11 Evolutie - biodiversiteit

11 Evolutie

- biodiversiteit

Leerdoelen De natuurgids… • • • • •

begrijpt hoe de evolutietheorie in elkaar zit en kan een drietal bewijzen voor die theorie toelichten; kan beschrijven hoe soorten ontstaan; kan toelichten wat seksuele selectie is en een concreet voorbeeld geven; kan het begrip biodiversiteit omschrijven met inbegrip van de niveaus waarop die zich voordoet; kan de verschillende ecosysteemdiensten beschrijven en toelichten met voorbeelden in het veld.

Inhoud 1 Evolutietheorie 2 Bewijzen voor de evolutietheorie en ondersteuning ervan door andere wetenschappen 2.1 De paleontologie 2.2 De vergelijkende anatomie 2.3 De geografie en de biogeografie (planten- en de dierenaardrijkskunde) 2.4 De vergelijkende ethologie 2.5 Het atavisme 2.6 De embryologie 2.7 Rudimentaire organen 2.8 De serologie 2.9 De moleculaire biologie, biochemie en genetica 2.10 Creationistische bezwaren weerlegd 3 Ontstaan van soorten 4 Biodiversiteit 4.1 Biodiversiteit op verschillende niveaus 4.2 Het leven komt en gaat, maar niet altijd door eenzelfde oorzaak 4.3 Biodiversiteit in dienst van de mens 4.4 Kijk op biodiversiteit Evolutie en biodiversiteit worden samen in één les behandeld. Beide hebben veel met elkaar te maken. De biodiversiteit zoals we die nu kennen op aarde is een product van de evolutie. Zonder inzicht in de mechanismen van evolutionaire processen is ook de geweldige biodiversiteit niet te verklaren. In de cursus Natuur-in-zicht is uitvoerig ingegaan op biodiversiteit. In deze cursus leggen we de nadruk op acties die je kunt ondernemen ten voordele van de biodiversiteit en hoe je hier als natuurgids kunt op inspelen.

© Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 11: Evolutie

1

1 Evolutietheorie Alle organismen die we nu aantreffen in de natuur zijn een momentopname in de evolutie, die nog steeds verder loopt. Onder biologische evolutie verstaat men de cumulatieve veranderingen van de levende organismen op aarde, de veranderingen in de eigenschappen van populaties. Het betekent dat de thans levende organismen de veranderde afstammelingen zijn van vroeger levende organismen, en hun oorsprong vinden in de eenvoudigste levensvormen die op deze planeet ontstaan zijn. De evolutietheorie geeft een verklaring hoe deze ontwikkeling is kunnen gebeuren. Vanaf de opkomst van het christendom was tot in de 18de eeuw –in onze cultuur– de opvatting dat de verschillende planten- en diersoorten er ‘vanaf het begin’ altijd al waren geweest, vanzelfsprekend. Soorten werden gezien als onveranderlijk; ze waren het product van ‘de schepping’. De Ierse bisschop James Ussher (1581-1656) wist zelfs het precieze moment van de schepping te berekenen: de avond voor 23 oktober 4004 voor Christus. Toch ontstonden al vroeg twijfels. De Nederlandse filosoof Spinoza (1632-1677) was zijn tijd ver vooruit door God met de natuur gelijk te stellen. De natuur is dus geen statische schepping van God, maar bestaat op zichzelf, als een zelfscheppend proces dat geregeerd wordt door de natuurwetten. Spinoza ontwierp daarmee een moderne wetenschapsfilosofie. In de 18de eeuw zien we een enorme toename van de drang naar kennis –denk aan het succes van de encyclopedieën– ook inzake ‘natuurlijke histories’. De ontwikkeling van de binaire nomenclatuur door Linnaeus (1707-1778) leverde een universeel instrument voor het classificeren van organismen. Het aanleggen van verzamelingen (bv. van gedroogde insecten, of een herbarium) werd een hobby in de hogere sociale lagen. De ontdekking van fossielen van zeedieren op grote hoogte creëerde verwarring. Theologen hadden geen verklaring voor aarde die ooit zee geweest was, met schelpen die in stenen veranderd waren en uitgestorven diersoorten. Linnaeus zelf bleef aanhanger van de scheppingsidee, maar zijn iets oudere Jean-Baptiste de Lamarck tijdgenoot Pierre Louis Moreau de Maupertuis (1698-1759) ging ervan uit dat de variatie aan dieren en planten het gevolg is van mutaties als gevolg van selectie. Ook de grote Franse natuurhistoricus GeorgesLouis Leclerc, Comte de Buffon (1707-1788) opperde de mogelijkheid dat de oorspronkelijk geschapen dieren onder invloed van omgevingsfactoren gedegenereerd zouden zijn tot de huidige veelheid aan soorten. De natuur is dus in voortdurende beweging. Ook Charles Darwins grootvader, Erasmus Darwin (1731-1802) was de idee van evolutie genegen. Een eerste grote bijdrage aan de evolutiegedachte werd geleverd door Jean-Baptiste de Monet, Chevalier de Lamarck (1744-1829). Deze grondlegger van de biologie ontwikkelde als eerste een samenhangende, plausibele theorie over het ontstaan en de transformatie van alle levende wezens. Het leven evolueert van eenvoudige naar steeds complexere en volmaaktere structuren. Dit gebeurt door een blinde kracht, zonder doelgerichtheid. Maar op deze evolutie werken uitwendige omstandigheden in waarin soorten zich bevinden. Nieuwe omstandigheden maken dat bepaalde lichaamsdelen frequenter gebruikt worden of omgekeerd in onbruik geraken (‘La fonction crée l’organe’). Deze in de loop van het leven van een organisme verworven kenmerken zijn erfelijk en worden in de loop van de opeenvolgende generaties versterkt. Dit laatste concept wordt ‘Lamarckisme’ genoemd en vaak afgeschilderd als de ‘foute theorie’, in tegenstelling met Charles Darwin, die het bij het rechte eind zal hebben. Hiermee wordt afbreuk gedaan aan de grote wetenschappelijke verdienste van Lamarck. Met het opduiken van dit ‘transformisme’, de opvatting dat soorten in de loop der tijden omgevormd werden tot andere, ontstond de reactie om de onveranderlijkheid van de soorten expliciet te verdedigen. Toen werd dit ‘fixisme’ genoemd; vandaag wordt deze opvatting aangeduid met ‘creationisme’. Baron Georges Cuvier (1769-1832), directeur van het Musée National d’Histoire Naturelle te Parijs, zag in het –toen nog erg onvolledige– fossiele materiaal geen enkele aanwijzing voor een evolutie van één soort naar een andere. Bovendien is de relatie tussen functie en vorm van de onderdelen van organismen zo nauw, dat elke verandering die functionaliteit in het gedrang zou brengen. De complexiteit van organismen brengt mee dat ze wel onveranderlijk moeten zijn; een idee die tot op vandaag bij creationisten doorklinkt. Met de industriële revolutie van de 19de eeuw kwamen –o.a. door de mijnbouw en grote infrastructuurwerken, bv. kanalen– zoveel fossielen naar de oppervlakte, dat ook die collecties sterk aangroeiden. Maar verzamelen en classificeren betekent ook vergelijken en verwantschappen vastleggen. En zo groeide de opvatting dat soorten wel veranderden in de loop der tijden. Hiervoor moest echter ook het tijdsperspectief worden uitgerekt. Hier kwam de geologie ter hulp, een nieuwe wetenschap, waaraan vooral de mijnbouw behoefte had. William Smith (1769-1839) bedacht eind 18de eeuw de manier om de ouderdom van sedimentaire gesteenten te bepalen aan de hand van de opeenvolging van fossielen. Dit gaf op zijn beurt aanleiding tot het ontstaan van de paleontologie. Omwille van de grote breuken in deze opvolging van fossielen kwam John Phillips (1800-1874), neef van Smith, in 1860 tot de grote tijdsindeling in drie era’s: paleozoïcum, mesozoïcum en cenozoïcum. Hij introduceerde overigens tegelijk twee andere revolutionaire ideeën: die van massaal uitsterven van soorten (massa-extinctie, zie punt 4) en de vervanging hiervan door een nog veel groter aantal soorten (na verloop van tijd) in de daarop volgende periode. 2


