Het leven op aarde is gebaseerd op energie en het rondpompen van mineralen en voedingstoffen. De energie is over het algemeen afkomstig van de zon en wordt door planten omgezet in voedingsstoffen die weer door andere planten, door dieren en door bacteriën en schimmels gebruikt worden. Iedereen kent nog wel de plaatjes van biologie van vroeger die een voedselpiramide lieten zien. Plant maakt bladeren, bladeren worden gegeten door rupsen en andere insecten, deze insecten worden gegeten door een kleine vogel, deze wordt gegeten door een grotere vogel die vervolgens door een vos verslonden wordt. Als de vos doodgaat wordt deze weer gegeten door aaseters en door insecten, bacteriën en schimmels weer verwerkt tot de basis bouwstenen. Wat in de plant zit gaat dus de hele voedselketen door. Ik kom hier op het einde nog even op terug.

Ideale omstandigheden

Nou is het zo dat niet alle planten en dieren overal voorkomen. Voor een deel is dat toeval. Ik denk dat pinguïns zich ook best thuis voelen op de Noordpool. Maar om daar te komen moeten ze eerst langs de evenaar, daar is het warm en daar houden pinguïns niet van. Zo heeft elke soort haar eigen voorkeuren, sommige hebben veel zonlicht nodig, andere doen het juist beter in de schaduw. Sommige houden van nat, andere van droog. Voor een groot deel bepalen dit soort natuurlijke omstandigheden (de milieukwaliteit) dus welke soorten in een gebied kunnen overleven en welke niet.

Elke soort heeft een bepaalde bandbreedte (range of tolerance) waarbinnen de omstandigheden kunnen variëren. Neem een willekeurige boom. Die heeft jaarlijks een bepaalde hoeveelheid water nodig. Is er te weinig en duurt dat te lang dan gaat de boom dood. Is het te nat, dan gaat de boom ook dood. Tussen die twee uitersten zal de boom overleven en er ergens ligt een optimum, een bepaalede hoeveelheid water waarbij de boom het uitstekend doet. Sommige soorten zijn zeer tolerant en kunnen tegen veel verschillende omstandigheden. Andere soorten hebben een lage tolerantie, bij kleine afwijkingen sterft een organisme. Het is niet zo verbazingwekkend dat soorten met een lage tolerantie over het algemeen eerder met uitsterven bedreigd zijn dan andere soorten.

Zo zijn er in Nederland veel planten die van een nitraatarme bodem houden. Door de landbouw, het wegverkeer en de industrie zit er steeds meer nitraat in de bodem. Planten die van nitraatarme bodems houden sterven daardoor uit. Planten die wel van nitraat houden (bijvoorbeeld brandnetels en grassen) komen steeds meer voor. Overigens is het niet zo dat alle planten dood gaan door te veel nitraat. Het is vaak zo dat andere planten het gewoon veel beter doen, ze groeien gewoon sneller en eisen daardoor alle ruimte op waardoor de planten die van nitraatarme bodems houden geen kans meer krijgen. Omdat elke plant weer eigen insecten en andere dieren aantrekt kan het verdwijnen van een soort meer gevolgen hebben dan alleen dat ene plantje. Hetzelfde verhaal gaat op voor dieren.

Verontreiniging

Door allerlei verontreiniging zoals genoemde nitraat hebben wij de omgeving van allerlei soorten flink veranderd. Waar hebben we het dan over? De beschikbaarheid van voedsel (stikstof en fosfaat), het doorzicht in water, de aanwezigheid van allerlei chemische stoffen (bijvoorbeeld allerlei olieproducten, bestrijdingsmiddelen en verbrandingsgassen als zwaveldioxide) en zware metalen. Afgeleid hiervan gaat het om factoren zoals bijvoorbeeld de hoeveelheid zuurstof in water. Over het algemeen zou je kunnen stellen dat de omstandigheden in de verschillende gebieden in Nederland steeds meer op elkaar gaan lijken. De zandgronden die voedselarm waren zijn dat nu niet meer waardoor de unieke soorten van die gebieden dreigen te verdwijnen. De wateren in Nederland zijn over het algemeen zeer voedselrijk geworden waardoor er nog maar een beperkt aantal soorten leeft. Overigens wordt dit probleem al sinds het begin van de jaren 90 onderkend en wordt er hard gewerkt om dit te herstellen en in de toekomst te voorkomen. Let ook op dat het hier vaak om ‘vervuiling’ met volstrekt natuurlijke stoffen gaat zoals bijvoorbeeld mest.

