Wat is biodiversiteit? Zoneer voor meer echte en functionele biodiversiteit

Halverwege de jaren 1980 publiceerde de Amerikaanse plantenecoloog David Tilman een reeks artikelen die de aard van het biodiversiteitsonderzoek grondig zouden wijzigen. Van een erg beschrijvende aangelegenheid (welke soort komt waar voor en waarom?) zou het zich ook gaan buigen over de vraag hoe soortenrijkdom het functioneren van ecosystemen beïnvloedt. Tilmans experimenten waren erg eenvoudig van opzet. Graslanden werden ingezaaid met een variërend aantal plantensoorten, waarna enkele maanden later de geproduceerde biomassa werd gemeten. Wanneer er meer plantensoorten aanwezig waren in de graslanden bleek die biomassa hoger te zijn. Bovendien was ze meer stabiel in periodes van droogte

Wanneer er meer plantensoorten aanwezig waren in de graslanden bleek die biomassa hoger te zijn

Nichedifferentiatie
Het belangrijkste ecologische mechanisme achter deze positieve relatie tussen Biodiversiteit en Ecosysteem Functioneren ('BEF' in de vakliteratuur), is dat plantensoorten verschillen in een reeks cruciale kenmerken die gerelateerd zijn aan de manier waarop ze voedingsstoffen uit de bodem of koolstofdioxide uit de atmosfeer opnemen, en waarop ze die componenten vervolgens vastleggen in levende biomassa. Sommige soorten wortelen diep, anderen hebben een oppervlakkig wortelstelsel, nog anderen gaan in de wortels een symbiose aan met fungi (mycorrhiza) of met bacteriën (bijvoorbeeld Rhizobia). Plantensoorten zijn met andere woorden verschillend in de niche die ze innemen in een ecosysteem. Net omwille van die nichedifferentiatie en complementariteit kunnen in soortenrijke ecosystemen de aanwezige bronnen in de bodem beter benut worden. En dat resulteert in een hogere en stabielere biomassaproductie.

Het onderzoek naar BEF won snel aan populariteit: van 600 wetenschappelijke artikels tot het jaar 2000, 4000 tot 2010, tot net geen 26.000 in december 2023. Naast effecten van plantendiversiteit werden vooral ook die van de diversiteit aan micro-organismen en fytoplankton bestudeerd, en naast biomassaproductie werden ook steeds meer andere ecosysteemfuncties zoals nutriëntenrecyclage en afbraak van dode biomassa (mineralisatie) geëvalueerd. Het resultaat van al die noeste arbeid is dat er vandaag ruime wetenschappelijke consensus is gegroeid dat een hogere soortendiversiteit leidt tot het beter functioneren van ecosystemen, en dat soortenrijke ecosystemen doorgaans ook beter blijven functioneren onder allerlei vormen van stress zoals droogte.

Het resultaat van al die noeste arbeid is dat er vandaag ruime wetenschappelijke consensus is gegroeid dat een hogere soortendiversiteit leidt tot het beter functioneren van ecosystemen

Diversiteit aan kenmerken
Bijzonder is wel dat de relatie tussen soortenrijkdom en ecosysteemfunctioneren niet lineair is, maar snel afvlakt. Dat wil zeggen dat wanneer soorten aan een ecosysteem worden toegevoegd, het functioneren van dat ecosysteem aanvankelijk snel verbetert, maar dat de winst bij het toevoegen van steeds meer extra soorten stelselmatig afneemt. Tot er een maximum bereikt wordt en die extra soorten geen positief effect meer teweegbrengen. Dat heeft natuurlijk alles te maken met het hoger beschreven ecologische mechanisme achter BEF. Planten kunnen niet in oneindig veel kenmerken van elkaar verschillen, ook de evolutie heeft immers haar fysieke grenzen. Dat wil zeggen dat heel wat soorten zo sterk op elkaar gelijken in het aanboren van bronnen, dat ze niet allemaal nodig zijn voor het doen functioneren van een ecosysteem. Eén enkele soort van elke soortengroep met welbepaalde kenmerken (in de vakliteratuur spreekt men van 'functiegroepen') volstaat in theorie. Natuurlijk is het wel een stuk verstandiger om voor de zekerheid toch meerdere soorten van elke functiegroep in het systeem te hebben voor het geval er een soort verdwijnt. In elk geval is diversiteit aan functiegroepen, of meer algemeen, aan kenmerken ('wat doet een soort?'), een veel betere voorspeller voor de gezondheid en de veerkracht van een ecosysteem dan de soortenrijkdom ('soorten tellen').

Ecosysteemdiensten
Met het introduceren van het concept van de 'EcosysteemDiensten' (ED) halverwege de jaren 1990, groeide ook de interesse in de relatie tussen de biodiversiteit van ecosystemen en de mate waarin ze diensten leveren aan mens en maatschappij. Die diensten zijn veel ruimer dan louter het ecosysteemfunctioneren. Ze omvatten bijvoorbeeld de controle van erosie, bestuiving van gewassen en natuurlijke plaagbestrijding. De relatie tussen de biodiversiteit van een ecosysteem en de capaciteit om ED te leveren blijkt evenwel een stuk minder rechtlijnig te zijn dan de BEF relatie. Eén van de mogelijke oorzaken is dat ED minder gemakkelijk experimenteel te onderzoeken zijn dan ecosysteemfuncties.