De grondleggers van de moderne evolutietheorie zijn Charles Darwin (1809-1882) en Alfred Russel Wallace (1823-1913). In 1858 zette Darwin hun opvattingen uiteen voor de Linnaean Society in de zgn. Darwin-Wallace Papers. Een jaar later publiceerde Darwin zijn beroemde werk On the Origin of Species by Means of Natural Selection or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life. In het voorwoord bij de tweede uitgave onderstreept Darwin zelf daarin dat zijn verklaring (natuurlijke selectie) noch exclusief (enig mogelijke), noch exhaustief (alles verklarend) is. In een later werk voegt hij er zelf het principe van de seksuele selectie aan toe (The Descent of Man and Selection in Relation to Sex, 1871). Charles Darwin

De theorie van Darwin luidt als volgt: • levende wezens hebben meer nakomelingen dan er kunnen overleven, vandaar… ‘struggle for existence’; daar wordt competitie mee bedoeld. Organismen staan in competitie met elkaar voor voedsel, partners en leefruimte; • binnen een soort zijn de nakomelingen niet identiek aan hun ouders, en ze zijn ook onderling verschillend (‘reproduction with modification’). Sommige eigenschappen of kenmerken zijn erfelijk; • het nageslacht dat het best aangepast is aan de eisen van het milieu maakt het meeste kans te overleven en zich voort te planten. De populaties met deze eigenschappen zullen dus toenemen ten nadele van de andere: ‘natural selection’ of –het niet meer gebruikelijke– ‘survival of the fittest’. ‘Fitness’ betekent: het vermogen van een organisme om te overleven én nakomelingen te produceren, die op hun beurt overleven en zich voortplanten; vruchtbaarheid is even belangrijk als kunnen overleven. Darwin gebruikte de uitdrukking ‘The survival of the fittest’ dus als synoniem voor natuurlijke selectie. Vandaag wordt fitness gezien als de uitkomst van de natuurlijke selectie en niet als een intrinsieke eigenschap van een organisme. Fitness bestaat ook uit verschillende componenten: het aantal eitjes in een legsel, het aantal eitjes dat uitkomt, het aantal eitjes dat een volwassen organisme oplevert,… Darwin –en met hem Wallace– waren dus niet de eersten die uitgingen van een evolutiegedachte. Maar ze waren wel de eersten om het mechanisme te ontsluieren dat aan de basis van evolutie ligt: de natuurlijke selectie. Het probleem was dat op dat moment nog geen idee bestond over het overervingsmechanisme. Darwin’s tijdgenoot Mendel (zie hieronder) had al wel een tip van de sluier opgelicht, maar diens ideeën waren toen nog niet verspreid binnen de wetenschappelijke wereld. Het was te verwachten dat Darwin en Wallace veel tegenkanting ontmoetten. Wetenschappers hadden moeite om te aanvaarden dat uitermate complexe Het beroemde notitieboekje waarin structuren zoals bepaalde organismen door toeval ontstaan zouden zijn. Bovendien Darwin voor het eerst een stamboom hebben volgens de evolutietheorie niet alleen het ‘eindproduct’ –b.v. een vogel– van het leven schetst. maar ook alle tussenliggende stadia een fitness-voordeel opgeleverd. Maar, zo dacht men, welk voordeel kan verbonden geweest zijn aan een ‘halve vogel’? Daarnaast voelde de kerk zich in haar fundamentele bijbelse waarheden aangevallen. Met cartoons werd geprobeerd Darwin belachelijk te maken. De –toenmalige– Oostenrijkse Augustijnermonnik Gregor Johann Mendel (1822-1884) deed kruisingsproeven met erwtenplanten. Hij ontdekte dat overerving van eigenschappen gebeurt door het doorgeven van ‘partikels’ of ‘elementen’ van beide ouders aan hun nakomelingen. Wat die ‘partikels’ waren, daar had Mendel nog het raden naar. Hij publiceerde zijn ontdekkingen in 1866 in een lokaal natuurhistorisch tijdschrift.

Gregor Mendel © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 11: Evolutie

3

Na herontdekking van zijn werk in 1900 door o.a. de Nederlandse bioloog Hugo De Vries, wordt Mendel de ‘vader van de genetica’ genoemd. Ook de Nederlandse botanicus Hugo De Vries (1848-1935) deed kweekexperimenten met planten, o.a. de grote teunisbloem. De Vries was ervan overtuigd dat in een organisme overerfbare ‘pangenen’ aanwezig zijn. Later is hieruit de term ‘genen’ afgeleid. De Vries zette zich evenwel af van Darwin’s idee dat evolutie heel geleidelijk aan gebeurt. Volgens hem gaat die sprongsgewijs te werk, via het door hem gelanceerde begrip ‘mutaties’. Pas met de ontdekking in 1953 van de structuur van het DNA (zie verder) is het overervingsmechanisme ontsluierd. De dynamiek van de natuurlijke selectie werd o.m. aangetoond door de proef in de jaren vijftig van vorige eeuw van Bernard Kettlewell (1907-1979) met de berkenspanner Biston betularia. De grootte van populaties van deze vlinder zijn in Groot-Brittannië al vanaf 1848 bestudeerd. Van deze soort bestaan er twee kleurvariëteiten: zwart en gespikkeld beige-grijs. Vóór de industriële revolutie was de beige vorm in de meerderheid. In 1900 vormde de zwarte vorm echter 95 % van de populatie in industriegebieden. De verklaring was de volgende: beige motten vielen niet erg op tegen de bleekgekleurde stammen van berkenbomen en de korstmossen die daarop groeiden. Vogels vingen de meeste opvallende, zwarte exemplaren. Maar dan begon de industrie op grote schaal zwarte zwavelrook te produceren met hoge waarden voor SO2. Dit roet sloeg neer op de bomen en kleurde de witte stammen zwart. Nu waren de beige motten erg opvallend, en de zwarte gecamoufleerd. De frequenties van de kleuren in de populatie veranderden. Wanneer predatoren –hier de vogels– eerder opvallende variëteiten van hun prooidier zullen vangen dan onopvallende, dan verlenen zij aan de onopvallende variëteit een selectief voordeel. In ons voorbeeld zijn de vogels de uitvoerders van de natuurlijke selectie. Maar het zijn de milieuomstandigheden die bepalen op welke eigenschap (i.c. kleur) de selectie zal gebeuren. Het voorbeeld illustreert ook goed het dubbele mechanisme van natuurlijke selectie: er ontstaan weliswaar toevallige variaties van eigenschappen van organismen, maar die worden op een niet-willekeurige wijze geselecteerd door Boven: de oude Darwin voorgesteld als een aap. het milieu. Die selectie schrijdt stapsgewijs verder, van generatie Onder: spotprent uit Punch. Deze cartoons tonen aan hoe ongeloofwaardig Darwin’s tijdgenoten de op generatie, en is dus cumulatief (zie 2.10). evolutietheorie vonden.

