien beschermende mineraal-skeletten. De predatoren maken daarop weer aanvalsgereedschap om de skeletten te doorbreken. Een zij-effect van de stekels is dat ze erg geschikt zijn om de bacteriële matten kapot te maken en de bodem om te woelen.

Evolutie vast aan bodemwoelers

Tegelijkertijd start ook de graaf-revolutie. “Sommige skelet-onderdelen blijken ook goede graafwerktuigen te zijn”, vertelt Meysman. “Prooien trachten zich te verstoppen in de oceaanbodem en predatoren gaan ernaar op zoek. Bioturbatie is geboren. De dieren woelen de bodem om en verstoren de gelaagde bacteriematten. Er vindt een regime shift plaats op de oceaanbodem. Nieuwe soorten bodembewoners ontstaan die zich aanpassen aan deze nieuwe condities.”

Meysman en collega’s schetsen dus een verband tussen Darwins bekendste werk, On the origin of species, en z’n laatste boek. Meysman: “De effecten van bodemwoelers en evolutie zijn tot nu toe niet samengebracht, dat hebben wij met deze review getracht. Geologen en biologen kunnen nog veel van elkaar leren.”

Virtuele oceaanbodem

In zijn eigen onderzoek aan het NIOO vraagt Meysman zich af hoe bioturbatie de opslag van organische koolstof in de zeebodem beïnvloedt. Het reilen en zeilen van de aarde wordt gestuurd door de globale cycli van koolstof, stikstof, en andere elementen. In de wereldwijde koolstofkringloop zit een klein lek, waarbij koolstof in diepere zeebodemlagen wordt opgeslagen. Het onttrekken van koolstof verlaagt de CO2-concentratie in de atmosfeer en verhoogt tegelijkertijd de hoeveelheid zuurstof.

Meysman onderzoekt de koolstofcyclus via een ‘virtuele ocaanbodem’, een computermodel dat de biogeochemie van de oceaanbodem simuleert. Computersimulaties berekenen de geochemische effecten die gepaard gaan met het construeren en ventileren van gangenstelsels, en met het groeien van plantenwortels. De typische gevolgen van gravende en woelende bodemorganismen. De simulaties moeten duidelijk maken hoe bioturbatie de omzetting van organisch materiaal in de oceaanbodem beïnvloedt, en wat de gevolgen hiervan zijn op de globale koolstof kringloop.

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 21 december 2006

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.