Radboud Universiteit Nijmegen


Evolutie kan niet op tegen extreem, onvoorspelbaar weer

Datum bericht: 22 april 2010

In het kort
Twee mechanismen waarvan gedacht werd dat ze planten hielpen om variaties in weersomstandigheden op te vangen, blijken op populatieniveau niet te werken. Dat maakt planten kwetsbaarder voor de huidige klimaatverandering, die gepaard gaat met grotere verschillen in het weer van jaar tot jaar. De studie van ecologen van de Radboud Universiteit Nijmegen laat zien dat evolutie niet werkt waar de omstandigheden grillig zijn. Vooral kortlevende planten dreigen uit te sterven. Ecology Letters, toptijdschrift in het vak, publiceerde de resultaten 19 april online.

Extremer, onvoorspelbaar weer
Een van de consequenties van de klimaatverandering is dat het weer extremer wordt. De laatste tien jaar laten in Nederland een zeer gevarieerd weer- en seizoensbeeld zien. Een zomer die in april en mei viel met daaropvolgend een regenherfst tot in oktober; bloedhete, droge zomers; onverwacht koude winters volgend op warme, hevige stormen. Als plant moet je daarmee om kunnen gaan, wil je overleven. Dat blijkt slecht te gaan: veel slechter dan door biologen tot nu toe werd aangenomen. Dat maakt de planten kwetsbaar voor uitsterven.

'Vooral de soorten die kort leven worden bedreigd,' zeggen Eelke Jongejans en Hans de Kroon, ecologen van het Institute for Water and Wetland Research (IWWR) van de Radboud Universiteit in Nijmegen. Ecology Letters publiceerde hun ontdekking op 19 april online.

'Op grillige patronen werkt de evolutie niet. Als het nu zo was dat het voorjaar elk jaar een dag eerder begon, zouden planten die vroeger ontkiemen een voordeel hebben: meer tijd om te groeien en zaad te schieten. Maar zo eenvoudig is het niet. We weten dat het hier warmer en natter wordt, maar dat zijn gemiddelden. Daar heeft een plant niks aan, die heeft van dag tot dag en van seizoen tot seizoen met het weer te maken. En dat is toenemend onvoorspelbaar.'

De veertig planten
uit het onderzoek

Demografie voor planten
De ecologen zochten een manier om uit te zoeken wat de effecten van extreem weer op plantenpopulaties zou zijn. Die vonden ze in de toepassing van een demografisch model. Inderdaad: een model zoals het ook voor mensen wordt gemaakt. De levensgebeurtenissen voor planten - geboren worden, voortplanten, sterven - verschillen immers niet wezenlijk. Input voor het model waren zo'n beetje alle planten waarvan de levenscyclus minimaal drie jaar is en die al eerder zijn gevolgd en beschreven. Dat zijn er, gezien het aantal plantensoorten en het aantal biologen op de wereld, niet enorm veel: veertig. Toch zat in de steekproef voldoende variatie in eigenschappen om representatief te zijn.

'Er zijn twee dominante theorieën over hoe plantenpopulaties omgaan met goede en slechte jaren. De ene is dat planten een soort keus maken afhankelijk van de omstandigheden. Een jaar waarin de omstandigheden slecht zijn om zaad te produceren zou dan goed uitpakken voor de overleving, terwijl een goed jaar voor zaad misschien ten koste gaat van overleven. Dat blijkt niet op te gaan als je op populatieniveau kijkt.'

Geen evolutie bij grillige omstandigheden
Een andere ecologische hypothese blijkt evenmin houdbaar, namelijk dat planten die hun cruciale levensfuncties stabiel kunnen houden in onstabiele omstandigheden, uiteindelijk een overlevingsvoordeel hebben. Jongejans: 'Die veronderstelling is gebaseerd op wiskundige modellen. Als je ieder jaar rond je gemiddelde zit in voortplantingssucces, levert dat een grotere populatie op dan wanneer je extremen in de plus en de min vermenigvuldigt. Maar nooit is getest of planten die stabiliteit wel kunnen bewerkstelligen. Wij hebben dat uitgezocht en we vinden er geen bewijs voor.'

Prof. De Kroon voegt toe: 'Experimenteel ecologisch onderzoek naar hele populaties over langere tijd is moeilijk uitvoerbaar. Onze benadering om grote hoeveelheden historische gegevens te combineren met demografische technieken is nieuw en leidt tot andere inzichten dan studies van individuele planten of kleine populaties: evolutie werkt niet als de omstandigheden grillig zijn.'

Plant populations track rather than buffer climate Fluctuations, Ecology Letters, 19 april 2010 Eelke Jongejans (1), Hans de Kroon (1), Shripad Tuljapurkar (2) and Katriona Shea (3)

(1) Department of Experimental Plant Ecology, Institute for Water and Wetland Research, Radboud University Nijmegen (2) Department of Biology, Stanford University, Herrin Labs (3) Department of Biology and IGDP in Ecology, The Pennsylvania State University