Toch is de ‘natuurlijke selectie’ niet helemaal te vergelijken met de ‘kunstmatige selectie’ of teeltkeuze van de kweker of de fokker: deze heeft immers een doel voor ogen; de natuur niet.

2 Bewijzen voor de evolutietheorie en ondersteuning ervan door andere wetenschappen Evolutie is een proces dat zich over zeer lange tijd –over vele generaties– voltrekt, vooraleer populaties met nieuwe kenmerken opvallen. Toch is het fenomeen ‘evolutie door natuurlijke selectie’ (mechanisme van de veranderingen) al een paar keer proefondervindelijk aangetoond (in 1990 bv. voor een kolonie guppies over een periode van 11 jaar; in 1997 voor anolishagedissen over 13 jaar). Voor het ontstaan van nieuwe soorten is het probleem van de duur van het evolutieproces veel groter. Daarom kan de evolutietheorie onmogelijk proefondervindelijk, ‘in het lab’ worden ‘bewezen’. Meer nog dan bij andere wetenschappelijke theorieën is het daarom noodzakelijk dat de resultaten van andere wetenschappen niet in strijd zijn met deze theorie of, beter nog, dat ze deze theorie ondersteunen.

4


2.1 De paleontologie

In oudere aardlagen zijn fossielen van meer primitieve, minder gespecialiseerde planten en dieren gevonden. Ook overgangsvormen tussen verschillende groepen zijn aangetroffen. Bekend in dit verband is de vogelhagedis of Archaeopteryx. Dit fossiele dier vertoont enerzijds skeletkenmerken van een reptiel; anderzijds is het lichaam bedekt met veren. Het fossilisatieproces kan op verschillende manieren verlopen: door mineralisatie, door inkoling, door inbedding in hars of ijs, door mummifiëring, door verdrinking in asfalt. Paleontologen bestuderen fossielen en proberen hun ouderdom te achterhalen. Gidsfossielen zijn organismen met een grote verspreiding en een enorme bloei gedurende een korte periode. Ze worden veel gebruikt om de relatieve ouderdom van aardlagen te bepalen. De bekendste methoden voor de absolute dateringen berusten op het verval van de radioactiviteit van bepaalde elementen die in de fossielen aanwezig zijn. De analyse van een geologische tijdschaal met gidsfossielen geeft een beeld van de evolutie op aarde. We stellen vast dat er in de loop der tijden een toenemende differentiatie en een grotere specialisatie optreedt. De onafhankelijkheid t.o.v. water wordt groter; vanuit het leven in het water ontstaat leven op het land. Soorten komen en gaan: groei, bloei en verval zijn biologische gegevens. 2.2 De vergelijkende anatomie

Planten en dieren vertonen een onderlinge verwantschap in hun algemene structuur. Vergelijking van de gewervelde dieren doet besluiten tot de aanwezigheid van een gemeenschappelijk bouwplan. Sterkere overeenkomsten wijzen op een nauwe verwantschap; grotere verschillen zijn een aanwijzing voor minder nauwe verwantschap. Lange tijd berustte hierop de indeling van het planten- en dierenrijk in hoofdafdelingen of stammen, klassen, orden, families, geslachten (genera) en soorten. De laatste jaren wordt deze indeling gecorrigeerd op basis van nieuwe genetische inzichten (zie verder in de tekst alsook voor de planten: hoofdstuk ‘Planten 1’). Wanneer we de skeletten van een mens en die van andere gewervelden met elkaar vergelijken, stellen we vast dat de voorste ledematen van al deze soorten opgebouwd zijn uit een opperarmbeen, spaakbeen en ellepijp, handwortelbeentjes, middelhandsbeentjes en vingerkootjes. Er is een gemeenschappelijk basisplan; de organen zijn homoloog. De voorouders van deze levende wezens zijn echter, in de loop der tijden, aangepast geraakt aan verschillende biotopen. Gemeenschappelijk bouwplan van de ledematen van gewervelden vingerkootjes

middelhandmiddelhandbeentjes beentjes ellepijp

handwortelhandwortelbeentjes beentjes

opperarmbeen

spaakbeen

Er is divergentie vanuit een stamvorm opgetreden. De overeenkomstige beenderen verschillen onderling o.m. in lengte en vorm.


5

a

b

c d

e

f

g Vergelijkende anatomie van ledematen bij gewervelden: a) mol; b) salamander; c) walvis; d) hagedis; e) mens; f) vogel; g) vleermuis.

Op te merken valt, dat de uitwendige vorm van levende wezens wordt bepaald door de biotoop waarin ze voorkomen. Zo vertonen Amerikaanse, Afrikaanse en Zuideuropese cacteeën en vetplanten overeenkomsten in vorm, hoewel ze evolutionair niet verwant zijn. Walvissen, vissen en zeehonden zwemmen rond in het water; ze hebben een spoelvormig lichaam. Zo’n overeenkomst in aanpassing tussen niet-verwante organismen noemt men convergentie. Zowel vogels als insecten hebben vleugels om te vliegen. Een vogelvleugel is echter een voorpoot, terwijl een insectenvleugel een huidplooi is. Deze organen zijn verschillend van oorsprong; men noemt ze analoog.

homologie

2.3 De geografie en de biogeografie (planten- en dierenaardrijkskunde)

De theorie van de continentendrift werd in 1960 aanvaard. Dit vanwege nieuwe inzichten in de bewegingen van de aardkorst: de schollentektoniek (zie hoofdstuk 1 ‘Fysisch milieu’). Zo geraakte Australië bv. 50 miljoen jaar geleden geïsoleerd van de andere continenten, toen er al wel buideldieren, maar nog geen placentale zoogdieren (met placenta of moederkoek) bestonden. Als gevolg van dit isolement ontwikkelde zich in Australië een eigen zoogdierenfauna bestaande uit buideldieren zoals de buidelbeer (koala), de buidelwolf, de buidelrat, de buidelmuis.