Op vuilnisbelten en ook op plekken waar chemisch afval is gestort groeien gewoon planten en leven ook dieren. Deze zijn blijkbaar zeer tolerant voor de stoffen die daar gestort zijn. Als het om het voorbestaan van het leven op aarde gaat hoeven we ons dus weinig zorgen te maken. Er zijn bijna altijd wel een paar soorten die onze verontreiniging weten te overleven. Maar net als bij verontreiniging met natuurlijke stoffen is er maar een beperkte groep die hier goed mee om kan gaan. De vraag is natuurlijk wel wat er met de andere soorten gebeurt en wat uiteindelijk de gevolgen voor de mens zijn.

Indicatoren

Ecologen kunnen soms lyrisch zijn over de aanwezigheid van een bepaalde soort, een raar slakje, een minuscule paddenstoel of een raar waterplantje. Het zijn soms soorten die je nauwelijks ziet, helemaal niet mooi zijn en vaak ook helemaal niet belangrijk zijn voor het voorbestaan van een ecosysteem. De soort is echter wel een aanwijzing dat de kwaliteit van de omgeving (van water, bodem en lucht) aan bepaalde criteria voldoet. We noemen deze soorten ‘indicatorsoorten’ ze zijn een indicatie voor een bepaalde milieukwaliteit, het zijn dus ook soorten met een zeer lage tolerantie. Overigens wil de afwezigheid van een indicatorsoort niet zeggen dat de milieukwaliteit niet aan de criteria voldoet, soms lukt het de soort gewoon niet om een bepaalde plek te bereiken, bijvoorbeeld een afgelegen vennetje. Meestal gebruiken we indicatororganismen om een goede milieukwaliteit te monitoren. Er zijn echter ook planten die het zeer goed doen op vervuilde gronden, ook dat zijn indicatorsoorten.

Limiterende factor

Naast de tolerantie is ook de ‘limiting factor’ van belang. Soorten kunnen heel tolerant zijn ten opzichte van allerlei factoren. Belangrijker is wellicht de vraag welke factor limiterend is, wat maakt nou dat een soort het niet meer goed doet? Als er één factor bij zit die heel kritisch luistert dan kan het gebeuren dat er van alles in de omgeving van een bepaalde soort verandert maar er niks gebeurt. De soort gaat het niet beter doen, maar ook niet slechter. Een kleine verandering in een kritische factor kan vervolgens fataal zijn of er juist voor zorgen dat de soort het opeens veel beter gaat doen. Kleine veranderingen (iets zouter, warmer, zuurstof armer etc.) kunnen dus grote gevolgen hebben.

Als voorbeeld gaan we kort in op Klimaatverandering. Dit gaat langzaam met kleine stapjes. Toch kunnen deze kleine veranderingen voor sommige soorten grote gevolgen hebben. Schelpdieren in de Waddenzee planten zich beter en massaler voort na een strenge winter. Wanneer door klimaatverandering de winters minder streng worden kan dit dus gevolgen hebben voor deze schelpdieren en daardoor weer voor allerlei soorten zoals vogels. Belangrijk bij klimaatverandering is ook de samenhang tussen soorten. Een koolmees legt haar eieren op het moment dat bij het uitkomen veel rupsen beschikbaar zijn. Als door klimaatverandering (een warm voorjaar) de rupsen er eerder zijn, dan worden de jongen te laat geboren en is er te weinig voedsel. Overigens blijkt dat de pimpelmees hier wel rekening mee houdt. Soorten die weinig eisen stellen aan hun voedsel en zich makkelijk verspreiden zullen uiteindelijk weinig last hebben van klimaatverandering.

