Gepubliceerd op 5 november 2009
Twee roofdiersoorten op dezelfde prooi leidt tot chaos
Gepubliceerd op 5 november 2009
Eurytemora (roeipootkreeftje)
Roofdieren en hun prooi vertonen vaak schommelingen in hun
populatieomvang. Als het aantal roofdieren toeneemt, neemt het aantal
prooidieren af. Echter, als twee zogeheten predator-prooisystemen met
elkaar verbonden zijn blijkt er chaos in het voedselweb te ontstaan.
Dit tonen Elisa Benincà en Jef Huisman van de Universiteit van
Amsterdam (UvA) voor het eerst aan. Hun ontdekking wordt vandaag
belicht in Nature en morgen in Science. Volgende maand wordt het
volledige onderzoek gepubliceerd in Ecology Letters.
In de natuur kunnen het aantal roofdieren en hun prooi sterk
schommelen. Prooidierpopulaties groeien snel als er weinig roofdieren
zijn, maar hun aantal keldert als het aantal roofdieren stijgt. Nieuw
onderzoek toont aan dat de interactie tussen twee
predator-prooisystemen anti-fase-oscillaties kan veroorzaken. Dit
betekent dat de twee roofdiersoorten elkaar voortdurend afwisselen in
aantallen; eerst neemt de ene roofdiersoort in aantal toe, daarna de
andere roofdiersoort, waarna de eerst soort weer terugkomt,
enzovoorts.
Elisa Benincà en Jef Huisman, beide van het Instituut voor
Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (IBED) van de UvA, bestudeerden
de complexe ups en downs van planktonpopulaties in een voedselweb
afkomstig uit de Baltische Zee. In eerder onderzoek, dat in 2008 in
Nature werd gepubliceerd, lieten ze al zien dat de aantallen van de
verschillende planktonsoorten in dit voedselweb fluctueerden op een
chaotische en dus onvoorspelbare manier. Maar wat was de oorzaak van
deze chaotische veranderingen?
Tijdreeksen van twee zoöplanktonsoorten tijdens het experiment. De
twee soorten tonen anti-fase-oscillaties; als de ene soort groeit,
krimpt de andere soort, en andersom.
Klein plankton tegen groot plankton
Voor het nieuwe onderzoek gebruikten de onderzoekers geavanceerde
statistische technieken om de fluctuaties van de planktonsoorten in
hun voedselweb in detail te analyseren. Het voedselweb bestaat uit een
mengsel van fytoplankton- en zoöplanktonsoorten van verschillende
grootte. Het microscopisch kleine fytoplankton is de prooi, de
zoöplanktonsoorten het roofdier. De onderzoekers ontdekten dat kleine
zoöplanktonsoorten, zoals raderdiertjes, zich voeden met het kleinste
fytoplankton. Grotere zoöplanktonsoorten, zoals roeipootkreeftjes,
eten de grote fytoplanktonsoorten.
Telkens als de aantallen klein fytoplankton hoog waren, nam het aantal
raderdiertjes toe en werd het kleine fytoplankton opgegeten. Hierdoor
verschoof de competitiestrijd in het voordeel van het grote
fytoplankton, dat in aantal toenam. De groei van het grote
fytoplankton leidde echter tot een toename van de roeipootkreeftjes,
die het grote fytoplankton opaten. Daardoor ontstond weer nieuwe
ruimte voor het kleine fytoplankton om de dominantie over te nemen. Op
deze manier slingerde het voedselweb heen-en-weer tussen de twee
predator-prooisystemen en veroorzaakte daarmee anti-fase-oscillaties.
De niet-lineaire groei van de verschillende soorten in het voedselweb
zorgde er voor dat deze anti-fase-oscillaties zichtbaar werden als
chaotische ups en downs in de aantallen van de verschillende soorten.
Koppeling predator-prooisystemen leidt tot chaos
Het onderzoek van de UvA-wetenschappers is het eerste experimentele
bewijs dat de koppeling tussen twee predator-prooisystemen kan leiden
tot chaos. Daarmee werpt het nieuw licht op de complexiteit van de
interacties tussen soorten in een voedselweb. Het onderzoek werd
gefinancierd door de stichting Aard- en Levenswetenschappen, onderdeel
van de Nederlandse organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).
Publicatiegegevens
Elisa Benincà, Klaus D. Jöhnk, Reinhard Heerkloss en Jef Huisman.
Coupled predator-prey oscillations in a chaotic food web. Ecology
Letters 12 (dec. 2009, pp. 1367-1378).
Verwijzingen
Artikel in Ecology Letters
Nature Research Highlights
Website Science
Universiteit van Amsterdam