Inleiding in de theorie van het bemeten en beschermen van biodiversiteit, in het kader van het educatieve programma van Naturalis.

1. Crash Course Biodiversiteit
Rutger Vos (@rvosa)
Understanding Evolution

2. Structuur van de crash course
1. Biodiversiteit en Naturalis
Definitie en missie
2. Biodiversiteit over de aarde
Soortenrijkdom
Ruimtelijke patronen en processen
3. Biodiversiteit door de tijd
Fylogenetische diversiteit
Episodes van soortvorming en uitsterven
4. Tijd, ruimte, en kenmerken
Functionele diversiteit
Opbouw van diversiteit in aanpassing
5. Het belang van biodiversiteit
Ecosysteemdiensten
6. De afbraak van biodiversiteit
De toekomst van de planeet

3. 1. Biodiversiteit en Naturalis
De definitie van biodiversiteit volgens Google:
Onze missie als wetenschappelijk instituut volgens onszelf:
Beschrijven, begrijpen en verkennen van het aantal,
de verscheidenheid en de variabiliteit van alle
levende organismen voor menselijk welzijn en de
toekomst van onze planeet

4. 2. Biodiversiteit over de aarde

5. Hoeveel soorten zien we?
• Op hoe meer plekken je kijkt, hoe
meer soorten je ziet
• Deze plekken kunnen verschillende
schalen aannemen (plots, eilanden,
continenten)
• “Plekken” kunnen ook iets in de tijd
zijn, in plaats van de ruimte
(bijvoorbeeld seizoenen)
• De snelheid van toename verschilt
tussen groepen soorten
Hans ter Steege

6. Aantal soorten per oppervlak
Species-area curve (Preston, 1962)
S = cAz
log(S) = log(c) + z * log(A)
S = Soortenrijkdom
c = Constante
A = Areaal
z = Constante
Toegepast op eilanden
(MacArthur & Wilson, 1967)

7. De invloed van geografische breedte
• Soortenrijkdom aan vogels in 47 tropische graslanden
• Kleurcodes zijn rangorde qua soortenrijkdom van 1 (rood) tot 47 (geel)
A. Curves zijn nonlineaire modellen, grijs een interval waar I-V buiten vallen
B. Loglinear verband (Preston, 1962), waar 1-5 van afwijken
C. De gebieden 1-5 (zie B)
D. De gebieden I-V (zie A)
Hoe dichter bij de
evenaar, hoe meer
soorten. Dus boven
het verband tussen
areaal en aantal
soorten.

8. Mondiale patronen van soortenrijkdom
Tropen Bergen Lange kustlijn
Vincent Merckx

9. Kruispunten

10. Biodiversiteit over de aarde
Samengevat, wat betreft aantallen soorten:
• Grote gebieden / eilanden → meer soorten
• Kleine en/of geïsoleerde eilanden → minder soorten
• Meer soorten in de tropen, in de bergen, en in plekken
met dynamische, diverse fysische geografie
• Meer soorten op “kruispunten”, zoals landbruggen

11. 3. Biodiversiteit door de tijd

12. De accumulatie van soorten
Biodiversiteit is het netto resultaat van soortvorming - uitsterven
A. Zonder uitsterven en met constante soortvorming: lineair verband
tussen tijd en log(aantal afstammelingen)
B. Snelle soortvorming in het begin, daarna minder snel: verzadiging?
C. Vooral recente afstammelingen. Kan komen door recente versnelde
soortvorming of door uitsterven.

13. Uitsterven en vervanging
Luis Valente

14. Nieuwe kansen, snelle soortvorming
Versnelde soortvorming (speciatie) kan plaatsvinden als er zich
nieuwe ruimte aandient, bijvoorbeeld door:
• ontstaan van vulkanische eilanden, zoals Hawaii, Galapagos,
Canarische eilanden
• opduwen van bergketens, zoals Andes, Himalaya, Caucasus,
Alpen
Het patroon van genetische verscheidenheid - de fylogenie - laat
dan een explosie van nieuwe afstammelingen zien (radiatie)

15. Fylogenetische diversiteit
De tuatara Henry,
111 jaar oud

16. Mondiale soortenrijkdom versus
fylogenetische diversiteit
Fylogenetische diversiteit t.o.v. soortenrijkdom
Soortenrijkdom
Gebieden met veel soorten kunnen
juist weinig fylogenetische diversi-
teit hebben. Hoe kan dat?
De hoge soortenrijkdom kan het
gevolg zijn van radiaties waarbij in
korte tijd veel soorten ontstaan.
Er wordt dan dus weinig ‘taklengte’
opgebouwd, en dus lage FD in
verhouding tot het aantal
soorten.
Wat moeten we beschermen?
Grote aantallen soorten? Of
unieke soorten?

