Planten staan vastgeworteld, maar hun nakomelingen zijn voortdurend onderweg. In deze voorpublicatie uit Migratie: Soorten aan de wandel, het nieuwe boek van stichting Biowetenschappen en Maatschappij dat 15 juni verschijnt, beschrijft Roy Erkens waarom zaadverspreiding evolutionair voordeel oplevert – ondanks alle risico’s.
Planten beschikken over een breed scala aan mechanismen om zich te verspreiden. Ze doen dit zeer succesvol en koloniseren zelfs afgelegen eilanden (zie kader: ‘Eilandbiogeografie’) en nieuwe landschappen zoals stedelijke gebieden. Maar waarom verspreiden planten zich? Het kost energie en tijd, en brengt allerlei risico’s met zich mee. Zo kan kieming misgaan door de ongunstige omstandigheden waar het zaad landt of kan het zaad voortijdig worden opgegeten. Vaak leidt verspreiding niet tot migratie want hier spreken we enkel van wanneer de plant zich voor langere tijd vestigt in een gebied. Er zijn enkele belangrijke redenen om zich toch te verspreiden.
Planten concurreren constant om licht, water en voedingstoffen om te overleven. Die factoren zijn nodig om te groeien en voort te planten. Deze concurrentie kan leiden tot aanzienlijke zaad- en zaailingsterfte in de nabijheid van de ouderplant. Jonge planten concurreren daar vooral met verwante individuen. Dit is evolutionair ongunstig, omdat dit hun gezamenlijke voortplantingssucces verlaagt. Daarnaast zorgt een groot aantal verwante individuen bij elkaar voor een hoge kans op inteelt. Concurrentie treedt ook op tussen niet-verwante soortgenoten, bij overbevolking. Planten met een groter verspreidingsvermogen hebben dus in beide situaties een evolutionair en ecologisch voordeel omdat zij de nadelige gevolgen van een hoge dichtheid aan soortgenoten ontlopen. Onderzoek laat zien dat plantconcurrentie door verwantschapsconcurrentie of overbevolking in bepaalde gevallen inderdaad grotere zaadverspreiding bevordert.
Ook natuurlijke vijanden vormen een reden voor de verspreiding van planten. Zaadpredatoren zoals vogels kunnen zich van nature op of dicht bij de plant bevinden, ze kunnen aangetrokken worden door signalen van de plant, of afkomen op de hoge zaaddichtheid rondom de ouderplant, of een combinatie van deze drie. Zaden zijn in al deze gevallen kwetsbaar en daardoor kan nog vóór verspreiding plaatsvindt, aanzienlijk zaadverlies optreden. Hoe langer zaden aan een plant blijven zitten, hoe groter de kans dat ze worden aangetast. Ook na de verspreiding is de sterfte van zaden en zaailingen door natuurlijke vijanden vaak hoog.
Bouwplaatsen
Planten met een groot verspreidingsvermogen hebben het voordeel dat zij gebruik kunnen maken van verstoorde, tijdelijke leefgebieden zoals open plekken die zijn ontstaan doordat bomen zijn omgewaaid, aardverschuivingen hebben plaatsgevonden en dieren ergens hebben gegraven. Maar ook bouwplaatsen of militaire oefenterreinen zijn voorbeelden van zulke tijdelijke groeiplaatsen. Wanneer de kwaliteit van een leefgebied voorspelbaar verandert in de tijd door bijvoorbeeld successie, kunnen planten verslechterende omstandigheden ontvluchten en zich vestigen in gebieden die tijdelijk gunstiger zijn. Door goede verspreiding kunnen planten dan weer vertrekken voordat dit volgende gebied verslechtert.
Soms varieert de kwaliteit van leefgebieden echter onvoorspelbaar in ruimte en tijd. De wijde verspreiding van zaden over zo’n landschap is dan een gokstrategie. Het risico van mislukking en succes wordt gespreid over alle nakomelingen. Of deze strategie evolutionaire (langetermijn)voordelen geeft, is pas na meerdere generaties merkbaar. Daarom is het succes van zulke strategieën in de natuur moeilijk te bewijzen. Ze lijken te werken bij plantensoorten met eenvoudige levenscycli zoals planten met een korte zaadrust, maar het is niet bewezen of plantensoorten met complexere levenscycli daar ook voordeel bij hebben.
