Wetenschap - 30 november 2010

Seizoenen versterken chaos in de natuur

Populaties in de natuur komen en gaan chaotisch. Evenwicht bestaat niet. En die chaos wordt alleen maar sterker door de invloed van de seizoenen.

cover_chaos.jpg
 
Dat beweert en bewijst promovenda Elisa Benincà in haar proefschrift met de uitdagende titel Is there Chaos out there? Met chaos doelt de Italiaanse op de principiële onvoorspelbaarheid van een gereguleerd systeem. Kenmerk van zulke chaos is dat kleine veranderingen op de lange termijn kunnen leiden tot grote gevolgen. Benincà toonde die chaos aan in een planktongemeenschap en haalde met die ontdekking twee jaar geleden Nature. Met modelstudies onderbouwt en verstevigt ze in haar proefschrift die doorbraak.
Benincà bewees chaos in populaties plankton in een ton met honderd liter water en grond uit de Baltische Zee. Ondanks een constante temperatuur en een vast dag/nacht-ritme kwamen de populaties plankton in het vat nooit tot rust. Chaos, toonde Benincà aan. Maar zo'n experiment is nog wel iets anders dan de echte natuur. Zouden seizoenen en het dagelijkse weer die chaos misschien teniet doen?
Jager-prooi
De chaos in de planktondynamiek is redelijk eenvoudig te verklaren: zoöplankton eet fythoplankton. Dat levert schommelende aantallen van soorten op. Benincà identificeerde twee dominante jager-prooi-combinaties, die onderling verbonden zijn doordat de prooidieren elkaars concurrent zijn voor het licht en de voedingsstoffen. Het resultaat van die onderlinge vervlechting is chaos. Om de invloed van omgevingsfactoren te bestuderen, ontwierp Benincà vervolgens een model met zes jagers en tien prooien die leven bij een temperatuur die schommelt met het seizoen. 'Ik heb dus gekeken naar hoe de dynamiek tussen jagers en prooi verandert met dit seizoenseffect.'
Chaos aanjagen
Het resultaat was verrassend. De chaos werd niet gedempt, de kans op chaos werd juist aangewakkerd. Elk jaar veranderde de volgorde waarin de soorten piekten en de hoogte van die piek. Alleen de totale biomassa volgde een min of meer regelmatig patroon. 'Veel ecologen denken dat het weer een grote invloed heeft op populaties, maar ik toon aan dat je chaotisch gedrag ook krijgt in een vast seizoensritme. Er is dus intrinsieke chaos in de dynamiek.' Naast de invloed van het seizoen blijkt ook het weer -dagelijkse temperatuurschommelingen- de chaos aan te kunnen jagen. 
Voorspellingen
Is het dus buiten chaos troef? Ja, denkt Benincà. 'Maar het is niet makkelijk aan te tonen, want ecosystemen zijn zeer complex. Ik heb chaos aangetoond in een experimenteel en relatief simpel systeem. En natuurlijk zijn in ecosystemen ook externe invloeden bepalend voor de omvang van populaties. Maar de interne condities, de interactie tussen soorten, wordt vaak onderschat. De intrinsieke chaos in die dynamiek is belangrijk.'
Dat heeft consequenties voor het natuurbeheer. Voorspellingen over de lange termijn zijn in principe onmogelijk. In de planktongemeenschap van Benincà lag die voorspelbaarheid op maximaal 15-30 dagen. Dat onderstreept volgens Benincà het belang van voortdurende monitoring van populaties in de natuur om voorspellingen regelmatig te verbeteren.
Elisa Beninca promoveert op maandag 6 december bij professor Marten Scheffer (Aquatische Ecologie) en professor Jef Huisman (Aquatische Microbiologie, UvA)
 

Re:ageer