Ecosysteem niet op zoek naar stabiel evenwicht

21 april 2015

In een natuurlijk ecosysteem groeien verschillende plant- en diersoorten niet per definitie toe naar een stabiel evenwicht. Dat blijkt uit onderzoek van de Universiteit van Amsterdam aan populaties van zeepokken, algen en mosselen in een kustreservaat in Nieuw Zeeland. Het is voor het eerst dat chaotische fluctuaties van meerdere soorten in een levend ecosysteem worden aangetoond. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS.

Vaak wordt aangenomen (door bijvoorbeeld onderzoekers, natuurbeschermers en jagers) dat verstoringen van buitenaf, zoals menselijk ingrijpen, veranderingen in soortensamenstelling veroorzaken. Soorten in een niet-verstoord ecosysteem zouden dan uiteindelijk een natuurlijk evenwicht bereiken.

Jef Huisman en Elisa Beninc`a van het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica aan de UvA beschrijven dat soorten - zeepokken, algen en mosselen - die op een stuk rotsige kust van Nieuw Zeeland leven, al 20 jaar lang in aantallen sterk schommelen. De opeenvolging van soorten verliep weliswaar volgens een patroon, maar wanneer een volgende soort de dominantie overnam en in welke hoeveelheid, was onvoorspelbaar.

Huisman: `In sommige jaren overheersen zeepokken, in andere jaren zijn mosselen of algen dominant. De soorten vertonen een cyclische opeenvolging, waarin de kale rots eerst wordt gekoloniseerd door zeepokken. Die worden overgroeid door algen, en die weer door een dicht tapijt van mosselen. Als de mosselen losraken van de rots begint de cyclus weer opnieuw. Maar omdat de snelheid van deze processen afhangt van seizoenvariatie in temperatuur, is het resultaat niet regelmatig: de volgorde van de soorten is cyclisch, maar de aantallen van de soorten varieren chaotisch. Er bleek geen vast patroon te zitten in de timing en hoeveelheden zeepokken, algen en mosselen.'

Illusie van natuurlijke harmonie

De laatste jaren kwamen er steeds meer signalen dat die natuurlijke harmonie niet bestaat. Wiskundige modellen voorspelden al dat interacties tussen soorten vaak leiden tot grillige variaties in aantallen. Dit wordt ondersteund door laboratoriumexperimenten met plankton en insecten die chaotische fluctuaties vertonen, en ook van infectieziekten is bekend dat ze chaotisch kunnen optreden.

Het onderzoek van Huisman en Beninca is het eerste bewijs voor chaotische fluctuaties van meerdere soorten in een levend ecosysteem. Vermoedelijk komen chaotische fluctuaties veel vaker voor in de natuur. Een belangrijke implicatie van chaos in ecosystemen is dat de aantalsveranderingen van soorten alleen op korte termijn (enkele generaties) maar niet op lange termijn voorspelbaar zijn.

Met dit onderzoek wordt de waarde getoond van langlopende wetenschappelijke metingen aan natuurlijke ecosystemen. De Nieuw-Zeelandse natuurbeschermer dr. Bill Ballantine noteerde 20 jaar lang iedere maand de soorten en weergegevens in een beschermd Nieuw-Zeelands kustreservaat. De onderzoekers van de UvA analyseerden de data samen met de Cornell University (VS). Het onderzoek werd gefinancierd onder meer vanuit het programma `Zee- en Kust Onderzoek' van NWO.

Publicatiegegevens

Elisa Beninc`a, Bill Ballantine, Stephen P. Ellner, Jef Huisman (2015): Species fluctuations sustained by a cyclic succession at the edge of chaos. Proceedings of the National Academy of Sciences USA (online early edition van 20 april). doi:10.1073/pnas.1424353112

Gepubliceerd door UvA Persvoorlichting