Invasies en evolutie
Dat de mens de natuur steeds sterker beïnvloedt, is tegenwoordig wijdverbreide kennis. Uitstoot van broeikasgassen zorgt voor een gewijzigd klimaat, wat op zijn beurt weer tot gevolg heeft dat vele dier- en plantsoorten zich moeten aan passen aan de nieuwe omstandigheden of naar koudere oorden moeten trekken indien ze willen overleven. Door een stijgende menselijke populatie en bijbehorende nood aan ruimte voor woningen en voedselteelt daalt het beschikbare natuurlijke habitat waar soorten kunnen leven. Tevens worden door menselijke activiteiten steeds vaker soorten geïntroduceerd in nieuwe locaties hetzij accidenteel (bijvoorbeeld onbedoeld meegekomen op handelsschepen) of door doelbewuste introductie voor economische doeleinden. Zowel accidentele als opzettelijke verplaatsingen van soorten kunnen bijzonder ernstige gevolgen hebben. Een bekend voorbeeld hiervan is de reuzenpad, die men in de jaren dertig geïntroduceerd heeft in Australië als natuurlijk bestrijdingsmiddel van ongedierte in rietvelden. Deze soort heeft zich sindsdien sterk verspreid in het noorden van Australië, met grote gevolgen voor de lokale ecosystemen.
In de nabije toekomst verwachten we met andere woorden grote verschuivingen in de geografische verspreiding van soorten en bijgevolg ook in de samenstelling van soortengemeenschappen. Het inschatten welke soorten in staat zullen zijn om hun areaal te verschuiven en hoe de toekomstige gemeenschappen er uit zullen zien, vormt dan ook één van de grootste uitdagingen binnen het huidige biologisch onderzoek.
Ecologische verandering en snelle evolutie
Essentieel aan deze inschatting is het nauwkeurig bestuderen van zowel ecologische als evolutionaire processen die optreden tijdens invasies of areaalsverschuivingen. Gedurende een lange periode werd immers aangenomen dat evolutie een proces is van lange adem. De laatste decennia is het echter duidelijk geworden dat in de situatie van grote ecologische veranderingen -zoals bijvoorbeeld gedurende invasies of areaalsverschuivingen- er op zeer korte tijd al evolutie kan plaatsvinden. Zo verwacht men dat tijdens invasies individuen gaan sorteren in de ruimte op basis van hun dispersiviteit (de mate waarin ze de neiging zullen hebben om zich weg te verplaatsen van hun geboorteplek). Zeer mobiele (dispersieve) individuen hebben immers een grote kans om terecht te komen ver van de originele locatie, terwijl weinig dispersieve individuen daarentegen met grote waarschijnlijkheid op hun originele geboorteplek blijven. Deze ruimtelijke sortering van individuen naar dispersiviteit wordt vervolgens versterkt doordat individuen nabij soortgenoten leven die gelijkaardig zijn in dispersiviteit en hier ook mee zullen voortplanten. Ten tweede verwacht men ook dat er selectie is voor een snelle populatiegroei bij de dispersieve individuen. Deze koloniseren immers nieuw habitat waar ze geconfronteerd worden met een situatie van lage populatiedichtheid. De individuen die zich niet verplaatsen bevinden zich echter constant onder hoge populatiedensiteiten, en hier verwacht men dan ook selectie voor competitieve eigenschappen eerder dan een snelle populatiegroei.
Veldonderzoek versus experimentele aanpak
In het verleden werden invasies grotendeels onderzocht aan de hand van veldonderzoeken, maar hier zijn echter bepaalde nadelen aan verbonden. Veldonderzoek naar invasies gebeurt door te kijken naar locaties waar in het recente verleden invasies plaatsgevonden hebben, zoals bijvoorbeeld het voorbeeld van de reuzenpad in Australië. Hierbij wordt dan vergeleken in welke mate de individuen op de plek van introductie, de niet-disperseerders, verschillen van deze op grote afstand, de disperseerders. Zo probeert men dan te bepalen hoe evolutie gedurende de verspreiding geleid heeft tot bepaalde verschillen. Maar de vrije natuur is uiteraard geen homogeen systeem en vaak verschillen de lokale omstandigheden, zoals bijvoorbeeld temperatuur, bodemsoort, prooien, etc. tussen deze locaties. Deze verschillen bemoeilijken een duidelijke interpretatie van de resultaten. Voorts is het zo dat niet alle evolutie gebeurt ten gevolge van aanpassing aan specifieke omstandigheden. In het geval dat er slechts kleine populaties zijn (zoals bij invasies vaak het geval is), kan er willekeurige evolutie (in de biologie aangeduid als drift) optreden. Tijdens veldonderzoeken is het niet altijd mogelijk om te onderscheiden tussen evolutie door drift en evolutie door aanpassing tijdens invasies. De resultaten van veldstudies lopen dan ook sterk uiteen, en spreken elkaar soms zelfs ronduit tegen.
Om beide problemen te vermijden hebben wij een experimentele aanpak gebruikt voor de studie van invasies. Hiervoor hebben we zelf artificiële populaties gemaakt, bestaande uit verbonden stukken bladeren, waarop we bonenspintmijten geplaatst hebben om een invasie na te bootsen. Deze mijten konden dan gedurende een periode van ongeveer 10 generaties zich verspreiden. Na deze periode hebben we de individuen van de originele locatie vergeleken met deze die zich ver verplaatst hadden. Doordat deze experimenten in gecontroleerde laboratoriumomstandigheden uitgevoerd werden, werd er vermeden dat omgevingsvariatie de resultaten beïnvloedden. Gedurende het experiment werden tevens verschillende invasies naast elkaar gesimuleerd waardoor er onderscheid gemaakt kon worden tussen de evolutie intrinsiek verbonden aan invasies (die consequent over alle invasies optrad) en willekeurige evolutie (die varieerde tussen de verschillende invasie experimenten).
Onderbelichtte factor
Ons onderzoek heeft aangetoond dat gedurende invasies de snelheid van areaalsuitbreiding toeneemt ten gevolge van evolutie. Bijgevolg is het mogelijk dat evolutie soorten kan redden in het geval dat ze zich moeten verplaatsen ten gevolge van bijvoorbeeld klimaatverandering. Hoewel evolutie wel degelijk een significante factor bleek te zijn voor deze versnelling van areaalsuitbreiding bleek het echter niet de belangrijkste drijfveer te zijn. De individuen die zich het meest verplaatsen zijn immers sterk aan elkaar verwant, en in zo’n situaties gaan individuen zich meer verplaatsen om competitie met nauwe verwanten te vermijden. Het effect hiervan bleek verscheidene keren sterker te zijn dan dat van evolutie. Dit was hiervoor al gesuggereerd in computermodellen, maar het werd nog nooit op deze manier expliciet experimenteel aangetoond en hiervoor werd deze factor dan ook grotendeels over het hoofd gezien in het onderzoek naar invasies. Dit suggereert dat hoewel evolutie zeker een rol kan spelen bij de overleving van soorten in een veranderende wereld, er zeker ook sterke limieten zijn aan de reddende rol van evolutionaire aanpassingen. Deze bevinding zal ons in staat stellen om in de toekomst beter het lot van de soorten in te schatten. Desalniettemin zal het voor veel soorten nog een grote uitdaging zijn om te overleven in een zo sterk door de mens verstoorde wereld.
