De verwoestende tsunami die Japan in maart 2011 trof, zette een reeks gebeurtenissen in gang die wetenschappers zoals ik al lang fascineert. De tsunami was zo krachtig dat 5 miljoen ton puin de Stille Oceaan in spoelde – 1,5 miljoen ton bleef drijven en begon met de stromingen mee te drijven.
Een jaar later, en een halve wereld verderop, begonnen brokstukken aan te spoelen op de westkust van Noord-Amerika. Meer dan 280 Japanse kustsoorten, zoals mosselen, zeepokken en zelfs sommige vissoorten, waren meegevaren op het puin en hadden een ongelooflijke reis over de oceaan gemaakt. Deze soorten waren nog in leven en hadden het potentieel om nieuwe populaties te vestigen.
Hoe dieren grote barrières, zoals oceanen en bergketens, oversteken om de biodiversiteit op aarde vorm te geven, is een intrigerend onderwerp. Een nieuwe studie van mijn collega’s en mij werpt licht op dit proces en onthult hoe dierkenmerken zoals lichaamsgrootte en levensgeschiedenis hun verspreiding over de wereld kunnen beïnvloeden.
We weten dat dergelijke verspreidingsgebeurtenissen ook voorkomen bij terrestrische soorten. Zo reisden ten minste 15 groene leguanen in 1995 meer dan 200 km van Guadeloupe naar Anguilla in de Caraïben. Ze kwamen aan op een mat van boomstammen en bomen (waarschijnlijk ontworteld door een orkaan), waarvan sommige meer dan 9 meter lang waren.
De rol van dierkenmerken bij verspreiding
Wanneer dieren zich over grote barrières verplaatsen, kan dat een grote impact hebben op zowel de nieuwe als de oude locatie. Een invasieve soort kan bijvoorbeeld aankomen in een nieuw gebied en concurreren met inheemse soorten voor hulpbronnen. Deze gevolgen kunnen echter nog groter zijn over langere perioden.
De verplaatsing van apen van Afrika naar Zuid-Amerika zo’n 35 miljoen jaar geleden leidde tot de evolutie van meer dan 90 soorten apen van de Nieuwe Wereld, waaronder tamarins, kapucijners en spinapen. En een paar kameleons die over de vegetatie van Afrika naar Madagaskar raasden, is de reden waarom we daar vandaag de dag de helft van alle levende kameleonsoorten vinden.
Lang werd gedacht dat deze gebeurtenissen door toeval werden bepaald – het toeval van een paar kameleons die op het juiste moment op de juiste boom zaten. Sommige wetenschappers hebben echter gesuggereerd dat er meer achter zit. Ze veronderstelden dat er meer algemene patronen zouden kunnen zijn in de dieren die met succes hun bestemming bereiken, gerelateerd aan bepaalde kenmerken.
Zou de lichaamsgrootte invloed kunnen hebben op hoe ver een soort kan reizen? Dieren met meer vetreserves kunnen misschien langere afstanden afleggen. Of zou het kunnen liggen aan de manier waarop een soort zich voortplant en overleeft? Dieren die bijvoorbeeld veel eieren leggen of vroeg volwassen worden, hebben misschien meer kans om een nieuwe populatie te vestigen op een nieuwe plek.
Maar ondanks een heftig theoretisch debat, waren de mogelijkheden om deze hypotheses te testen beperkt omdat dergelijke verspreidingsgebeurtenissen zeldzaam zijn. Ook waren de juiste statistische instrumenten tot voor kort niet beschikbaar.
Dankzij de recente ontwikkeling van nieuwe biogeografische modellen en de grote beschikbaarheid van gegevens, kunnen we nu vragen proberen te beantwoorden over hoe tetrapod soorten (amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren) zich de afgelopen 300 miljoen jaar over de wereld hebben verplaatst en of succesvolle soorten gemeenschappelijke kenmerken hebben.
Deze modellen stellen ons in staat om de bewegingen van de voorouders van soorten te schatten, terwijl we ook rekening houden met hun kenmerken. We hebben deze modellen gebruikt om 7.009 soorten uit 56 groepen van tetrapoden te bestuderen.
Wat we vonden
Voor 91% van de diergroepen die we bestudeerden, werden modellen die soortkenmerken omvatten beter ondersteund dan modellen die dat niet deden. Dit betekent dat lichaamsgrootte en levensgeschiedenis nauw samenhangen met hoe succesvol een soort is in het verhuizen naar en zich vestigen op een nieuwe locatie.
Dieren met grote lichamen en een snelle levensgeschiedenis (die vroeg en vaak broeden, zoals water woelmuizen) verspreidden zich over het algemeen succesvoller, zoals verwacht. Er waren echter enkele uitzonderingen op deze regel. In sommige groepen hadden kleinere dieren of dieren met gemiddelde eigenschappen hogere dispersiesnelheden.
Kleine kolibries verspreidden zich bijvoorbeeld beter dan grotere, en pijlgifkikkers met een gemiddelde levensgeschiedenis verspreidden zich beter dan die met een zeer snelle of zeer langzame levensgeschiedenis.
We onderzochten deze variatie verder en ontdekten dat de relatie tussen lichaamsgrootte en beweging afhing van de gemiddelde grootte en levensgeschiedenis van de groep. Onze resultaten tonen aan dat het verband tussen kenmerken en dispersiesucces afhangt van zowel lichaamsgrootte als levensgeschiedenis, en dat deze niet los van elkaar kunnen worden gezien.
Groepen waarin kleine afmetingen een voordeel waren, bestonden vaak al uit kleine soorten (waardoor de soorten die gevoelig waren voor dispersie nog kleiner werden), en deze soorten hadden ook een snelle levensgeschiedenis. We vonden dat dit waar was voor de knaagdierfamilies Muridae en Cricetidae.
Maar groepen waarin de verspreiders een gemiddelde lichaamsgrootte hadden, hadden over het algemeen een langzame levensloop (wat betekent dat ze weinig voortplanting hadden maar een lange levensduur). Dit betekent dat het zeer onwaarschijnlijk is dat de combinatie van een kleine lichaamsgrootte en een langzame levensloop een voordeel is voor verspreiding over grote barrières zoals oceanen.
Het is niet alleen toeval
Het is verbazingwekkend om te bedenken dat zeldzame verspreidingsgebeurtenissen, die kunnen leiden tot het ontstaan van veel nieuwe soorten, niet volledig willekeurig zijn. In plaats daarvan kunnen de intrinsieke eigenschappen van soorten de geschiedenis van hele diergroepen vormgeven, hoewel toeval nog steeds een belangrijke rol kan spelen.
Tegelijkertijd hebben twee van de belangrijkste milieu-uitdagingen van onze tijd te maken met verplaatsing over grote barrières: biologische invasies en de reactie van soorten op klimaatverandering. Op een planeet die snelle veranderingen ondergaat, is het daarom van cruciaal belang om te begrijpen hoe dieren over barrières heen bewegen.
Tijdens haar werk aan dit onderzoek was Sarah-Sophie Weil verbonden aan de Université Grenoble Alpes (Frankrijk) en de Universiteit van Swansea (Wales, VK), die haar steunden via de beurzen Initiative d’excellence (IDEX) International Strategic Partnership en Swansea University Strategic Partner Research (SUSPR).
