Aanpassen of uitsterven – eigenschappen die planten helpen overleven in kaart gebracht
Promovenda Jianhong Zhou wilde beter begrijpen of en hoe plantensoorten zich aanpassen aan bijvoorbeeld klimaatverandering. Ze ontwikkelde twee databanken waarmee ze analyseerde hoe gemakkelijk of moeilijk planten zich aanpassen aan veranderende omstandigheden. Zhou promoveerde op 4 september.
De ene plantensoort kan zich veel gemakkelijker aanpassen aan veranderende omstandigheden dan de ander. Zo kunnen bladeren door de jaren of generaties heen groter of dikker worden, of bladeren kunnen bijvoorbeeld meer stikstof of fosfor gaan bevatten, de fotosynthesesnelheid kan veranderen enzovoort. Naarmate een plantensoort zich minder goed kan aanpassen aan nieuwe omstandigheden, is er een grotere kans op uitsterven.
Op droge steppen passen planten zich moeilijk aan
Ecoloog Jianhong Zhou liet in haar promotieonderzoek bij het Centrum voor Milieuwetenschappen Leiden (CML) zien dat er tussen plantensoorten een grote variatie bestaat in de mate van aanpassing. ‘Zo passen bomen en struiken zich gemakkelijker aan dan kruidachtige planten. Dat verklaart bijvoorbeeld dat onderzoekers wereldwijd struiken zien oprukken in sommige graslanden. De laagste aanpassings-capaciteit zagen we bij plantensoorten uit droge steppegebieden en bij tropische savanneklimaten met droge winters.’ Terwijl daar nu juist snelle klimaatverandering plaatsvindt, aldus de onderzoekster.
Een hele klus
Het was een hele klus om haar onderzoek te doen. Zhou bestudeerde heel veel literatuur om twee databanken samen te stellen waarmee ze het aanpassingsvermogen van planten kon analyseren. Haar promotor Peter van Bodegom, hoogleraar Milieubiologie, prijst Zhous doorzettingsvermogen: ‘In de wetenschappelijke literatuur staan soms foutjes, die moet je corrigeren. En mensen meten dingen op verschillende manieren, wat tot verschillende resultaten leidt. De data die onderzoekers gebruikten om tot hun resultaten te komen, zijn niet altijd toegankelijk.’
2064 plantensoorten in kaart gebracht
Zhou loste al die problemen op. Voor haar grootste databank verzamelde ze data van 2064 plantensoorten en daarbinnen elf functionele eigenschappen. In deze databank staat de mate waarin eigenschappen als bladgrootte en -dikte, stikstof- en koolstofgehalte van de bladeren en wortellengte variëren binnen al die soorten. Deze databank over intraspecific trait variation werpt ook licht op hoe de eigenschappen variëren tussen al die soorten.
Dikker blad? Dan leeft het langer
Zhou onderzocht met deze ITV-databank ook relaties tussen eigenschappen. ‘Een bekend voorbeeld van zulke relaties is het leaf economic spectrum dat je tussen soorten kunt vergelijken.’ Dit economische spectrum beslaat zes eigenschappen, waaronder de bladmassa per oppervlakte en de gemiddelde levensduur van de bladeren. Als je die eigenschappen meet in verschillende plantensoorten, zie je dat een hoge bladmassa per oppervlakte – lees een dikker blad – samengaat met een langere levensduur van een blad. ‘Dat laat zien dat als een plant of plantensoort meer investeert in een blad, dat blad ook langer leeft.’
De promovenda vervolgt: ‘Wij zagen dat de relatie tussen de meeste bladeconomische eigenschappen die bestonden tussen soorten, ook bestaan binnen soorten. Dus ook binnen een soort zie je dat de bladeren van een exemplaar met dikkere bladeren gemiddeld langer leven. Dat wijst erop dat deze correlatie tussen twee eigenschappen een echte strategie van planten is om zich optimaal aan hun omgeving aan te passen.’
Toch geen echte strategie
Het kan ook anders. Een verrassend resultaat, volgens Zhou: ‘We zagen een positieve relatie tussen het stikstofgehalte van bladeren en het zogeheten specifiek bladoppervlak – dat is de verhouding tussen bladoppervlak en droge massa van het blad. Maar alleen tussen soorten, niet bínnen soorten. Dat betekent dat de samenhang tussen die eigenschappen geen echte strategie is, zoals onderzoekers voorheen dachten.’
De connectie tussen stikstofgehalte en specifiek bladoppervlak wordt waarschijnlijk veroorzaakt door bepaalde milieuomstandigheden die verschillende plantensoorten in een bepaald gebied ondervinden, bijvoorbeeld veel stikstof in de bodem en weinig licht. ‘Als die omstandigheden veranderen, bijvoorbeeld door klimaatverandering, valt de connectie tussen stikstofgehalte in het blad en specifiek bladoppervlak mogelijk ook weg.’
Een heel mooi kennisoverzicht over adaptatie van plantensoorten
Zhou onderzocht nog veel meer en legde allerlei verbanden. Volgens promotor Van Bodegom leidde haar onderzoek tot een heel mooi overzicht van de kennis over adaptatie van plantensoorten. ‘Jianhong heeft patronen geanalyseerd en op toegankelijke manier opgeschreven. Dat is belangrijk om de biodiversiteit in de toekomst te voorspellen en om natuurbescherming te optimaliseren.’ Zo wordt het belang om met ecologische corridors “vluchtroutes” voor bepaalde plantensoorten aan te leggen groter naarmate hun gevoeligheid voor uitsterven groter is. ‘Over de ITV-databank is inmiddels een artikel gepubliceerd in New Phytologist, een toptijdschrift in ons vakgebied.’
Voor Zhou was de e-mail waarin New Phytologist liet weten haar artikel te willen publiceren een hoogtepunt in haar promotietraject. ‘Het was op de dag van het midherfstfestival in 2021, een Chinese feestdag. Een mooi toeval en een memorabel moment voor mij.’
Jianhong Zhou promoveerde 4 september op het proefschrift Phenotypic plasticity and genetic adaptation of plant functional traits on global scales.
Tekst: Rianne Lindhout