Universiteit van Amsterdam

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