17. Biodiversiteit door de tijd
Samengevat:
• Biodiversiteit = soortvorming – uitsterven
• Uitsterven is niet constant, grote rampen kunnen
leiden tot massaal uitsterven
• Soortvorming is niet constant, het kan versnellen
tijdens radiaties
• Beide processen zijn terug te zien in
fylogenetische bomen
• Afstammingslijnen die lang, onafhankelijk blijven
bestaan dragen bij aan fylogenetische diversiteit

18. 4. Tijd, ruimte en kenmerken

19. Diversiteit in kenmerken
• De lengte van de takken van deze
fylogenie geeft de mate van
opbouw van kenmerken weer
• Vaak staat dit rechtstreeks in
verhouding tot tijd, maar soms gaat
de opbouw (tijdelijk) sneller
• De soorten in gebied A hebben een
breder spectrum aan kenmerken
dan die in gebied B
• De diversiteit aan kenmerken is
groter in gebied A
• Hoge diversiteit aan kenmerken
hangt vaak samen met hogere
biomassa (en andere nuttige
dingen!)

20. Welke diversiteit is belangrijk?
Tijdens een radiatie kan in korte tijd een grote diversiteit aan vorm en functie
ontstaan. Omdat de soorten jong zijn, vertegenwoordigen ze maar weinig diversiteit
aan evolutionaire geschiedenis, en voor veel (neutrale) genen ook maar weinig
genetische diversiteit.
De taklengtes van deze fylogenie zouden er bijvoorbeeld heel anders uit kunnen
zien als ze functionele diversiteit vertegenwoordigden. Welke vorm van diversiteit
vinden we dan belangrijk?

21. Soortenrijkdom t.o.v.
functionele diversiteit
Een vergelijking van de
dichtheid aan soorten en de
functionele diversiteit gaat
net zo in tegen de intuïtie
als de vergelijking met
fylogenetische diversiteit.
Op plekken met veel
soorten lijken veel soorten
ongeveer hetzelfde te doen,
terwijl op armere plekken
de soorten ieder meer lijken
te doen.
Ze lijken bredere niches te
hebben.

22. De niche
De niche (=nis) is de ruimte
binnen een bepaalde combinatie
aan omgevingsfactoren waarin
een soort beter past (=fit) dan alle
andere.
Als een soort hogere tolerantie
heeft - meer generalistisch is –
dan heeft die een bredere niche
dan een gespecialiseerde soort.

23. Stabiliteit en rijkdom van de omgeving

24. Functionele diversiteit en
geografische breedte
De Galapagos eilanden zijn extreem instabiel:
- Vulkanisch
- Heet en droog
- Gevoelig voor El Niño
Per soort dus brede niches en dus ook een in
totaal hoge functionele diversiteit
Katja Peijnenburg

25. Variabiliteit
Gezonde populaties laten variatie zien:
- Genetisch
- Morfologisch
Variatie heeft vaak een geografische
structuur, wat iets zegt over lokale
aanpassingen en wellicht ondersoorten
Om deze variabiliteit te kunnen
onderzoeken verzamelen we meerdere
specimens van een soort
Frederic Lens

26. Tijd, ruimte en kenmerken
Samengevat:
• We onderscheiden drie
vormen van diversiteit:
soortenrijkdom,
fylogenetische diversiteit, en
functionele diversiteit
• De drie vormen van
biodiversiteit zijn maar licht
gecorreleerd en vormen
complexe ruimtelijke patronen
• Functionele diversiteit
ontstaat door het opvullen van
niches
Diversificatiespel:
naturalis.github.io/browbrow Rutger Vos

27. 5. Het belang van biodiversiteit

28. Ecosysteemdiensten
Voor het leveren van deze
diensten is biodiversiteit van
belang:
• Redundancy hypothesis –
‘overtollige’ soorten verhogen
de weerstand van het systeem
• Portfolio effect – een breed
spectrum aan soorten met
verschillende responses
verhoogt de stabiliteit van het
systeem
Koos Biesmeijer

29. Hoe vertaalt de theorie naar
ecosysteemdiensten?
• Soortenrijkdom is een grove inschatting voor de weerstand en
stabiliteit van een ecosysteem
• Fylogenetische diversiteit drukt de uniciteit van soorten uit,
bijvoorbeeld in relatie tot hun symbolische/culturele waarde
• Functionele diversiteit en de specifieke kenmerken die daaraan
bijdragen zijn indicatoren voor de kwaliteit van ecosysteemdiensten
Kevin Beentjes

30. 6. De afbraak van biodiversiteit

31. De 6e massa-extinctie is nu

32. Vervanging van megafauna

33. Vernietiging van habitats

34. Klimaatverandering

35. De menselijke invloed

36. Samenvatting
De biodiversiteit wordt bedreigd door een scala aan
menselijke activiteiten:
• Bejaging, bevissing, andere vormen van extractie
• Habitatvernietiging en landgebruik
• Vervuiling en klimaatverandering
• Invasieve soorten
Aan ons de taak om dit
onder de aandacht te brengen

37. Bedankt voor
jullie aandacht