Over invasies door exoten

1. Chaos in natuur….
ontwrichting door invasies?
Wim van der Putten
Nederlands Instituut voor Ecologie

3. Is er orde in de natuur?
Wat gebeurt er als de natuur haar gang gaat?
Successie!

4. Ogenschijnlijke
chaos in de
natuur
weerspiegelt
een zekere
mate van orde?

5. Wat gebeurt er als de orde (controle) wegvalt? Invasie!
Voorbeeld van de Kudzu vine (Pueraria montana) in de VS.

6. Oorzaken invasies:
Mensen reizen over grotere afstanden

7. Waar we exotische soorten verzamelen of kopen

8. Maar: soorten zoals Solidago canadensis
(guldenroede) laten zich niet in een tuin opsluiten!

9. Plaatsen waar Solidago canadensis voorkomt:
Laat handelsconnecties zien en ook klimaatlimitaties

11. Waterhyacint (Eichhornia crassipes)

12. Zebra mossel (Dreissena polymorpha)

13. Is elke exotische soort invasief?
Nee!
Tens rule Mark Williamson:
Een van elke tien per ongeluk geintroduceerde
soorten vestigt zich in de nieuwe habitat
Een van de tien gevestigde soorten verspreidt zich
Een van de tien zich verspreidende soorten wordt
echt invasief

14. Waarom zijn sommige soorten
invasief en veel anderen niet?

15. Karakteristieken van invasieve
planten:
• Snelle reproductie
• Onkruid-achtig groeipatroon
• Vruchtbare en verstoorde plekken
• Uitstekende verspreidingsmechanismen
• Hoog-competitief
• Weinig natuurlijke controle

16. Is elke exotische plantensoort met
een dergelijk daderprofiel invasief?
Nee!

17. Andere mogelijke redenen:
• Enemy release
• Evolution of increased competitive ability
• Accumulation of local pathogens
• Novel weapons

18. When and where

19. - bodemorganismen + bodemorganismen
Bodemorganismen vergroten de diversiteit van planten in de vegetatie
Vroeg in successie: bodemziekten onderdrukken dominante plantensoorten
Laat in successie: symbionten bevoordelen zwakkere plantensoorten
en de ‘indirecte interacties’ monopoliseren de voedingsstoffen

20. Wat gebeurt er als je geen
onderwereld meer hebt?

21. Bij biologische invasies door
exoten loopt de controle mis
en dat kost in Nederland jaarlijks
meer dan 1 miljard €

22. Amerikaanse vogelkers in de USA: Amerikaanse vogelkers in Nederland:
dichtheidscontrole door bodemziekten geen bodemziekten  invasie

24. Wat zijn de gevolgen van klimaatverandering?

25. Klimaatvariabiliteit
door de tijd heen

26. Klimaat-envelop benadering: voorspelling van verlies aan biodiversiteit
door projectie van klimaatverandering op de wereldkaart

27. Warmteminnende soorten nemen toe
140
120
Warmteminnende soorten
100
80
60
40
20
0
90
92
94
96
98
00
02
04
06
08
19
19
19
19
19
20
20
20
20
20
jaar
Bron: NEM (PGO's, CBS)

28. Niet alleen in Nederland schuiven
soorten op
Areaaluitbreiders binnen continenten
Bron: Parmesan & Yohe 2003, Nature; Chen et al. 2011, Science

29. Introductie op een ander continent
kan tot invasies leiden
Areaaluitbreiders tussen continenten
“echte exoten”
Bron: Keane & Crawley 2002, Trends in Ecology and Evolution

30. Areaaluitbreiders hebben minder kans
hun natuurlijke vijanden helemaal kwijt
te raken
Areaaluitbreiders binnen continenten
Bron: Van Grunsven et al. 2007, Journal of Ecology; 2010 Global Change Biology

31. Lactuca serriola
Hooftman et al. Basic and Applied Ecology 2006

32. Raken areaaluitbreiders tijdens het schuiven ook
een deel van hun natuurlijke vijanden kwijt en wat
zou dit voor effecten kunnen hebben?
• Zijn areaaluitbreiders minder ‘lekker’ voor de herbivoren
in het nieuwe areaal vergeleken met inheemse planten?
• Hoe werken boven- en ondergrondse natuurlijke
vijanden samen om de plantenpopulatie onder controle
te houden?
• Kunnen we deze effecten ook buiten meten?