Contextualiteit
Het is gezien de aard van dit medium gepast om even in te gaan op de relatie tussen biodiversiteit en de ED die geleverd worden aan gewasproductie, en dan komen uiteraard bestuiving en biologische plaagbestrijding in beeld.

Om te beginnen is er bewijs voorhanden dat meer soortenrijke gemeenschappen van bestuivers, in de eerste plaats van bijen, voor een betere gewasbestuiving zorgen. Het mechanisme is opnieuw functionele complementariteit. Bijensoorten verschillen in hun niche, bijvoorbeeld in optimale temperatuur, luchtvochtigheid en windsnelheid waarbij ze nog actief op zoek gaan naar nectar en pollen. En wanneer er veel bijensoorten aanwezig zijn dan is er altijd wel eentje die het nog de moeite vindt om onder de heersende omgevingscondities aan de slag te gaan.

Goed uitgekiende mengsels van bloeiende planten lijken vaak effectiever dan de natuurlijk aanwezige plantendiversiteit

In de praktijk blijkt evenwel dat het overgrote deel van de gewasbestuiving wordt uitgevoerd door algemene bijen, en dat de zeldzame soorten nauwelijks een rol spelen. Het meeste onderzoek spitste zich bovendien niet toe op de directe effecten van bijendiversiteit, maar op het effect van kleine landschapselementen, en vooral van ingezaaide kruidenrijke akkerranden op de bestuiving van gewassen. En er is intussen redelijk overtuigend bewijs dat kleine landschapselementen de bestuiving bevorderen en de opbrengst van (uiteraard alleen) bestuivingsafhankelijke gewassen verhogen. Het positieve effect doet zich wel voornamelijk voor tot enkele tientallen meter van de akkerrand. Bovendien lijken goed uitgekiende mengsels van bloeiende planten vaak effectiever te zijn dan de natuurlijk aanwezige plantendiversiteit.

Het effect van biodiversiteit op de ED biologische plaagbestrijding is een stuk minder eenduidig en blijkt heel erg contextafhankelijk. Een hogere diversiteit aan predatoren en parasieten van landbouwplagen (denk aan spinnen of parasitaire wespen) leidt niet consistent tot een afname van de plaagsoorten, tot minder gewasschade en een hogere opbrengst. De belangrijkste reden is dat interacties tussen plagen enerzijds en hun parasieten en predatoren anderzijds bijzonder complex kunnen zijn. Er is ook weinig reden om te veronderstellen dat maatregelen die de diversiteit aan predatoren verhogen, zoals het inzaaien van kruidenmengsels, ook niet die van de pestsoorten verhogen. Het resultaat is dat sommige studies wel en andere geen positieve effecten vinden van biodiversiteit op het leveren van de ED plaagbestrijding. Eigen onderzoek toonde bijvoorbeeld aan dat meer natuurlijke elementen in het landschap zelfs tot een hogere vraat van appel door fruitmotten leidde. Omwille van de sterke contextafhankelijkheid is het ook hier een goed idee om specifieke kruidenmengsels te ontwerpen met het oog op het stimuleren van predatoren en parasieten van een welbepaalde probleemplaag die in een gewas aanwezig is. Maar opnieuw stelt zich hier het probleem dat de effecten van dit soort ingrepen zich in het beste geval tot slechts enkele tientallen meter in de akker zullen manifesteren. Kortom, biodiversiteit leidt niet automatisch tot levering van de gewenste ED op de juiste plaats

Maar stabiele en hoogwaardige biodiversiteit herstellen in intensieve landbouwlandschappen vraagt nog wel wat andere ingrepen dan alleen maar het introduceren van kleine landschapselementen of het inzaaien van akkerranden

Ruimtelijk zoneren: functionele en hoogwaardige biodiversiteit
Vanzelfsprekend kunnen natuurlijke elementen in het landschap nog andere ED leveren, bijvoorbeeld erosiecontrole, de aantrekkelijkheid van het landschap voor recreanten verhogen, en voor landbouw niet direct nuttige biodiversiteit ondersteunen. Biodiversiteit hoeft vanzelfsprekend niet nuttig zijn om haar te behouden. Gelukkig maar. Maar stabiele en hoogwaardige biodiversiteit herstellen in intensieve landbouwlandschappen vraagt nog wel wat andere ingrepen dan alleen maar het introduceren van kleine landschapselementen of het inzaaien van akkerranden. Veel kleinere percelen (hoogstens enkele hectares), een hoge diversiteit aan verschillende gewassen en een forse reductie van bemesting en het gebruik van bestrijdingsmiddelen zijn daarvoor minstens even belangrijk als het herstel van kleine landschapselementen. Maatregelen die allemaal tegelijk dienen genomen te worden en die doorgaans grote negatieve effecten hebben op de productie. Ze kunnen daarom onmogelijk over het hele landbouwareaal uitgerold worden. Ruimtelijk zoneren is de boodschap: inzetten op functionele biodiversiteit in landschappen gericht op hoge productie, en op herstel van hoogwaardige biodiversiteit op bijvoorbeeld laagproductieve bodems, of in of naast natuurgebieden.