Herbivoren en meststoffen beïnvloeden de plantendiversiteit via concurrentie om licht

Het gebruik van meststoffen leidt tot het verlies van plantendiversiteit omdat het de concurrentie om licht tussen planten vergroot. Grazende dieren beschermen juist de plantendiversiteit doordat ze de concurrentie om licht verminderen. Universiteit Utrecht-onderzoeker Yann Hautier en internationale collega's leveren het eerste directe bewijs voor deze mechanismen in een natuurlijke omgeving. Hun resultaten worden vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Twee belangrijke oorzaken van het verlies van plantendiversiteit wereldwijd zijn het gebruik van meststoffen en het verdwijnen van grazende zoogdieren. Om te verklaren hoe deze twee zaken de diversiteit verlagen, wordt vaak de concurrentie om licht tussen plantensoorten aangehaald. Hautier: "Wanneer een gebied bemest wordt, reageren niet alle plantensoorten op dezelfde manier. Sommige soorten zijn snelle groeiers. Als ze de kans krijgen, worden ze snel groter en zetten ze de andere plantensoorten in de schaduw, zodat die uitgesloten worden. Aan de andere kant halen herbivoren juist plantenbiomassa weg, waardoor andere planten toegang tot licht krijgen en daarmee een kans om te groeien en te overleven."

Stevige discussies

Hoewel deze ideeën al tientallen jaren bestaan, was het bewijs voor de rol van licht in natuurlijke omgevingen tot nu toe indirect. Het gebrek aan direct bewijs heeft tot stevige discussies geleid. Volgens Hautier is het proefondervindelijk testen van deze ideeën nog niet zo eenvoudig. Hautier: "Tot nu toe hebben onderzoekers de concurrentie om licht indirect gemanipuleerd, bijvoorbeeld door vegetatie terug te binden. Maar als je dat doet, verander je meer dan alleen de hoeveelheid licht waaraan planten worden blootgesteld. Het is ook een uitdaging om rechtstreeks licht toe te voegen aan een natuurlijke omgeving. Je hebt lampen nodig die geen warmte produceren, een waterdichte installatie en elektriciteit dicht bij de planten."

Nieuwe experimentele opzet

De onderzoekers uit Nederland, Finland en Duitsland gingen de uitdaging aan met een nieuwe experimentele opzet: ze gebruikten moderne LED-lampen om extra licht toe te voegen aan de onderste laag planten in een natuurlijk grasland.

De experimenten werden uitgevoerd in Duitsland in de Global Change Experimental Facility (GCEF). Als eerste stap bemestten de onderzoekers delen van het grasland. Zoals verwacht zorgde dit ervoor dat de plantendiversiteit plaatselijk omlaagging. Toen zij de LED-lampen gebruikten om licht toe te voegen aan diezelfde gebieden, keerde de diversiteit er terug. Als tweede stap zetten de onderzoekers schapen in om de invloed van herbivoren te onderzoeken. Toen de dieren werden toegelaten tot gebieden die eerder niet werden begraasd, herstelde daar de plantendiversiteit. Tegelijkertijd zorgde het toevoegen van licht aan gebieden die zonder herbivoren werden gehouden ook voor een toename van de plantendiversiteit.

De onderzoekers ontdekten ook dat het verhaal niet helemaal zo eenduidig was. Hautier: "In bemeste gebieden zonder herbivoren herstelde de plantendiversiteit in eerste instantie toen we het licht toevoegden. Maar na een tijdje verdween het positieve effect van het toegevoegde licht en daalde de diversiteit weer. Dit benadrukt twee dingen: dat licht een belangrijke factor is, maar niet de enige, en dat herbivoren de effecten van bemesting op de concurrentie om licht kunnen overtreffen."

Gevolgen voor beheer en beleid

Welke gevolgen hebben deze bevindingen voor het beheer van graslanden en het natuurbeleid? Anu Eskelinen, collega van Hautier en hoofdauteur van het artikel, onderstreept de belangrijke rol van herbivoren. Eskelinen: "Onze resultaten benadrukken hoe belangrijk het is om inheemse herbivoren te behouden, om duurzame veebegrazing te gebruiken als beheerstrategie, en om rewilding (d.w.z. het terugbrengen van herbivoren naar gebieden waar ze zijn uitgestorven) in te zetten als instrument om de verloren plantendiversiteit terug te brengen. Het belangrijkste is dat we nu één belangrijk mechanisme kennen, namelijk het verminderen van concurrentie om licht, waardoor herbivoren de plantendiversiteit beschermen".

Hautier: We gaan natuurlijk geen lampen gebruiken om licht toe te voegen aan onze graslanden. We kennen het gevaar van bemesting. Hoewel het goed voor de plantendiversiteit is om herbivoren toe te laten in bemeste graslanden, is de diversiteit in begraasde, bemeste graslanden nog steeds lager dan in onbemeste gebieden. Dus als we meer diversiteit willen, moeten we stoppen met bemesten.

Internationaal onderzoeksteam

Naast Yann Hautier, universitair docent aan de Universiteit Utrecht, bestond het onderzoeksteam uit Anu Eskelinen, universitair hoofddocent aan de Universiteit Oulu, Stan Harpole, een professor van het Helmholtz Centre for Environmental Research UFZ en het Duitse Centre for Integrative Biodiversity Research iDiv, Maria-Theresa Jessen, een postdoctoraal onderzoeker van het UFZ en het iDiv, en Risto Virtanen, een senior onderzoeker van het Botanisch Museum van de Universiteit Oulu. De belangrijkste financiers van de studie zijn de Academie van Finland en het Helmholtz Centre for Environmental Research UFZ.