De laatste reden waarom planten zich verspreiden, is om een specifieke geschikte leefomgeving te bereiken. Vruchten hebben soms specifieke aanpassingen die de verspreiders naar bepaalde leefgebieden leiden. Bij zulke actieve, gerichte verspreiding manipuleert de plant de verspreider via aanpassingen van de vrucht. Klassiek is de verspreiding van maretak door gewervelde dieren. Maretakvruchten blijven plakken aan zoogdieren en vogels door hun kleverige pulp. Dieren die van die pulp af willen komen, wrijven met hun lichaam tegen takken en dat is gunstig voor de verspreiding en vestiging van de maretak. Zo’n gerichte verspreiding is waarschijnlijk zeldzaam door de vele wisselwerkingen tussen vruchten, hun verspreiders en omgevingsfactoren.
Passieve gerichte verspreiding ontstaat wanneer de verspreider wordt aangetrokken tot specifieke locaties (bijvoorbeeld door het volgen van voedselbronnen), zaden relatief vaker op deze locaties worden afgezet en deze locaties gunstig zijn voor plantengroei. Zo gebruiken wilde eenden bepaalde waterplassen om te eten en te nestelen. Zij verspreiden zo strikt watergebonden planten naar specifieke plassen.
Inzicht in de verspreidingspatronen en migratie van planten is essentieel voor natuurbeheer, het ontwikkelen van herstelstrategieën, en het behoud van biodiversiteit in een veranderende wereld. Het proces van migratie bepaalt onder andere hoe snel soorten zich kunnen aanpassen aan verschuivende klimaatzones, kunnen ontsnappen aan bedreigingen zoals droogte, hitte of ziektes, of nieuwe leefgebieden kunnen koloniseren, zoals de door mensen gecreëerde stedelijke omgevingen.
Eilandbiogeografie
Bij het woord ‘eiland’ denken veel mensen aan Terschelling, de Azoren of Hawaï, maar in de biologie heb je ook eilanden die niet omgeven zijn door water, de zogeheten habitateilanden. Dat zijn natuurlijke leefgebieden, omringd door bijvoorbeeld landbouw of stedelijk gebied. Eilandbiogeografen bestuderen de verspreiding van soorten op dit soort eilanden. Ze proberen de processen te begrijpen die de biodiversiteit op eilanden vormgeven (zoals migratie, uitsterving en soortvorming).
Echte eilanden, dus eilanden die zijn omgeven door water, zijn door hun natuurlijke isolement ideale gebieden om ecologische en evolutionaire processen te bestuderen. Oceanische eilanden beginnen kaal en bouwen hun biodiversiteit geleidelijk op via immigratie en soortvorming. Continentale eilanden waren ooit verbonden met het vasteland en startten met een bestaande set aan soorten. Het belangrijkste verschil tussen echte eilanden en habitateilanden is de omgeving. Bij echte eilanden is dat water. Water is homogeen en onleefbaar voor de soorten op het eiland. Bij habitateilanden is dit contrast minder groot. Die omgeving kan als brongebied voor (nieuwe) soorten dienen. Maar habitateilanden zijn ook gevoeliger voor externe bedreigingen zoals jacht, brand en invasieve soorten.
Oceanische eilanden herbergen vaak een hoog percentage soorten die nergens anders voorkomen (endemen of endemische soorten). Tegelijkertijd vormen hun flora en fauna geen representatieve afspiegeling van het nabije vasteland. De soortensamenstelling wordt bepaald doordat bepaalde soorten erin geslaagd zijn de oceaan over te steken én zich te vestigen. Het oversteken van water vereist specifieke eigenschappen van de plant, zoals kleine zaden met structuren die windverspreiding bevorderen, drijfvermogen van zaden, drijvende vegetatieresten of de mogelijkheid om met dieren mee te liften. De afstand tot het vasteland, de grootte van het eiland, stromingspatronen, de windrichting en de aanwezigheid van stepping stones (kleine tussenliggende stukjes land die gebruikt kunnen worden om de oversteek te maken) beïnvloeden welke soorten kans maken om aan te komen. Vestiging op het eiland hangt af van abiotische (bodem, klimaat) en biotische factoren (concurrenten of organismen die de plant juist helpen, zoals schimmels, bestuivers of verspreiders). Jonge eilanden met arme bodems vragen om pioniersoorten, terwijl oudere eilanden met volgroeide ecosystemen vooral ruimte bieden aan concurrerende specialisten. Soorten die niet passen bij deze omstandigheden vestigen zich niet of sterven lokaal uit.
