On the organization of ecosystems

Nieuw ecologisch concept geeft ruim baan aan indirecte positieve interactie

Waarom staan op de ene plek bomen dicht bij elkaar en ergens anders meer verspreid? En waarom kent de Afrikaanse savanne gebieden met hoog gras en andere met laag gras? Michiel Veldhuis presenteert een nieuw ecologisch concept dat de potentie heeft om een algemeen geldende theorie te worden die de organisatie van ecosystemen beschrijft en verklaart.

Veldhuis richtte zich op de ‘organisatie van een ecosysteem’. Welke factoren bepalen de configuratie van ecosystemen, factoren van buitenaf, zoals het klimaat, of hebben de organismen in een dergelijk ecosysteem vooral de controle over hoe het ecosysteem eruit ziet? Tot op heden bestaat er nog niet een algemeen concept dat de organisatie en het functioneren van ecosystemen beschrijft en verklaart, dat de kennis over (interacties tussen) soorten verbindt met die over (componenten van) ecosystemen.

Veldhuis vormt de kern van zijn concept rond het begrip autokatalyse. Autokatalyse, een zichzelf versterkend proces, is een relatief zeldzaam begrip in de ecologie. Onder ecologische autokatalyse verstaan we positieve effecten tussen organismen in een kringloop waardoor een soort uiteindelijk door andere soorten positief te beïnvloeden, zichzelf bevoordeelt. Een klassiek voorbeeld hiervan is blaasjeskruid, een vleesetende waterplant die als substraat dient voor bepaalde algen en cyanobacteriën, die worden gegeten door zoöplankton, die vervolgens weer worden gegeten door het blaasjeskruid zelf.

Positieve effecten tussen organismen zijn lang ondergewaardeerd geweest in de ecologie, waar sinds de evolutietheorie van Darwin de nadruk op negatieve interacties heeft gelegen. De strijd om het voortbestaan leidt immers tot competitie (negatieve interactie) tussen soorten. De laatste decennia is hier verandering in gekomen en krijgen processen zoals facilitatie (vaak binnen een trofisch niveau) meer aandacht. Ook mutualisme (vaak tussen trofische niveaus), een sterke directe positieve interactie, wordt veel bestudeerd. Indirecte, vaak zwakkere, positieve effecten tussen trofische niveaus zijn echter weinig bestudeerd. Ecologische autokatalyse is een vorm van zo’n indirecte positieve terugkoppeling

In zijn dissertatie laat Veldhuis zien dat organismen in belangrijke mate hun omgeving kunnen veranderen door middel van verschillende terugkoppelingsmechanismes. Ze verbreken daarmee de connectie met omgevingsgradiënten. Verder hebben ze een sterk effect op sleutelprocessen binnen het ecosysteem, zoals primaire productiviteit en decompositie, en veranderen ze daarmee de snelheid en hoeveelheid van voedingstoffen en energie die door het ecosysteem stromen.

Veldhuis concludeert daarom dat belangrijke functies van het ecosysteem, zoals het circuleren van voedingsstoffen, in belangrijke mate afhangen van de organisatie van het ecosysteem (in plaats van andersom). Zijn dissertatie kan een inspiratiebron zijn voor andere ecologen en bewerkstelligen dat zij met andere ogen naar een ecosysteem kijken en proberen de autokatalytische kringlopen te identificeren en te onderzoeken. ‘Juist de indirecte positieve interacties, die misschien op het eerste gezicht niet zo evident lijken, kunnen wel eens een veel belangrijkere rol spelen dan tot dusver wordt aangenomen,’ zegt hij.

Michiel Veldhuis promoveert aan de RUG op onderzoek dat hij uitvoerde bij de afdeling Community and Conservation Ecology van het Groningen Institute for Evolutionary Life Sciences. Zijn veldwerk deed hij voornamelijk op de Afrikaanse savanne. Hij vervolgt als postdoc zijn onderzoek aan de RUG.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/e339d2d0-dd6c-4478-9893-3f375f049100