analogie

In de evolutieleer vinden we een verklaring voor de verspreiding van verwante diersoorten over de wereld. Van de wilde kameelachtigen bestaan momenteel nog enkele soorten. De vicunha en guanaco leven in Zuid-Amerika. Een klein aantal exemplaren van de wilde kameel en de dromedaris komen nog voor Homologie en analogie: de functie van b.v. de springpoten van een kangoeroe en een sprinkhaan zijn in Azië. Fossielen werden noch in Azië, noch in Zuid-Amerika analoog. Het bouwplan van hun (spring)poten is echter gevonden, wel in Noord-Amerika. Vanuit Noord-Amerika hebben homoloog met dat van de poten van andere gewervelden de kameelachtigen zich verspreid naar hun huidige gebieden, resp. insecten. maar in hun streek van herkomst zijn ze uitgestorven. Van sommige soorten heeft men voldoende fossielen gevonden om een doorlopende reeks op te stellen. 6


2.4 De vergelijkende ethologie

Vergelijken we het gedrag van verwante soorten, dan ontdekken we een groot aantal overeenkomsten in hun instincten of aangeboren handelingen. Mannetjes van winterkoning bouwen zowel in Europa als in Noord-Amerika zgn. speelnesten. Het vluchtgedrag van krabben is over de hele aarde hetzelfde. Dergelijke verschijnselen kunnen als aanwijzing voor afstamming uit dezelfde voorouders worden beschouwd. 2.5 Het atavisme

Een atavisme is een afwijking die men bij planten of dieren vaststelt en die aan veronderstelde voorouders herinnert. Soms wordt een paard geboren waarvan de poten drie tenen hebben i.p.v. één met daarbij de griffelbeentjes. Zo’n paard vertoont dan de kenmerken van een voorouderlijke vorm. Toen in de negentiende eeuw de evolutietheorie doorbrak, ontstond de –foutieve– opvatting dat de verschillende mensenrassen stadia in de evolutie vertegenwoordigden. De term ‘mongolisme’ werd door de Engelse arts John Down (1828-1896) in 1866 gelanceerd omdat hij dacht dat personen die aan dit (later) naar hem genoemde syndroom lijden een regressie vertegenwoordigen naar een vroeger menstype, de ‘fase van de Mongolen’. 2.6 De embryologie

In de ontwikkeling van een embryo van een hoger ontwikkeld dier –bv. van een zoogdier– vinden we verschillende tussenstappen die corresponderen met bepaalde diergroepen. Embryonale ontwikkeling i) Klieving Een bevruchte eicel deelt zich door opeenvolgende delingen in steeds kleiner wordende cellen. Dit geeft eerst aanleiding tot een massief klompje cellen: de morula. Op het einde van de klieving zijn de cellen zo gerangschikt dat zij een hol blaasje vormen: de blastula. De blastula bestaat uit een enkelvoudige wand van cellen, die een centrale holte omsluit. Deze holte is met vocht gevuld. Het bouwplan van Volvox, een kolonie van eencelligen uit het zoete water, stemt overeen met het blastulastadium. ii) Kiembladvorming Op de vorming van de blastula volgt een periode van vormwijziging en materiaalverschuiving. De blastula groeit en verandert tezelfdertijd van vorm. Uit de eenlagige blastula ontstaat een tweelagige gastrula met een buitenste (ectoderm) en een binnenste (entoderm) kiemblad. De gastrula ontstaat door een instulping, omgroeiing of door delaminatie van de cellen van de blastula. Zo ontstaat een dubbelwandige zak die een holte omsluit. Deze holte, het archenteron of oerdarm, staat door de oermond (blastoporus) met de buitenwereld in verbinding. Het bouwplan van de holtedieren (kwallen, poliepen) stemt overeen met het gastrulastadium; ook bij de sponzen zijn ectoderm en entoderm de enige kiembladen. Bij de andere Vergelijking van embryonale stadia bij gewervelden, gebaseerd meercelligen gaat de ontwikkeling verder en vormt zich op de zgn. recapitulatietheorie van Haeckel. Van boven naar tussen ecto- en entoderm een derde laag: het mesoderm. onder: vis, amfibie, reptiel, vogel en zoogdier. iii) Mesodermvorming Een derde kiemblad vormt zich doordat cellen zich verplaatsen naar de ruimte tussen ectoderm en entoderm. Deze mesodermcellen leggen zich in een laag tegen ectoderm en entoderm en omsluiten een holte: de secundaire lichaamsholte of coeloom. Deze holte kan door tussenschotten in segmenten worden verdeeld. De oerdarm die blind eindigt, zoals trouwens ook bij de holtedieren het geval is, breekt door. Zo ontstaat een doorlopende darm. Dit stadium stemt in grote lijnen overeen met het bouwplan van de ringwormen. De gastrulatie kan bij de verschillende diergroepen er zeer verschillend uitzien, maar heeft steeds dezelfde betekenis: het ter plaatse brengen bij de ontwikkelde kiem van materiaal dat zich tot zeer diverse structuur kan differentiëren. Uit de drie kiembladen ontstaan de verschillende weefsels waaruit dan organen worden gevormd. © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 11: Evolutie

7

De befaamde Duitse arts en bioloog Ernst Haeckel (1834-1919) was meteen een enthousiast aanhanger van Darwin’s evolutietheorie. Hij ontwikkelde de recapitulatietheorie. Die stelt dat de evolutie van een soort herhaald wordt in de ontwikkeling van elk individu (zie fig.). Zo vertonen embryo’s van zoogdieren in een bepaald stadium van de ontwikkeling kieuwspleten zoals vissen. Hoewel de embryologie inderdaad bewijsmateriaal voor de evolutietheorie aandraagt, wordt de recapitulatietheorie betwistbaar geacht. Het blijkt dat Haeckel zijn tekeningen enigszins had aangepast. Dit feit wordt door creationisten dankbaar aangegrepen om de ganse evolutietheorie als bedrog te ‘ontmaskeren’. Haeckel is daarnaast de uitvinder van het begrip ecologie (zie hoofdstuk ‘Ecologie’). Minder bekend maar minstens even belangrijk was de inbreng van Karl Ernst von Baer (1791-1876), de meest vooraanstaande embryoloog van zijn tijd. Hij formuleerde een aantal universele regels. Een ervan staat bekend als de wet van von Baer en luidt: ‘algemene kenmerken die een soort deelt met de andere vertebraten verschijnen vroeger in het embryo dan de kenmerken die specifiek zijn voor de betreffende soort’. Von Baer vergelijkt aldus embryo’s van gewervelde dieren en gaat niet zo ver als Haeckel die de ganse evolutie in de ontwikkeling van een embryo meende terug te vinden. 2.7 Rudimentaire organen

Ook rudimenten van organen kunnen een aanwijzing zijn voor evolutie. De mens bezit de rest van een derde ooglid of knipvlies, dat bij vogels en reptielen goed ontwikkeld is. Deze structuur wordt bij de mens nog wel aangelegd, maar vervult geen functie. Andere rudimenten zijn o.m. de spieren waardoor de oorschelpen bewogen kunnen worden en het staartbeen. 2.8 De serologie

