Universiteit van Amsterdam

Let op: embargo tot 13 februari, 19.00 uur

Experimenteel bewijs voor chaos in de natuur

Langetermijnvoorspelling van soorten in ecosystemen blijkt onmogelijk

Zelfs onder constante omstandigheden blijven de aantallen van alle soorten in een voedselweb fluctueren op een chaotische en dus onvoorspelbare manier. Dat hebben onderzoekers van onder meer de Universiteit van Amsterdam en Wageningen Universiteit experimenteel aangetoond. Het klassieke idee van het evenwicht der natuur heeft daarmee een forse deuk opgelopen. De resultaten van het onderzoek worden op 14 februari gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Benincà et al. 2008

Theoretisch ecologen hadden al in de jaren '70 aangegeven dat het in principe mogelijk is dat populaties van planten en dieren onvoorspelbaar kunnen fluctueren, zelfs zonder externe invloeden. Hoewel deze chaostheorie veel stof heeft doen opwaaien, geloofden slechts weinig wetenschappers erin. De heersende opvatting was dat aantalsfluctuaties het gevolg zijn van externe factoren, zoals veranderende weersomstandigheden en andere verstoringen van het natuurlijk evenwicht. Die visie was jarenlang heel moeilijk te weerleggen. Daarin is nu verandering gekomen door de verrassende resultaten van onderzoek door promovenda drs. Elisa Benincà en prof. dr. Jef Huisman van het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (IBED) van de Universiteit van Amsterdam (UvA), samen met collega's van de Wageningen Universiteit (WUR) en universiteiten in Duitsland en de Verenigde Staten.

De kern van het werk is een experiment waarin een natuurlijk voedselweb bestaand uit plankton opgevist uit de Oostzee acht jaar lang nauwlettend in een aquarium is bestudeerd. De Duitse bioloog Reinhard Heerkloss hield licht en temperatuur constant en noteerde tweemaal per week de ontwikkeling van de verschillende soorten. Tot zijn verrassing kwam het voedselweb nooit tot rust, maar bleven de aantallen wild variëren. Hij stuurde zijn gegevens naar Amsterdam voor statistische analyse. Hieruit bleek dat de fluctuaties werden veroorzaakt door de soorten zelf; onderlinge concurrentie en predatie genereerden een dynamisch voedselweb waarbij geen van de soorten erin slaagde om permanent de overhand te krijgen. Geavanceerde wiskundige technieken toonden aan dat het hier onomstotelijk om echte chaos ging.

Volgens de auteurs zijn de gevolgen voor het denken over ecosystemen ingrijpend. Het onderzoek bewijst dat aantallen van soorten op lange termijn fundamenteel onvoorspelbaar zijn. Tot nog toe dachten wetenschappers dat ze veranderingen in de soortensamenstelling zouden kunnen voorspellen, als ze het voedselweb en allerlei externe factoren (zoals klimaatsverandering) maar beter bestudeerden. Nu moet dat beeld volgens de auteurs herzien worden. Prof. dr. Jef Huisman en prof. dr. Marten Scheffer (WUR) hadden met behulp van rekenmodellen al eerder gewezen op de mogelijkheid van chaos in ecosystemen. Maar het experimentele bewijs dat nu is geleverd, betekent volgens beiden pas de echte doorbraak. De onvoorspelbaarheid van soorten in ecosystemen is volgens de onderzoekers vergelijkbaar met de onvoorspelbaarheid van het weer. Benincà: 'Kortetermijnvoorspelling kan, maar op de lange termijn zijn gedetailleerde voorspellingen onmogelijk. We kunnen op zijn best globaal aangeven binnen welke grenzen soorten zullen fluctueren.'

Het onderzoek werd gefinancierd door het gebied Aard- en Levenswetenschappen van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).

Publicatiegegevens

Elisa Benincà, Jef Huisman, Klaus D. Jöhnk, Pedro Branco (UvA), Reinhard Heerkloss (Universiteit Rostock, Duitsland), Egbert van Nes, Marten Scheffer (WUR) & Stephen P. Ellner (Cornell University, VS): 'Chaos in a long-term experiment with a plankton community', Nature, 14 februari 2008