De flexibiliteit van heel veel soorten en van hele ecosystemen heeft er voor gezorgd dat we heel lang het milieu konden vervuilen zonder ernstige gevolgen. Maar, als je daar te lang mee doorgaat kom je buiten de bandbreedte van een kritische factor en verdwijnt een bepaalde soort, met soms verstrekkende gevolgen. Hiermee zijn we weer een beetje terug bij aflevering 3, ‘waarom we milieuproblemen vaak niet zien’. In het vervolg van deze serie gaan we kijken naar het oplossen van milieuproblemen, eerst kijken we naar het milieubeleid van de afgelopen decennia, daarna komen er wat tools. Maar eerst nog even terug naar de voedselpiramide waar we het in het begin van dit artikel over hadden.

Ophoping van giftige stoffen

Sommige chemische stoffen (bijvoorbeeld DDT, PCB’s en zware metalen) worden nauwelijks afgebroken en blijven lang in het milieu aanwezig. Hierdoor hebben ze alle tijd om zich over grote gebieden verspreiden en is de kans dus groot dat ze ooit in de voedselketen opduiken. Hier hopen deze stoffen zich op. Ze worden niet zoals vetten en suikers gebruikt om te bewegen of een beest warm te houden. Ze blijven in het lichaam. De concentratie neemt hierdoor naar verloop van tijd toe en naarmate je hoger in de voedselpiramide komt wordt ook de concentratie steeds hoger. De concentratie in de vos is dus vele malen hoger dan in de plant of in de rups.

Ik heb me lang afgevraagd hoe het kan dat een stof die niet wordt afgebroken (blijkbaar nergens mee reageert) toch voor problemen zorgt. Als een stof ergens mee reageert is het niet moeilijk voor te stellen dat het schadelijk is (neem bijvoorbeeld zoutzuur). Maar wat als er geen reacties plaatsvinden?

Echte experts kennen het antwoord op deze vraag natuurlijk al heel lang. Ik vond het antwoord zo’n 15 jaar geleden in het boek “Our stolen future” uit 1996, hierin wordt een tweetal mechanismen uitgelegd (maar waarschijnlijk zijn er nog veel meer, dat weten de experts). Hormonen zorgen er in ons lichaam en in dat van dieren voor dat allerlei processen goed verlopen. Bij bijvoorbeeld de productie van eicellen en sperma zijn hormonen essentieel. Je moet je die hormonen voorstellen als een soort sleutels die in een slot gaan en het slot opendraaien. Daarna gaat het hormoon er weer uit en wordt afgebroken of zoekt een nieuw slotje. Nou zijn er chemische stoffen die erg op die hormonen lijken. Deze kunnen bijvoorbeeld een hormoon nadoen. Ze gaan ook naar zo’n slotje (deze sleutel past dus ook) en draait het slotje open of dicht. Er is nu dus iets veranderd, de stof gaat weer uit het slotje maar wordt in tegenstelling tot normale hormonen niet afgebroken. Deze stof kan dus eindeloos slotjes open blijven maken. Of omgekeerd juist allerlei slotjes op slot zetten. Het mag duidelijk zijn dat dat niet altijd gewenst is. Wat ook kan gebeuren is dat de stof in het slotje gaat zitten maar er niet meer uitgaat (een hormoonblokker). Vergelijk het met een kapotte sleutel. Het slotje kan dan niet meer gebruikt worden. De stof zelf is echter nog aanwezig, als het beest doodgaat komt de stof weer vrij en kan zo weer opnieuw in de voedselkringloop komen. Er is de laatste tijd veel discussie geweest over de vraag welke stoffen dit soort effecten veroorzaken. Zo zijn bijvoorbeeld weekmakers in kunststoffen verdacht. Sinds 2004 is het daarom verboden deze stoffen in kinderspeelgoed te verwerken.