De kennis van de aanwezige stoffen in serums biedt de mogelijkheid om verwantschap van dieren na te gaan. Als een diersoort een antistof aanmaakt tegen een bepaald eiwit, dan zal deze antistof slechts met dit eiwit van eenzelfde diersoort of met een eiwit van een verwante soort reageren en het eiwit doen neerslaan. Zo kan men verwantschappen opsporen. Spuit men een konijn in met paardenbloed dan vormt dat konijn een antistof tegen dat paardenbloed. Met deze antistof test men een paard, een zebra, een vogel en een krokodil. neerslag antistof tegen paardenbloed in:

paard

+

zebra

+

ezel

+

vogel

-

krokodil

-

Hieruit leidt men af dat paard, zebra en ezel met elkaar verwant zijn. 2.9 De moleculaire biologie, biochemie en genetica

De gelijkenissen in de biochemische processen en in de moleculaire opbouw van alle levende organismen wijzen op een gemeenschappelijke oorsprong ervan. De stofwisseling (metabolisme) in de cellen verloopt bij alle organismen volgens dezelfde biochemische processen. De vorming van eiwitten op basis van het genetisch materiaal verloopt overal op dezelfde manier. De erfelijke eigenschappen zitten gecodeerd in de genen op basis van een zelfde patroon vervat in DNA-moleculen (desoxyribonucleïnezuur). Als eencellige organismen zich ongeslachtelijk vermenigvuldigen door zich te delen in twee dochtercellen, bezitten de ouders en de nakomelingen dezelfde lichaamskenmerken of op elkaar gelijkende lichaamskenmerken. Variatie ontstaat bij deze ongeslachtelijke vermenigvuldiging alleen wanneer er een fout optreedt tijdens het kopiëren van het DNA. Er is dan een mutatie ontstaan. Maar van zodra organismen zich geslachtelijk vermenigvuldigen (zich voortplanten) zijn er ook van elkaar verschillende lichaamskenmerken mogelijk. Deze verschijnselen zijn te verklaren door de genetica. Bij gewone celdeling valt het erfelijk materiaal in de kern uit elkaar in een aantal chromosomen die twee aan twee zichtbaar worden. (2n, waarbij ‘n’ het aantal chromosomen weergeeft.) Bij de mens zijn er 23 paar of 46 chromosomen. Chromosomen zijn dragers van de erfelijke eigenschappen. Het aantal chromosomen in elke cel, evenals hun vorm en grootte, zijn constant voor alle vertegenwoordigers van een soort. Bij de vorming van de geslachtscellen gaat van elk paar homologe (gelijksoortige) chromosomen één chromosoom naar een eerste geslachtscel en het andere chromosoom naar een tweede geslachtscel. 8


Meer over DNA In gekleurde preparaten vertoont een chromosoom donkere en heldere banden. In die banden liggen de genen die de erfelijke informatie dragen. Een gen bestaat uit een chemische stof, het DNA (DesoxyriboNucleineAcid of in het Nederlands desoxyribonucleïnezuur). In 1953 ontdekten James Watson (1928), Francis Crick (1916-2004) en Rosalind Franklin (19201958) de structuur van de DNA molecule. Ze bestaat uit een dubbele keten. Elke keten is opgebouwd uit een aaneenschakeling van suiker-fosfaat eenheden. De suiker draagt telkens één van de vier mogelijke organische basen: adenine, cytosine, guanine en thymine, voorgesteld door A, C, G, T. De twee strengen zijn helixvormig rond elkaar gedraaid, een beetje zoals een wenteltrap. Ze raken elkaar met hun basen en daarbij liggen steeds dezelfde basen tegenover elkaar. Tegenover A op de ene streng ligt altijd een T op de andere streng. Tegenover een C ligt altijd een G. Bij de gewone celdeling verdubbelt zich het DNA en gaan de twee strengen uit elkaar. Tegenover elke streng wordt een nieuwe opgebouwd. Daardoor ontstaan twee dubbelstrengen die allebei identiek zijn aan de oorspronkelijke streng. Bij de wedersamenstelling van het DNA kunnen fouten ontstaan, mutaties, die alleen gevolgen hebben voor het organisme zelf. Doen deze mutaties zich voor in de cellen die de voortplantingscellen voortbrengen, dan wordt deze mutatie erfelijk doorgegeven. Daar de ouders niet dezelfde kenmerken hebben –en dus ook hun geslachtscellen verschillende kenmerken bevatten– worden deze kenmerken gemengd bij de versmelting van de zaadcel en de eicel (bevruchting). Elke bevruchte eicel bevat voor één lichaamskenmerk 1 gen van de vader en 1 gen van de moeder. Geslachtelijke voortplanting (kruising) zorgt dus voor meer variatie in de lichaamskenmerken. Als zich, in de cellen waaruit de voortplantingcellen ontstaan, mutaties voordoen, dan worden die aan het nageslacht doorgegeven. Veranderingen treden op als homologe chromosomen dicht bij elkaar liggen of over elkaar liggen. Bij de verdubbeling van een chromosoom kan een streng breken en zich met een ander stuk van de andere streng verenigen. Dit wordt crossing-over genoemd. In de geslachtscellen heeft een chromosoom dan andere kenmerken, met als gevolg dat er nog meer variatie mogelijk wordt. Minder voorkomend is het veranderen of wegvallen van een stukje DNA of een base. De meeste mutaties zijn ongunstig. Als een veranderd kenmerk wel gunstig is om te overleven, zullen meer organismen overleven en dus deze mutatie weer doorgeven aan hun nageslacht.

oud

nieuw nieuw

oud

Bij gewone celdeling verdubbelt het DNA zich en gaan de 2 strengen uit elkaar.

Sinds Crick, Watson en Franklin de structuur van dit DNA ontrafelden, is de genetica een nieuwe benaderingswijze geworden om verwantschap tussen (en binnen) soorten na te gaan en te ‘meten’. Doordat de bouwstenen van het erfelijk materiaal bij alle soorten dezelfde zijn, is het ook mogelijk delen hiervan –en dus bepaalde erfelijke eigenschappen– van de ene soort naar de andere over te planten: genetische technologie (-‘manipulatie’). Hiermee doorbreekt de mens de genetische scheiding die zich in de loop van de evolutie tussen alle soorten, families, geslachten, enz. ontwikkeld heeft en zet hij nieuwe evolutionaire ontwikkelingen in gang.


9

2.10 Creationistische bezwaren weerlegd

Hiervoor (punt 1) werd er al op gewezen dat Darwin van in het begin grote tegenstand ontmoette van wetenschappers die bepaalde kerngedachten van zijn evolutietheorie in twijfel trokken. Diezelfde bezwaren worden vandaag de dag nog steeds door creationisten opgevoerd. Nochtans is de wetenschap er de laatste anderhalve eeuw in geslaagd met steeds meer bewijzen voor de evolutietheorie te komen. In die mate, dat wetenschappelijk eigenlijk niet meer van een evolutie‘theorie’ gesproken moet worden; evolutie is een bewezen begrip. Maar voor sommigen zijn de –vermeende– morele implicaties van de evolutietheorie een brug te ver. Terecht schrijft de Gentse professor Johan Braeckman over het creationisme in zijn nieuwste gedaante, nl. ‘intelligent ontwerp’: Intelligent Ontwerp, kortom, is een pseudo-wetenschap, of misschien beter, een geloofsovertuiging die inspeelt op al dan niet reële filosofische, morele en politieke aspecten van Darwins kerninzichten, maar met de wetenschappelijke geldigheid ervan niets te maken heeft. We overlopen enkele van de creationistische bezwaren.

