For best experience please turn on javascript and use a modern browser!
uva.nl

De unieke hooggelegen Andes-graslanden genaamd 'páramo' zijn in de loop van de tijd afwisselend gegroeid en gekrompen. Dit heeft gezorgd voor een grote toename van biologische diversiteit in het gebied. Een internationaal onderzoeksteam, geleid door Suzette Flantua en Henry Hooghiemstra van de Universiteit van Amsterdam, onderzocht de dynamische geschiedenis van dit hyper-diverse alpine systeem en de drijvende krachten achter deze evolutionaire hotspots. De resultaten zijn deze week gepubliceerd in een speciale uitgave van het wetenschappelijk tijdschrift Journal of Biogeography over Alexander von Humboldt.

Páramo, soortenrijke alpine toendragraslanden in het noorden van de Andes. Foto: Henry Hooghiemstra.

Soortenrijk tropisch alpine ecosysteem

Páramo zijn alpine toendragraslanden in de hoger gelegen delen van de Andes, die essentieel zijn voor waterregulatie en koolstofopslag. De geschiedenis van de páramo is zeer dynamisch, en dit heeft er waarschijnlijk toe geleid dat de páramo het rijkste tropische alpine ecosysteem ter wereld zijn. Veel recente studies hebben aangetoond dat het ontstaan van nieuwe planten- en dierensoorten in de páramo in de afgelopen 3 miljoen jaar - de periode waarin de wereld in en uit de ijstijd dompelde - is versneld. Welke effect hadden de snelle klimaatfluctuaties op de zeer variabele topografie van de Andes, en welke rol speelde dit bij het bepalen van de ecologie en evolutie van de unieke páramo?

De recent gepubliceerde studie beschrijft een opmerkelijke, miljoen jaar durende reconstructie van de ruimtelijke verspreiding van de páramo op basis van een fossiel pollenarchief uit de hooglanden van Colombia. Deze unieke data laten zien dat wanneer het klimaat op aarde opwarmde en koelde, de páramo op en neer verschoven op de berghellingen. Deze ongelooflijke migratie van ecosystemen leidde ertoe dat de páramo afwisselend meer geïsoleerd waren of juist samenvloeide in grotere gebieden.

Door de klimaat- en hoogtemodellen van de bergachtige en complexe noordelijke Andes te verenigen, kon het onderzoeksteam voor het eerst de mate van isolatie en connectiviteit van páramo op de verschillende bergketens in de tijd kwantificeren. De resultaten laten zien dat extreem koele en warme gebeurtenissen vrij zeldzaam en kort waren en waarschijnlijk een minimale rol speelden bij het aansturen van de evolutionaire geschiedenis van de páramo. Gemiddelde, maar zeer variabele temperaturen kwamen vaker voor, duurden langer en waren daarmee veel representatiever voor de omstandigheden in de geschiedenis van de páramo.

Bloeiende planten in de páramo: De páramo vegetatie wordt gekenmerkt door Tussock-grassen, laagstaande struiken en de gigantische rozetten van de Espletia (midden), een van de meest opvallende endemische planten in de hoger gelegen delen van de Andes ). Aan het einde van het regenseizoen beginnen vele verschillende planten te bloeien, zoals de Lupine (paars, linksboven) en Hertshooi (geel, linksonder), en een grote diversiteit aan orchideeën (geel, rechtsboven). Foto’s: Suzette Flantua.

 ‘Er is een hardnekkig idee dat de tropen een zeer stabiele omgeving zijn en dat deze stabiliteit de hoge biodiversiteit heeft bevorderd die we tegenwoordig in de tropen zien. Ons onderzoek suggereert precies het tegenovergestelde ', vertelt Suzette Flantua, voormalig promovendus aan het UvA Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (IBED). ‘De páramo waren zeer dynamisch en nog steeds in staat om een buitengewone diversiteit te verzamelen. Het kan zijn dat juist de veranderingen de vorming van nieuwe soorten hebben aangestuurd.’

Uit het onderzoek bleek dat het gecombineerde effect van temperatuurschommelingen en bergtopografie resulteerde in een zeer variabel patroon van páramo-connectiviteit – een fenomeen wat door de auteurs het 'flikkerende connectiviteitssysteem' wordt genoemd – en dat deze patronen verschilden tussen bergketens. 'Er wordt vaak gezegd dat het verleden de sleutel tot het heden is, omdat het ons helpt te begrijpen hoe bergecosystemen omgingen met grote klimaatveranderingen', beschrijft senior IBED-onderzoeker Prof. Henry Hooghiemstra. 'We hadden al gezien dat de páramo een vrij dynamisch verleden hebben doorgemaakt, maar hoe dit zich vertaald in connectiviteitsveranderingen in de tijd was nooit volledig gekwantificeerd'.

De bevindingen geven belangrijke inzichten in de vorming van biodiversiteit in bergketens. 'Het flikkerende connectiviteitssysteem kan verklaren waarom paramó extreem soortenrijk zijn, vergelijkbaar met tropische regenwouden', zegt Renske Onstein, voormalig postdoc bij IBED. 'Het afwisselend aansluiten en loskoppelen van populaties heeft mogelijk het soortvormingsproces bevorderd, wat heeft geresulteerd in een spectaculaire plantendiversificatie'.

Antropogene druk

De unieke topografie van de bergketens in de Noordelijke Andes speelde een beslissende rol bij de mate van connectiviteit in de tijd. Het zal nog meer werk vergen om te onthullen hoe dat exact de evolutionaire processen heeft beïnvloed. Ondertussen is al wel duidelijk dat de páramo die we in de huidige warme periode zien, dichtbij hun historische maxima liggen. 'Dit is een ecosysteem dat letterlijk op een kantelpunt staat' waarschuwt Aaron O'Dea van het Smithsonian Tropical Research Institute in Panama. 'Mensen hebben de páramo al beïnvloed door vuur en begrazing en nu, terwijl de wereld opwarmt, worden de páramo verder omhoog geduwd en verder verdeeld in kleinere gebieden. Zonder bescherming zullen de páramo en hun onvervangbare diversiteit worden uitgedoofd '.

Visualisatie van het flikkerende connectiviteitssysteem

Het artikel wordt vergezeld door een 3D-animatie. De video laat vooral het flikkerende connectiviteitssysteem zien zoals beschreven in het artikel en is op grote schaal verspreid op sociale media, met al bijna 1000 views op YouTube. De maker van de video beschrijft met trots het proces om digitale kunst en wetenschappelijke theorieën te integreren: 'Het was eigenlijk veel moeilijker dan ik me had voorgesteld', grinnikt Colombiaanse wetenschapskunstenaar Catalina Giraldo. 'Wetenschappers hebben een visie in hun gedachten over hoe zij het systeem begrijpen, maar dit is misschien niet erg duidelijk voor het algemene publiek. Uiteindelijk is de grootste uitdaging om het leuk, interessant en gemakkelijk te begrijpen te maken.'

Publicatiegegevens

Suzette Flantua, Aaron O’Dea, Renske E. Onstein, Catalina Giraldo, Henry Hooghiemstra 2019. The flickering connectivity system of the northern Andes. Journal of Biogeography. DOI: 10.1111/jbi.13607

Het wetenschappelijk onderzoek is mede mogelijk gemaakt door NWO. De video is mede mogelijk gemaakt door het Hugo de Vries fonds, Amsterdam.

prof. dr. H. (Henry) Hooghiemstra

Emeritus hoogleraar Palynologie en Kwartair-ecologie

Ms S.G.A. (Suzette) Flantua MSc

Gastonderzoeker