Metacommunities of water bugs are driven by environmental, spatial, and landscape factors in Cerrado freshwater habitats along a land-use gradient

De manier waarop het leven over de planeet is georganiseerd, is zelden willekeurig. In de natuurlijke wereld is de aanwezigheid van een soort op een specifieke plek vaak het resultaat van een touwtrekken tussen twee krachtige krachten. De ene kracht is de directe omgeving: de temperatuur van het water, de helderheid van de stroom of het type planten dat in de buurt groeit. Als een wezen niet kan overleven onder de lokale omstandigheden, zal het er simpelweg niet zijn, ongeacht hoe dichtbij het zich bevindt. De andere kracht is beweging en afstand. Zelfs als een habitat perfect is, kan een soort afwezig zijn simpelweg omdat het de weg erheen niet kan vinden, of omdat het constant wordt weggespoeld of verdreven door buren die stroomopwaarts leven. Wetenschappers noemen de verzameling van deze verbonden habitats een metagemeenschap. Het begrijpen van hoe deze groepen organismen zijn georganiseerd, is cruciaal, vooral in gebieden zoals de Cerrado, een uitgestrekte tropische savanne in Brazilië die snel verandert door landbouw en ontwikkeling. Wanneer het land rond een rivier of vijver wordt aangepast, verandert dit het water zelf en de paden die wezens gebruiken om te reizen, wat potentieel de delicate balans verstoort die deze ecosystemen bij elkaar houdt.

In een recente studie gericht op deze regio, wilden onderzoekers zien hoe deze krachten de gemeenschappen van waterinsecten in de zoetwatersystemen van de Cerrado vormen. Ze kozen ervoor om naar twee verschillende soorten habitats te kijken: stilstaand water zoals vijvers en meren, bekend als lentische omgevingen, en stromend water zoals beken en rivieren, bekend als lotische omgevingen. Binnen deze wateren richtten ze zich op twee groepen insecten die nauw aan elkaar verwant zijn maar heel verschillende levens leiden. De ene groep, de Gerromorpha, zijn oppervlaktebewonende insecten die over het water kunnen lopen of tussen waterlichamen kunnen vliegen. De andere groep, de Nepomorpha, zijn volledig aquatische insecten die onder water leven en over het algemeen veel meer moeite hebben met het bewegen tussen verschillende waterlichamen. De onderzoekers wilden weten of de samenstelling van deze insectengemeenschappen meer werd bepaald door de lokale omstandigheden van het water, de vorm van het omliggende landschap, of de afstand tussen de waterlichamen zelf.

Om de antwoorden te vinden, bezochten het team 34 verschillende locaties verspreid over de Cerrado, waarbij ze hun tijd verdeelden tussen 15 stilstaand waterlocaties en 19 stromend waterlocaties. Op elke locatie besteedden ze een uur aan het zorgvuldig verzamelen van insecten van de waterkant, het oppervlak en de planten die in het water groeien. In totaal verzamelden ze meer dan 1.000 individuele insecten die 63 verschillende soorten vertegenwoordigen. Naast de insecten maten ze de fysieke en chemische eigenschappen van het water, zoals temperatuur, zuurstofgehaltes en hoe helder of troebel het water was. Ze keken ook naar het land dat elk gebied omringde, waarbij ze in kaart brachten hoeveel van het gebied bedekt was door bos, grasland, gewassen of kale grond. Ten slotte berekenden ze de afstanden tussen de locaties, waarbij ze zowel de rechte lijnafstand over land als de werkelijke afstanden langs de riviernetwerken in rekening brachten, om te begrijpen hoe gemakkelijk of moeilijk het voor de insecten zou zijn om van de ene plek naar de andere te reizen.

De resultaten onthulden een verhaal van twee zeer verschillende werelden, zelfs binnen dezelfde regio. In de stilstaande vijvers werd de samenstelling van de oppervlaktebewonende insecten primair gevormd door de kwaliteit van het water zelf. De onderzoekers ontdekten dat factoren zoals de helderheid van het water en de hoeveelheid zuurstof de belangrijkste drijfveren waren voor welke soorten aanwezig waren. Dit suggereert dat deze insecten goed zijn in het naar nieuwe vijvers vliegen, maar ze blijven alleen als het water aan hun behoeften voldoet. Interessant genoeg konden de onderzoekers voor de onderwaterinsecten in deze zelfde vijvers geen duidelijk verband vinden tussen de gemeenschap en de waterkwaliteit, het landschap of de afstand tussen de vijvers. Het lijkt erop dat deze onderwaterinsecten zo aanpasbaar zijn of zo worden beïnvloed door andere factoren die niet in deze studie zijn gemeten, dat hun aanwezigheid in een vijver enigszins onvoorspelbaar is op basis van de verzamelde gegevens.

Het beeld veranderde volledig toen de onderzoekers naar de stromende beken keken. Hier werden de oppervlaktebewonende insecten helemaal niet gedreven door de lokale wateromstandigheden. In plaats daarvan werd hun gemeenschap gestructureerd door het landschap en de afstand tussen de beken. De aanwezigheid van bosbedekking in de omgeving en de connectiviteit van het riviernetwerk leken de beslissende factoren te zijn. Dit geeft aan dat deze insecten constant tussen beken bewegen, en het landschap fungeert als een snelweg of een barrière voor hun reis. De onderwaterinsecten in de beken gedroegen zich echter weer anders. Hun gemeenschappen waren sterk verbonden met de lokale omgeving, specifweg de snelheid en het volume van de waterstroom. Ze reageerden op de directe omstandigheden van de stroom, wat suggereert dat ze gespecialiseerd zijn voor specifieke soorten stromingen en habitats, en dat ze voornamelijk langs het rivierkanaal bewegen om de juiste plek te vinden.

Deze bevindingen benadrukken dat er geen enkele regel is voor hoe de natuur zichzelf organiseert. Dezelfde groep insecten kan worden gecontroleerd door de lokale waterkwaliteit in een vijver, maar door het landschap en de afstand in een rivier. De studie laat zien dat de manier waarop een habitat functioneert — of het nu stilstaand of stromend water is — fundamenteel verandert welke krachten het belangrijkst zijn voor de wezens die erin leven. Voor de oppervlaktebewonende insecten in stromend water is de verbinding tussen de verschillende delen van het landschap essentieel, terwijl voor de onderwaterinsecten in hetzelfde water de directe fysieke omstandigheden van de stroom doorslaggevend zijn. Deze complexiteit betekent dat het beschermen van de biodiversiteit in de Cerrado meer vereist dan alleen kijken naar het water zelf. Natuurbehoudsinspanningen moeten ook rekening houden met het land dat het water omringt en hoe verschillende waterlichamen met elkaar verbonden zijn, omdat het overleven van deze insectengemeenschappen afhangt van een combinatie van lokale omstandigheden en het vermogen om zich door het landschap te bewegen.