Gewone celdeling

Reductiedeling

2n

Een eerste bezwaar was al voor Darwin’s geboorte geformuleerd 2n n door de Nederlandse filosoof Bernard Nieuwentyt (1654-1718) in diens boek Het Regt Gebruik der Werelt Beschouwingen (1715). Nieuwentyt beschrijft in dit werk de ‘parabel van de kei Bij de gewone celdeling of mitose worden identieke cellen gevormd als de oorspronkelijke cellen. Ze en het horloge’. Deze laatste werd zonder meer geplagieerd door bezitten alle een dubbele set chromosomen (2n). de Engelse geestelijke William Paley (1743-1805) in Natural Theology (1802). De parabel gaat als volgt. Iemand vindt op Bij de vorming van geslachtscellen (reductie-deling of meiose) worden cellen gevormd die de helft van het zijn weg een kei. Hij stelt zich daar geen vragen bij. De kei aantal chromosomen van de oorspronkelijke cellen beantwoordt aan geen enkele functionaliteit; die is gewoon bezitten (n). onder invloed van natuurkrachten ontstaan. Maar stel dat hij een zakhorloge vindt. Iets dat zo complex in elkaar zit, dat moet toch ergens voor dienen? En dat moet toch door iemand gemaakt zijn? Want zo’n horloge kan niet toevallig, door loutere natuurkrachten ontstaan zijn. Dan zou het zijn alsof je alle onderdelen van het horloge in een doos stopt, er eens goed mee schudt en er vervolgens een horloge uit tevoorschijn komt. Dit is uiteraard ondenkbaar. Welnu, als je de complexe structuren in de natuur bekijkt, dan moet daar ook een ontwerper achter zitten. Miljoenen structuren in de natuur zijn als even zovele ‘horloges’. Paley verwijst hier o.m. naar het menselijk oog (zie volgende paragraaf). In Darwin’s tijd werd deze natuurtheologische idee opgepakt om aan te vechten dat evolutie op toeval zou berusten. Hoe vaak je ook met de doos met horlogeonderdelen zou schudden, de kans dat alle onderdelen op de juiste plek terechtkomen is astronomisch klein. Maar deze kritiek houdt geen rekening met de selecterende invloed van het milieu, gekoppeld aan het cumulatief effect bij de overgang van de ene naar de volgende generatie. De selectie begint bij elke generatie niet van voor af aan, maar vertrekt waar de selectie de vorige generatie geëindigd is. Uit een experiment bleek dat uit een willekeurige greep letters en spaties na 43 stappen een vooraf gekozen zin kan worden samengesteld. Een ander bezwaar betreft de aangepastheid van de tussenstappen in de evolutie: een oog en een vogel zijn ‘volmaakte’ structuren, maar hoe overleeft een organisme met een ‘half oog’ of een dier met ‘halve vleugels’ de natuurlijke selectie? Door vergelijkende anatomie is vastgesteld dat er tientallen vormen van ‘ogen’ terug te vinden zijn, van de meest primitieve lichtgevoelige cellen tot het complexe vertebratenoog. Overigens bevat dit oog, als het geschapen zou zijn door een goddelijk wezen, enkele markante ‘designfouten’, zoals de blinde vlek. Wat de ontwikkeling van vleugels betreft, is dit inmiddels overtuigend aangetoond voor insectenvleugels. Die zijn ontstaan uit kieuwen van waterbewonende soorten, die eerst gebruikt werden om zich onder water voort te bewegen en nadien ook om scheervluchten over het water te maken.

10


3 Ontstaan van soorten Hoewel ‘evolutie’ een voortdurend dynamisch proces is, blijkt een zekere stabiliteit van ‘soorten’ ook de regel, tenminste zolang de levensomstandigheden niet betekenisvol veranderen. Men neemt aan dat voor die soort in die omstandigheden een bepaald evolutionair optimum van ‘aanpassing’ is bereikt. Toch doen zich in het erfelijk materiaal voortdurend wijzigingen voor, die tot nieuwe eigenschappen bij de nakomelingen kunnen leiden: recombinatie van genen (bv. door de hiervoor al vermelde crossing-over van chromosomen waarop de genen gerangschikt liggen) en mutaties (wijzigingen in het erfelijk materiaal onder invloed van temperatuur, energierijke straling of chemische stoffen). Precies omdat deze erfelijke nieuwe eigenschappen toevallig tot stand komen, is evolutie niet doelgericht. Meestal zijn mutaties negatief of neutraal. Ze leveren voor de nakomelingen geen voordeel op. Maar af en toe duikt een nieuwe eigenschap op die in de gegeven omstandigheden wel positief is. Ofwel wijzigen de levensomstandigheden zich, waardoor een voorheen ‘neutrale’ eigenschap positief wordt. In beide gevallen kan de ‘natuurlijke selectie’ haar rol spelen (zie punt 1, de theorie van Darwin). Zolang de individuen met de nieuwe (gunstige) eigenschap(pen) blijven kruisen met elkaar en met andere individuen, komen er wel relatief meer individuen met deze eigenschap(pen), maar spreken we nog niet van een nieuwe soort. Het blijft één voortplantingsgemeenschap. Wel kan na verloop van tijd de oorspronkelijke vorm –zonder de nieuwe eigenschappen– verdwenen zijn (natuurlijk selectie) of slechts af en toe opduiken (atavisme, zie 2.5). Als de veranderde soort aldus meerdere wijzigingen heeft ondergaan kan men ook van een nieuwe soort spreken, zeker als de ‘oude’ soort in de nieuwe omstandigheden niet zou kunnen overleven wegens het ontbreken van de nodige ‘aanpassingen’. Voortplantingsgemeenschappen of populaties kunnen echter uit elkaar en van elkaar gescheiden geraken, waardoor ze niet meer onderling kruisen: isolatie. De gescheiden groepen kunnen elk een eigen evolutie doormaken, waardoor kruisingsbarrières van verschillende aard kunnen optreden. Geografische factoren leiden tot verschillen in abiotische factoren wat vervolgens leidt tot snellere soortendifferentiatie (bv. een landengte wordt een zeestraat na een ijstijd; de vorming van gebergten of van eilanden). Ook ethologische factoren kunnen leiden tot het ontstaan van soorten (bv. verschillende balts, verschillende zang van vogels). Daarnaast kan seizoensisolatie eveneens leiden tot het ontstaan van een nieuwe soort (bv. verschillende paartijd van groene en bruine kikker). Op den duur zijn de verschillende populaties in zulke mate van elkaar verschillend (ook genetisch), dat onderlinge kruising niet meer mogelijk is in de natuur, of niet meer tot vruchtbare nakomelingen kan leiden –ook als bv. de barrière zou wegvallen. Ook dan zijn nieuwe soorten ontstaan. Levende organismen zijn aangepast aan hun omgeving. Deze bestaat uit levenloos materiaal, maar ook uit andere levende wezens. Wanneer sommige soorten wederzijdse aanpassingen vertonen, die geëvolueerd zijn door interacties met elkaar gedurende een heel lange tijd, dan spreekt men van co-evolutie. Voorbeelden daarvan worden geleverd door motten en vleermuizen, door orchideeën en bepaalde sluipwespen, door hommels en monnikskapsoorten, door galvormers en hun waardplanten (zie hoofdstuk ‘Ecologie’). Vleermuizen en motten leven in een nauwe relatie met elkaar. In het verleden hebben vleermuizen steeds efficiëntere mechanismen ontwikkeld die hen toelieten motten en andere insecten te vangen. Als antwoord op deze selectiedruk zijn bij motten steeds efficiëntere mechanismen (gehoor, reactiesnelheid, gedragingen,...) ontwikkeld, die hen toelieten vleermuizen te vermijden. Galwespen en -muggen breken in de genetische code van de waardplant in, waardoor die lokaal een woekerweefsel, de gal, ontwikkelt. De waardplanten proberen zich hiertegen langs chemische weg te verweren, waarop de galverwekkers ook hiertegen weer stoffen ontwikkelen. Het lijkt wel de natuurlijke vorm van het kraken van computersystemen… Deze co-evolutie tussen predatoren en prooien of tussen parasieten en gastheren wordt ook wel eens ‘evolutionaire wapenwedloop’ genoemd. Maar het verloopt soms ook zachtaardiger. Sommige orchideeën hebben bloemen ontwikkeld die lijken op de wijfjes van sluipwespen. Ze lokken de mannetjes aan die ‘schijncopulaties’ uitvoeren en aldus de bloemen bestuiven. Monnikskapsoorten kunnen uitsluitend door hommels worden bestoven. Dit lijkt een nadeel, maar hommels hebben ‘geleerd’ dat ze inzake bloembezoek bij hommels over een monopolie beschikken, wat ze een hoger rendement oplevert. Op die manier verhoogt voor de plant de kans dat een hommel het stuifmeel naar een andere monnikskapbloem brengt, in plaats van op een bloem van een andere soort af te zetten.