33. Plant-bodem terugkoppelingsprincipe
plantensoort A
- >
bodemgemeenschap X bodemgemeenschap A
+
>
Bron: Bever et al. 1997, Journal of Ecology

34. Polyfage
insecten
Bodem feedback
Millingerwaard: areaaluitbreiders en inheemse planten

35. Plantenselectie
Code Species Origin Frequency Rate of change
1990 - 2000 (%) 1950 : 2000
A Angelica archangelica north-east Europe 4.91 1.68
U Angelica sylvestris NL 45.98 -0.03
I Artemisia biennis north Asia 0.309 2.04
H Artemisia vulgaris NL 70.88 0.35
C Bidens frondosa north America 22.51 1.05
D Bidens cernua NL 17.52 0.12
B Bidens tripartita NL 34.54 -0.04
Q Centaurea stoebe central Europe 0.01 0.6
S Centaurea cyanus NL 7.459 -0.68
R Centaurea jacea NL 31.66 -0.18
F Senecio inaequidens south Africa 11.93 3.62
E Senecio viscosus NL 16.07 0.55
G Senecio vulgaris NL 79.21 0.07
M Solidago gigantea north America 19.29 1.69
L Solidago virgaurea NL 1.566 -0.56

36. Experimental setup
1/5 Millingerwaard grond
1/5 inoculum
4/5 Gesteriliseerde grond
Conditioning - 8 – 8 weeks
4/5 sterilized
Genus 2 Genus 3
Conditioning Soil weeks
OWN
Exotic Native Exotic Native Exotic Native
Genus 2 Genus 3
Genus 1
Soil Feedback – 10 weeks
-
CONTROL
OWN
-HERBIVORY +HERBIVORY -HB +HB -HB +HB

37. 3 weeks
Herbivory Bovengrondse herbivorie
- De helft van de potten kregen een herbivoren behandeling
- Woestijnsprinkhaan, Schistocerca gregaria (3 individuen per pot)
- Groene perzikluis, Myzus persicae (5 per pot)
- Elke week werd van de sprinkhanen biomassa en overleving gescoord

38. Effect van herbivorie op de planten
NEUTRAAL NEGATIEF
Relatief herbivoreneffect
Areaaluitbreiders Inheemse planten
Bron: Engelkes et al. 2008, Nature

39. Effect van de planten op de herbivoren
proportie
Inheemse planten Schuivers Echte exoten
aantal
Bron: Engelkes et al. 2008, Nature
Inheemse planten Schuivers Echte exoten

40. Verschil in de overleving van de woestijnsprinkhanen was niet
te verklaren door kwaliteit van bladeren, maar…
Zonder herbivoren
Bladfenolen gehalte (%)
Met herbivoren
Areaaluitbreiders Inheemse planten
Bron: Engelkes et al. 2008, Nature

41. NEUTRAAL NEGATIEF
Relatief bodemeffect
Range Exotics Inheemse planten
Areaaluitbreiders
expanders
Bron: Engelkes et al. 2008, Nature
Plantenetendenematodes per pot
2500
total plant parasitic nematoden
2000
*
per gram DW root
1500
1000
500
0
Range expanders
Areaaluitbreiders Natives
Inheemse planten
Bron: Morriën et al. 2011, OIKOS

42. Relatief bodemeffect
Areaaluitbreiders Inheemse planten
Exotics
6
*
Ergosterol mg/kg
5
4
3
2
1
0
Areaaluitbreiders
Range expanders Inheemse planten
Natives