Vliegvermogen
Natuurlijk zijn eilanden zelf niet altijd stabiel. De Galapagoseilanden zijn vulkanische eilanden die liggen op de Nazca-plaat. Deze tectonische plaat beweegt oostwaarts. Daardoor zijn de westelijke eilanden (zoals Fernandina en Isabela) relatief jong, vulkanisch actief en kaler, met vooral pioniervegetatie (korstmossen, cactussen, grassen). De oostelijke eilanden (zoals San Cristóbal en Española) zijn ouder, lager en verder geërodeerd. Hier trad al bodemvorming op, waardoor zich een rijkere vegetatie ontwikkelde met endemische soorten zoals Scalesia-bomen en Miconia robinsoniana. De laatste soort leeft in nevelige bossen boven de zone waar Scalesia voorkomt, maar wordt ernstig bedreigd door invasieve exoten.
Evolutie op eilanden kan leiden tot zogeheten ‘eilandsyndromen’: terugkerende trends zoals verlies van vliegvermogen bij vogels, het niet herkennen van predatoren of het ontstaan van houtige vormen bij voorheen kruidachtige planten. Zo komen in Nederland van de familie van de paardenbloem en de zonnebloem (Asteraceae) alleen kruidachtige varianten voor. Op eilanden zijn echter ook boomvormen binnen deze groep te vinden (zoals de genoemde Scalesia-bomen). Een opvallend patroon is de ‘eilandregel’, waarbij grote soorten verkleinen en kleine soorten of plantendelen juist groter worden. De eilandregel is overigens ook van toepassing op dieren, getuige de evolutie van reuzenratten of dwergolifantjes op sommige eilanden. De dodo bijvoorbeeld was een reuzenduif zonder vliegvermogen. Oceanische eilandflora’s staan ook bekend om hun spectaculaire evolutionaire radiaties: het ontstaan van veel nieuwe en enkel lokaal voorkomende soorten. Ze treden op bij gebrek aan concurrentie, de afwezigheid van predatoren en herbivoren, en veel lege niches. Scalesia op de Galapagoseilanden is een voorbeeld van zo’n radiatie, maar ook margrieten en slangenkruid op de Canarische Eilanden of Lobelia op Hawaï.
Uitstervingen
Eilanden staan centraal in het wereldwijde verlies aan biodiversiteit. Meer dan 60 procent van alle gedocumenteerde uitstervingen van landsoorten sinds 1500 betreft soorten die endemisch zijn op eilanden. Naar schatting wordt 5 tot 10 procent van de endemische eilandplanten wereldwijd met uitsterving bedreigd. Jacht, habitatverlies, invasieve soorten, ziektes en klimaatverandering vergroten dit risico aanzienlijk. De kwetsbaarheid van eilandsoorten hangt samen met hun kleine verspreidingsgebieden, gebrek aan verdediging tegen predatoren en ecologische specialisatie. De uitstervingen zetten het levensonderhoud van miljoenen mensen onder druk die afhankelijk zijn van eilandecosystemen.
Migratie als biologische constante
In Migratie: Soorten aan de wandel presenteert stichting Biowetenschappen en Maatschappij migratie als een basaal biologisch verschijnsel. Onder redactie van Roy Erkens, Jannes van Everdingen en Jelle Reumer laat het boek zien hoe planten via sporen en zaden concurrenten, vijanden en verslechterende groeiplaatsen ontlopen, hoe dieren seizoenen, klimaat en voedsel volgen, en hoe Homo sapiens past in die langere evolutionaire geschiedenis. Het boek is breed opgezet, soms wat encyclopedisch, maar biedt juist daardoor veel bruikbare context. Sterk is dat het overeenkomsten laat zien tussen planten, dieren en mensen, en tegelijk duidelijk maakt dat menselijke migratie óók draait om grenzen, politiek, ongelijkheid en beeldvorming.
Migratie: Soorten aan de wandel
Redactie: Roy Erkens, Jannes van Everdingen en Jelle Reumer
Paperback, 144 pagina’s, 15 euro