11

Een speciale vorm van evolutie is de seksuele selectie. In zijn boek On the Origin of Species (…) gaat Darwin uitgebreid in op het verschijnsel seksuele selectie. Hier is de uitvoerder van de natuurlijke selectie niet het weer, een natuurramp of een predator maar de seksuele partner. Het is een goede verklaring voor het seksueel dimorfisme en kan het beste uitgelegd worden aan de hand van een voorbeeld. Vele soorten vogels komen in de paartijd samen op een plek, waar de mannetjes dan baltsen en hun vederkleed tentoonstellen. De wijfjes kiezen heel kieskeurig. Meestal kiezen alle wijfjes voor één of enkele mannetjes. Zo heeft een mannetjespauw de meeste kans om gekozen te worden door de vrouwtjes als hij veel ‘ogen’ in zijn staart heeft. In feite is de kans voor mannetjespauwen om een seksuele partner te vinden lijnrecht evenredig met het aantal ogen in zijn staart. Omdat de grootte en het uitzicht van zijn staart erfelijk zijn, zullen zijn nakomelingen ook grote staarten met veel ogen hebben. Bovendien erven de vrouwelijke nakomelingen waarschijnlijk die ‘voorkeur voor een 16de eeuwse kopergravure van een pauw. mannetje met een grote staart met veel ogen’. Daardoor komt het dat de staart van de pauw zo lang en opvallend is. Men denkt dat de lengte van pauwenstaarten op die manier vrij snel geëvolueerd is. Zal die staart in de toekomst nog veel langer worden? Waarschijnlijk niet, omdat mannetjespauwen dan een gevaar voor zichzelf worden omdat ze moeilijk aan predatoren kunnen ontsnappen. De staart bemoeilijkt het vliegen. Een mannetjespauw paart met alle wijfjes die hij kan krijgen. Zo rust er op de wijfjes geen seksuele selectiedruk, met als gevolg dat zij niet zo’n staart hebben. Op hen rust (tijdens het broeden) wel een predatiedruk zodat ze, naast wat blauw, ook onopvallende kleuren hebben in hun vederkleed, zoals grijs en bruin. Een voorbeeld van zo’n fenomeen dichter bij huis is de kemphaan, die ook paart in een ‘arena’ en in de paartijd zeer opvallende veren heeft rond zijn kop.

4 Biodiversiteit 4.1 Biodiversiteit op verschillende niveaus

Biodiversiteit kan omschreven worden als de verscheidenheid van het leven op aarde, op het niveau van genen, soorten en ecosystemen. Biodiversiteit doet zich dus voor op verschillende niveaus: • binnen soorten, als genetische diversiteit. Kijk naar onszelf: geen twee mensen zien er exact hetzelfde uit. In werkelijkheid is deze genetische diversiteit een manier waarop soorten zich wapenen tegen veranderingen in hun milieu. Dergelijke veranderingen kunnen bepaalde genetische eigenschappen meer of minder gunstig maken; de individuen in de populatie die deze eigenschappen hebben worden aldus bevoordeeld of benadeeld (zie het hoofdstuk 10 ‘Ecologie’, punt 3.3.2); • tussen soorten, binnen een ecosysteem, als soortendiversiteit. Hoe meer schakels er bestaan binnen een ecosysteem, des te minder kwetsbaar is het voor negatieve invloeden; • tussen ecosystemen, binnen een landschap, als ecosysteemdiversiteit. Landschappen met een grote ecosysteemdiversiteit zullen meer soorten kunnen herbergen aangezien heel wat soorten gebonden zijn aan overgangen tussen ecosystemen. 4.2 Het leven komt en gaat, maar niet altijd door eenzelfde oorzaak

Het is niet zo dat de biodiversiteit vanaf het verschijnen van het eerste leven op aarde alsmaar is toegenomen. Het eerste leven ontstond zo’n 3,5 miljard jaar geleden, mogelijk nog vroeger. Door het ontstaan van zuurstofproducerende cyanobacteriën werd de samenstelling van de atmosfeer radicaal veranderd en konden nieuwe levensvormen zich ontwikkelen. Eerst werd de zee gekoloniseerd, later ook het land. Tijdens heel dit proces grepen niet minder dan zes uitstervingsgolven of massa-extincties plaats. Telkens verdwenen massaal soorten, waarna de vrijgekomen ecologische niches door nieuwe, ‘modernere’ soorten werden ingenomen. Dit laatste gebeurde naar evolutionaire maatstaven erg snel.

12


Over de oorzaken van de verschillende uitstervingsgolven is de wetenschap nog niet zeker. De meeste werden veroorzaakt door een plotse klimaatwijziging (afkoeling), door vulkanische uitbarstingen of door een meteorietinslag, of door combinaties van deze factoren. Maar van de laatste weten we dat de oorzaak te vinden is bij een onderdeel van de natuur zelf: de mens. Soorten verdwijnen momenteel aan een razend tempo, duizend tot tienduizend maal sneller dan voorheen. Geschat wordt dat elke 13 minuten een soort onherroepelijk verdwijnt. Anders dan in het verleden worden ook de planten nu zwaar getroffen. Wetenschappers ramen dat 20 % van alle soorten (niet alleen planten) verdwenen zal zijn tegen 2025. Nog een kwarteeuw later zou de biodiversiteit met de helft afgenomen kunnen zijn. Dit brengt ons bij die unieke menselijke eigenschap: verantwoordelijkheid. Anders dan bij vroegere extincties, ligt de huidige uitstervingsgolf in onze handen. De vraag dringt zich op of wij het recht hebben om een ontwikkeling die 3,5 miljard jaar teruggaat in een oogwenk te vernietigen? En wie deze vraag bevestigend wil beantwoorden, moet best eerst nagaan wat dit voor ons eigen welzijn en overleven kan meebrengen. 4.3 Biodiversiteit in dienst van de mens?