43. NEUTRAAL NEGATIEF
Relatief bodemeffect
Range Exotics Inheemse planten
Areaaluitbreiders
expanders
Bron: Engelkes et al. 2008, Nature
18
Fusaria kopiën/µl 16
14
Fusaria
12
10 *
8
6
4
2
0
Areaaluitbreiders Inheemse planten

44. Herbivoren Herbivoren
-
+/- - Areaaluitbreidende planten
kunnen tijdelijk invasief
Areaaluitbreiders Inheemse planten worden vanwege verminderde
bovengrondse en
+/- - ondergrondse onderdrukking
Bodemgemeenschap Bodemgemeenschap
= >
‘pathogenen’ ‘mutualisten’ ‘pathogenen’ ‘mutualisten’

45. Samenspel van boven- (bladvreters) en ondergrondse (wortelvreters) vijanden
controleren de plantengroei
(gram/pot)
a
3
Shoot DW plantengroei
f
Root DW biomass (g/pot) Bovengrondse biomass (g/pot)
2.5 e ef
de
2 cd
c
b
1.5
a
1
Controle grond
0.5
0
b
geen-herbivorie herbivorie
+ geen-herbivorie herbivorie
+
2.5 f
2
Inheemse planten ef
Areaaluitbreiders
def
d cde
1.5
ab bc
1
a
0.5
0
c
0.6 Bron: Morriën et al. 2011, Ecology

46. Veldmetingen aan 2 paren inheems – areaaluitbreider Predator
Eurazië vergelijking
Herbivore
Plant
Rorippa austriaca Rorippa sylvestris
Niet-Eurazië vergelijking
Senecio inaequidens Senecio jacobaea

47. Predator
Eurazië Niet-Eurazië
vergelijking vergelijking Herbivore
Aantallen herbivoren per gram plant
Plant
Areaaluitbreiders Inheemse planten Areaaluitbreiders Inheemse planten
De totale herbivoren aantallen per gram plant is hoger op inheemse planten
dan op areaaluitbreiders.
Engelkes et al. 2012.

48. Predator
Eurazië Niet-Eurazië
vergelijking vergelijking
Predator drukon herbivores (g /g herbivore)
Herbivore
R. austriaca - R. sylvestris S. inaequidens - S. jacobaea
Predator load (g predator/g herbivoor)
1.5 1.5
Plant
1 1
Predator load on herbivores
Predator load
0.5 0.5
0 0
Areaaluitbreiders Inheemse planten Areaaluitbreiders Inheemse planten
Range-expander Native Range-expander Native
De predator druk op herbivoren is hoger bij areaaluitbreiders
Engelkes et al. 2012.

49. Conclusie:
In het veld hebben de
areaaluitbreiders een lagere
herbivorendruk en hebben
diezelfde herbivoren een hogere
predator druk dan op inheemse
planten. Dit kan invasiviteit
versterken.

50. Het lot van invasies

51. Exoten in New Zealand worden, naarmate de tijd verstrijkt,
in toenemende mate blootgesteld aan bodemziekten,
Waardoor mogelijk de invasiviteit afneemt.
Diez et al. Ecology Letters 2010

52. Locale dominantie van 111 exotische plantensoorten in Nederland
Neemt af naarmate de tijd dat ze hier aanwezig zijn toeneemt.
Speek et al. in prep.

53. Plant size and/or abundance
Time since introduction
Introduction Booming phase Bust phase
Enemy release Increased competitive ability Enemies introduced/evolving
No home field advantage Home field advantage Home field advantage
General symbionts available General symbionts available Specialized symbionts available
Van der Putten 2012 AREES

54. Gelukkig controleert de
onderwereld de
bovenwereld!

55. Don’t worry, be happy?

56. Mogelijkheden voor leerlingen
• Bij tuincentra of dierenwinkels kijken welke
exotische planten- of dierensoorten verhandeld
worden en kijken welke van deze soorten
invasief zijn?
• In stedelijk groen plantensoorten identificeren en
nagaan wat de herkomst van die soorten is.
• Enkele exotische soorten (reuzenberenklauw,
Japanse duizendknoop) opzoeken in het wild en
nagaan hoever ze verspreid zijn.