Evolutie in het Baikalmeer

Over soortenrijkdom in de parel van Siberi‘

De hoofdstukken...

  1. Het diepste meer ter wereld!
  2. Baikal vlokreeftjes
  3. BOX 1 Maar hoe ontstaan soorten dan?
  4. Wat is radiatie?
  5. Catastrofe
  6. Ecologische stabiliteit
  7. BOX 2 Hoe stellen we verwantschappen vast?
  8. Oermeren, een bron voor diversiteit elders?
  9. Vragen ter Reflectie

  10. Handleiding voor docenten

  11. Links naar Baikalpagina's

Het diepste meer ter wereld!

 Het allerdiepste en alleroudste meer ter wereld herbergt bizarre dieren die je nergens anders zult tegenkomen. Er leven zoetwaterzeehonden, sponzen en de vreemdste kreeftachtigen. Dit is het Baikalmeer in het oosten van Siberi‘, Rusland. Het meer is 600 km lang en gemiddeld 40 km breed. Het is 1630 meter diep en meer dan 30 miljoen jaar oud. De meeste meren zijn niet ouder dan 15 000 jaar, en zijn een overblijfsel van ijstijden. De formatie van de Baikaltrog was indirect een gevolg van het ontstaan van de Himalaya. Nog altijd bewegen de oevers van het Baikalmeer met ongeveer 2 cm per jaar uit elkaar, en de verwachting is dat over miljoenen jaren een zee zal ontstaan. Het baikalwater is erg schoon. Het bevat nauwelijks voedingsstoffen, en het meer is tot op de bodem verzadigd met zuurstof. De koude Siberische winters zorgen ervoor dat het meer in Januari dichtvriest en er een aantal maanden een ijspakket van een meter dik ligt. In het meer leven ongeveer 2000 endemische soorten. Dat zijn planten en dieren die nergens anders voorkomen. Hoe is deze enorme diversiteit ontstaan? Wat kunnen we aan de hand van Baikal leren over evolutie en soortvorming?

terug

Baikal vlokreeftjes

 Amphipoden (vlokreeftjes) komen ook in Nederland voor. In het Baikalmeer leven maar liefs 260 soorten amphipoden. In Nederland misschien twee. De vlokreeftjes in Baikal komen in grote getalen en met heel veel soorten tegelijk voor. Er zijn er die vooral algen eten van de stenen maar er zijn er ook die jagen, aas eten of parasiteren. Er is zelfs een vlokreeftje dat op een ander soort vlokreeftje parasiteert. Hoe heeft deze veelheid aan verwante soorten op een plek kunnen ontstaan?

terug

BOX 1 Maar hoe ontstaan soorten dan?

 

 In de evolutiebiologie zijn een paar theorie‘n ontwikkeld
 over soortvorming. De bekendste is soortvorming door
 geografische scheiding. Populaties kunnen dan niet langer
 paren en evolueren uit elkaar. Toch geloven veel biologen
 dat geografische scheiding niet het enige mechanisme is
 dat soortvorming kan veroorzaken. Een ander model heet
 parapatrische soortvorming en komt er op neer dat een
 populatie niet geografisch gescheiden raakt maar dat
 aangrenzende populaties onder iets andere
 omstandigheden leven. Als individuen zich dus gaan
 specialiseren op een ecologische rol kan er soortvorming
 optreden.
 
 
 Een noodzakelijk ingredi‘nt is disruptieve selectie. Zie grafiek, kolom c. Disruptieve of storende selectie 
 betekent dat 'gemiddelde' individuen, kruisingen, uitgeselecteerd worden. Zij hebben in dit geval als nadeel 
 dat zij op twee mogelijke bestaansbronnen niet genoeg aangepast zijn om een grote overlevingskans te hebben.
 Zolang de individuen tot dezelfde soort behoren en niet geografisch gescheiden zijn blijft het uitwisselen
 van genetisch materiaal mogelijk. Alleen als disruptieve selectie sterk genoeg is kan soortvorming
 optreden.

terug

Wat is radiatie?

 Aangenomen wordt, dat in Baikal een zogenaamde radiatie is opgetreden. Een radiatie betekent dat uit een soort die een 'maagdelijk' gebied binnen trekt vele nieuwe soorten evolueren. Een radiatie kan zich voordoen als heel veel ecologische 'vacatures' nog niet opgevuld zijn. Er zijn bijvoorbeeld nog geen goed aangepaste grazers voor de waterplanten en er zijn ook geen dieren die profiteren van afgestorven materiaal dat naar de bodem zinkt. Niet alleen amphipoden hebben een radiatie ondergaan, ook slakken en vissen komen met heel veel soorten voor in het Baikalmeer.

terug

Catastrofe

 Ongeveer zes miljoen jaar geleden heerste er in Siberië een ander klimaat dan nu. Het meer was subtropisch en alleen de bovenste honderd meter bevatte zuurstof. Opwarming door de zon zorgt ervoor dat in een meer een warme bovenlaag met een lage dichtheid gescheiden blijft van een koude onderlaag. Er is dan geen menging, dus zuurstof kan dan nauwelijks doordringen. Ongeveer vijf miljoen jaar geleden is het klimaat in Siberi‘ echter drastisch veranderd. Het werd aanmerkelijk kouder. Hierdoor verdween de scheiding tussen warm en koud water en er ontwikkelden stromingen die het hele meer van zuurstof gingen voorzien. De gevolgen voor de levensgemeenschap waren catastrofaal. Vermoedelijk zijn door deze omslag heel veel soorten uitgestorven. De diepste diepten van het meer werden nu wˇl bewoonbaar. De huidige rijkdom van het meer is dus waarschijnlijk afkomstig van een paar soorten die zich destijds wisten aan te passen.

