Nieuw licht op zeegras dankzij ecologennetwerk

Een internationaal team van marine ecologen heeft op wereldomspannende onderzoek gedaan naar zeegras. De resultaten laten zien dat ecologische principes onafhankelijk zijn van de plek waar het experiment wordt uitgevoerd. Daarnaast toont het onderzoek aan dat biologen moeten samenwerken om van grootschalige, complexe vragen tot vernieuwende antwoorden te komen.

Twee RUG-hoogleraren speelden een rol in dit onderzoek, dat onlangs is gepubliceerd in het hoog aangeschreven tijdschrift Ecology Letters. Een belangrijke probleem waar ecologen mee worstelen is dat onderzoekers die hetzelfde probleem op verschillende plaatsen onderzoeken, vaak verschillende resultaten vinden. Dat lijkt ook niet zo raar wanneer je zeegras onderzoekt in Noorwegen of, bijvoorbeeld, Californië. Er zijn ten slotte grote verschillen in zaken als temperatuur, daglengte en andere lokale omstandigheden, net als in de verschillende soorten waaruit het ecosysteem is opgebouwd.

‘We wilden uitzoeken of je in de ecologie resultaten kunt generaliseren’, vertelt Jeanine Olsen, hoogleraar moleculaire ecologie aan de RUG. Daartoe is in 2010 een netwerk opgericht van vijftien labs, verspreid over het Noordelijk halfrond, het Zostera Experimental Network (ZEN), vernoemd naar het zeegras Zostera marina. Zeegrassen zijn gevoelig, algen kunnen de bladeren overgroeien en de planten verstikken, en zo hele onderwater-weiden vernietigen. Dit kan ernstige gevolgen hebben, omdat zeegrasweiden de kraamkamer vormen voor veel vissoorten en bovendien de kust beschermen tegen erosie.

De vijftien deelnemende laboratoria (die samen zo’n 100 onderzoekers in het veld kunnen sturen) bedachten een experiment om het belang van ‘top-down’ of ‘bottom-up’ effecten op zeegras te onderzoeken. ‘De klassieke gedachte is dat bemesting met voedingsstoffen vanaf het land of uit andere bronnen de algengroei op zeegras bladeren bevordert’, legt Olsen uit. Dit is een voorbeeld van ‘bottom-up’ regulatie van het voedselweb, een vorm die in bepaalde situaties inderdaad voorkomt.

Hogerop in het voedselweb bevinden zich kleine en middelgrote ‘grazers’, zoals kreeftachtigen (isopoden), die de algen van de bladeren afmaaien. En weer een niveau hogere heb je kleine vissen zoals stekelbaarsjes die de grazers opeten en daarboven grotere vissen die de kleintjes opeten. Bovenaan het voedselweb bevinden zich de grote roofvissen.

Ongeveer tien jaar geleden kwam Britas-Klemens Eriksson, hoogleraar ecologie aan de RUG, met een nieuw idee. Samen met enkele collega’s schreef hij een inmiddels invloedrijk artikel waarin zij juist het belang van de toppredatoren in het voedselweb benadrukten. Zij lieten zien dat het verdwijnen van grote vissen door de visserij zorgde voor een toename van de aantallen stekelbaarsjes, die dus meer middelgrote grazers gingen eten. ‘En waar de “schoonmakers” verdwenen raakte het zeegras overgroeid door algen.’ Dit was een voorbeeld van een ‘top-down’ effect.

Het ZEN netwerk bedacht een experiment om dit te onderzoeken op verschillende plaatsen in Europa, Noord-Amerika en Azië. ‘De handboeken waarin beschreven staat hoe we dat precies moeten doen waren tien centimeter dik!’, weet Olsen nog. ‘Tegenwoordig gebruiken we filmpjes die we op YouTube zetten om de experimentele technieken over te brengen. De meeste handelingen zijn helemaal niet zo ingewikkeld, maar je moet zien hoe het gebeurt om ervoor te zorgen dat de experimenten op alle verschillende locaties identiek verlopen.’

De onderzoekers verlaagden het aantal ‘grazers’ door ze met behulp van een chemische stof te verjagen – iets wat zonder milieuschade en met de benodigde vergunning gebeurde. Stukken zeegras met en zonder grazers kregen al dan niet extra voedingsstoffen, zodat er vier verschillende condities waren. Zoals viel te verwachten nam de algengroei toe wanneer er minder grazers waren. Alleen maar extra voedingsstoffen bleek echter nauwelijks effect te hebben.

De belangrijkste variabele was de diversiteit in soorten middelgrote grazers te zijn, hoewel de precieze samenstelling per locatie verschilde. Ook na correctie voor verschillen in temperatuur, breedtegraad enzovoorts bleek uit wiskundige modellering dat er een correlatie was tussen de omvang van de algenbloei en de biodiversiteit van de grazers.

‘Een verlies aan biodiversiteit van middelgrote grazers maakte het zeegras gevoelig voor verstoringen. En de genetische diversiteit van het zeegras zelf had weer gevolgen voor de biodiversiteit van de grazers’, vertelt Olsen. ‘Dit bevestigt de ideeën van Eriksson, die trouwens zelf de leiding had van de ZEN locatie in het noorden van Noorwegen, en die ook een belangrijke rol speelde bij de analyse van de resultaten.’

Los van de resultaten die in het artikel staan beschreven is er nog een belangrijke les te trekken uit het onderzoek, zegt Olsen. ‘Dit soort samenwerking is, denken we, de nieuwe standaard voor ecologisch onderzoek. Het is essentieel om een team te hebben met verschillende expertises dat op verschillende locaties kan werken.’ Schaal en replicatie zijn ook belangrijk, net zoals de synergie die er in dit soort teams ontstaat.

Andere vakgebieden hebben de ‘Big Science’ al omarmd. Olsen: ‘Het is ook heel stimulerend voor studenten en promovendi. Die krijgen de kans om de internationale partners te ontmoeten tijdens het veldwerk en vergroten zo hun eigen netwerk.’ Ze wijst op een van de auteurs van het artikel in Ecology Letters. ‘Zij was een promovendus van Britas-Klemens Eriksson, werkte vervolgens een zomer bij de ZEN coördinator in Virginia en is nu postdoc bij een andere ZEN partner, in Zweden. Dat is toch fantastisch!’

Referentie: J.E. Duffy et al. Biodiversity mediates top–down control in eelgrass ecosystems: a global comparative-experimental approach. Ecology Letters 17 mei, DOI: 10.1111/ele.12448