terug

Ecologische stabiliteit

 Evolutiebiologen denken dat de soortenrijkdom in Baikal wordt veroorzaakt door de relatieve stabiliteit (al vijf miljoen jaar!) van het meer. Op enige afstand van de evenaar zijn klimaten niet erg stabiel. IJstijden wisselen af met warme periodes. Dit gebeurt ongeveer om de twaalfduizend jaar. Ook op dit moment verandert het klimaat drastisch. Dit heeft gevolgen voor de dieren en planten die ergens voorkomen. Door de veranderingen in het klimaat kunnen ze niet lang achter elkaar gedijen op dezelfde plek. In het Baikalmeer is de situatie anders. Dit meer is zo diep dat een opwarming er voor zorgt dat er hooguit iets minder lang ijs ligt of dat het ijs niet zo dik wordt. Voor de meeste dieren en planten heeft dit geen grote gevolgen. In de loop van de tijd hebben de soorten in het Baikalmeer dus rustig kunnen evolueren en hebben de diertjes zich toegelegd op een specifieke voedselbron of leefplek zonder dat het leven ze door een klimaatsverandering onmogelijk werd gemaakt. In stabiele ecosystemen kan een grote soortenvariatie ontstaan in tegenstelling tot snel veranderende milieus, waar relatief weinig soorten voorkomen die minder gespecialiseerd zijn.

terug

BOX 2 Hoe stellen we verwantschappen vast?

 De tak van de biologie die zich bezig houdt met het ontstaan van soorten en hun verwantschappen, heet fylogenie of systematiek. Dit houdt in dat een onderzoeker naar een verzameling kenmerken kijkt bij een groep dieren of planten, en aan de hand daarvan een fylogenetische stamboom maakt. Je kunt dan bijvoorbeeld kijken naar ecologische kenmerken. Wat eten de dieren, hoe bewegen ze zich voort? Je kunt ook gaan kijken naar monddelen of pootjes. Welke dieren hebben veel overeenkomsten en welke zijn erg verschillend? Tegenwoordig wordt er veel gebruik gemaakt van DNA-analyse. Dit heet moleculaire systematiek. Je kunt de sequentie (sequence = volgorde) van basenparen in genen vergelijken tussen soorten. De hoeveelheid basenparen die verschillen tussen de soorten is een maat voor de verwantschap. Hoe meer A's, C's, G's, of T's gemuteerd zijn, hoe minder verwant de soorten zijn. Met deze techniek is het soms ook mogelijk te schatten wanneer soorten uit elkaar evolueerden. Dit heet de moleculaire klok hypothese.

terug

Oermeren, een bron voor diversiteit elders?

 Heel wat zoetwaterdieren die we in Europa tegenkomen zijn verwant aan de dieren die in het Baikalmeer voorkomen. Als we met behulp van de fylogenie kijken naar verwantschappen zijn er sterke aanwijzingen dat er sprake is van gemeenschappelijke afstamming. Het is goed mogelijk dat de Nederlandse vlokreeftjes voorouders hebben in het Baikalmeer! Russische wetenschappers vermoeden dat er een rivier moet zijn geweest die het meer verbond met Europa. In Afrika zijn ook diepe oermeren te vinden. Het Tanganikameer en het Malawimeer zijn meer dan tien miljoen jaar oud. Ook in Afrika is onderzoek gedaan naar de relaties tussen soorten uit de oermeren en soorten uit de wijde omgeving. Vooral voor vissen lijkt deze theorie waar te zijn. De diversiteit aan leven in het zoete water is misschien wel te danken aan een aantal diepe stabiele reservoirs. Zonder het Baikalmeer had het leven in plassen en rivieren er in Nederland er misschien wel heel anders uitgezien.

terug


Kaart Baikalmeer

Vragen ter Reflectie

Direct te beantwoorden:

  1. Hoe kan het dat het Baikalmeer zoveel dieper is dan een "gewoon" meer?
  2. Hoe was het mogelijk dat een klimaatomslag vijf miljoen jaar geleden er voor zorgde dat er tegenwoordig dierlijk leven op alle diepten mogelijk is?
  3. Wat maakt het Baikalmeer als ecosysteem relatief stabiel? Denk aan het klimaat!
  4. Welk evolutionair mechanisme kan de grote hoeveelheid aan soorten amphipoden (vlokreeftjes) verklaren? Licht toe.
  5. Denk je dat je meer gespecialiseerde soorten tegen komt in stabiele ecosystemen of in snel veranderende ecosystemen.? NB: specialisatie betekent hier dat een soort bijvoorbeeld een hele specifieke leefplek of voedselbron heeft.

Deze link brengt je naar mogelijke antwoorden op de bovengestelde vragen. Het zijn uiteraard niet de enige goede antwoorden.

Twee weken na het lezen te beantwoorden:

  1. Noem twee redenen waarom het Baikalmeer in geologisch opzicht zo bijzonder is.
  2. Noem een reden waarom het Baikalmeer in biologisch opzicht zo bijzonder is.
  3. Geef een voorbeeld van een soort of een groep soorten die uniek is in het Baikalmeer.
  4. Waar houdt de wetenschap "fylogenie" zich mee bezig?

terug

Referenties

Foto's van amphipoden zijn gemaakt door Gauthier Chapelle, koninklijk Belgisch instituut voor natuurwetenschappen, Brussel. Informatie deels ontleend aan artikelen uit Ecology and Evolution van Dmitri Sherbakov (1999) en Koen Martens (1997).

Bert Hidding, december 2000. Kleine Macho Kunstenaar Productions©. Voor vragen of suggesties, klikt u hier. Dank u wel.