De mens is deel van de natuur en hangt voor zijn voortbestaan van deze natuur af. Ecosystemen en de soorten die er deel van uitmaken leveren bepaalde ‘diensten’ aan de mens. In die zin wordt steeds meer gesproken van ecosysteemdiensten (ecosystem services). Ze vormen een belangrijk argument in het pleidooi voor het behoud van de biodiversiteit. Maar daarnaast is er het ethisch aspect van ons handelend omgaan met de natuur (zie hoofdstuk ‘Mens en natuur 1’). Een vraag die daarbij aansluit is of natuur überhaupt diensten moet verlenen om bescherming te verdienen… Regulerende diensten betreffen niets minder dan de ‘ecologische spelregels’ waaraan de mens als biologisch wezen gebonden is, of hij dit nu toejuicht of niet... Het gaat uiteindelijk om de leefbaarheid van onze planeet zelf. Maar als de mens zich aan die spelregels houdt, leveren de regulerende diensten hem daadwerkelijk voordeel op. Het gaat om het in stand houden van het klimaat, de waterhuishouding (verdroging maar ook overstromingen), het zelfreinigend vermogen van waterlopen, het binnen de perken houden van ziekten en plagen, het tegengaan van erosie,… Zo zou het kappen van het tropisch regenwoud klimatologische veranderingen veroorzaken; leidt ontbossing op hellingen tot erosie; zorgt het behoud van heggen in een landbouwgebied voor een beter microklimaat, voor het tegengaan van winderosie en voor het indijken van plagen (door het voorkomen van natuurlijke predatoren); kan een gezonde rivier een lichte organische vervuiling zelf verwerken; enz. Bevoorradende diensten (toevoerdiensten) leveren water en andere grondstoffen, voedsel, energiebronnen, geneesmiddelen, bouwmaterialen, kledingvezels,…. Deze functie is vooral economisch gericht, maar ze is wel levensnoodzakelijk. De bevoorrading dient te gebeuren volgens het beginsel van duurzaamheid (zie hoofdstuk ‘Natuur en mens 1’). Ook het (natuurlijke) landschap levert meer en meer een ‘bevoorradende dienst’, die tot uiting komt in de toeristisch-recreatieve sector. Waar het landschap mooi is, is toerisme immers vaak een belangrijke bron van inkomsten geworden. Ondersteunende diensten zijn onmisbaar voor de andere diensten: watercyclus, nutriëntenkringlopen, fotosynthese met zuurstofproductie, humusvorming, bestuiving,... Ook de genetische biodiversiteit hoort in dit rijtje thuis. Hier gaat het om het behoud van de unieke eigenschappen van zoveel mogelijk levensvormen op aarde. Dit is niet enkel ethisch, maar ook economisch gericht. Nog lang niet alle nuttige eigenschappen van soorten zijn bekend. Heel wat mogelijke medicinale toepassingen van wilde planten zijn nog niet ontdekt. Ook is het behoud van wilde soorten om de resistentie van cultuursoorten te verzekeren noodzakelijk. Stel je maar voor dat er een ziekte uitbreekt die bijvoorbeeld alle gecultiveerde maïssoorten aantast. Om grote hongersnood te voorkomen is het dan van cruciaal belang dat er wilde soorten behouden zijn om nieuwe gecultiveerde maïs uit te ontwikkelen. Of denk maar aan de aardappelziekte op het einde van de 19de eeuw die in Europa tot massale hongersnood leidde.


13

Natuur- en milieueducatie poogt het contact tussen mens en ‘levende natuur’ te herstellen (Paul Stryckers)

Culturele diensten betreffen de ‘zachte’ maar niet minder belangrijke functies van natuur. Zoals in hoofdstuk ‘Mens en natuur 1’ al werd gesteld, liggen esthetische motieven aan de oorsprong van het natuurbehoud. De behoefte van mensen aan natuur is terug te vinden in het steeds toenemende succes van actieve en passieve natuurrecreatie en in de heilzame uitwerking van natuur op de geestelijke gezondheid van de mens. Heel wat studies tonen aan dat mensen natuur nodig hebben voor hun fysieke en psychische welzijn, om tot rust te komen en zich weer op te laden. De natuur is ons ‘natuurlijke biotoop’ waarin onze zintuigen en hersenen optimaal kunnen functioneren. Natuur is ook erg belangrijk voor de ontwikkeling van kinderen, ze leren er hun zintuigen ontdekken en benutten. Als we willen dat onze kinderen het contact met de natuur niet verliezen, dan is er een noodzaak aan voldoende natuurplekken waar kinderen met handen en voeten de natuur kunnen ontdekken. Onbekend maakt immers onbemind. Om vervreemding van de natuur tegen te gaan is het bovendien van groot belang dat we kinderen en jongeren laten kennismaken met de wilde natuur en met de planten en dieren die erin voorkomen. Natuur- en milieueducatie spelen hierin een belangrijke rol. Natuur ervaar je immers niet via het internet of via een TV-scherm. Om natuur echt te leren kennen, moet je haar buiten kunnen beleven en ontdekken, met de regen, het zand, het gewriemel en alles erop en eraan. Tenslotte zijn bepaalde (halfnatuurlijke) landschappen nauw verbonden met een historische leefwijze van onze voorouders. Het behoud van dergelijke ‘getuigenlandschappen’ is even verantwoord als het bewaren van voorwerpen uit het verleden in onze musea. Zo leert bijvoorbeeld het huidige heidelandschap ons veel over de manier waarop en het landschap waarin onze voorouders in de middeleeuwen leefden. In zijn boek Het laatste kind in het bos (2007) beschrijft de Amerikaanse journalist en docent Richard Louv hoe de nieuwe ‘on line generatie’ het nodige contact met de natuur kwijtraakt. Hij baseerde zich op interviews met 3 000 kinderen en ouders.

4.4 Kijk op biodiversiteit

Mensen maken gebruik van de natuur, en dus ook van biodiversiteit. Dit gebeurt evenwel niet steeds op dezelfde wijze. Mensen leggen daarbij het accent op bepaalde aspecten van biodiversiteit. In de cursus wordt hierop ingegaan door middel van een oefening.

14


Referenties

Wie meer wil weten over evolutie kan terecht op de interessante website www.evolutietheorie.be van de Gentse professor Johan Braeckman. De Antwerpse evolutiebioloog professor Raoul Van Damme heeft zijn cursus op internet geplaatst: http://webh01. ua.ac.be/funmorph/raoul/ Elementen uit deze cursustekst werden gebruikt voor dit hoofdstuk. Nelissen, M. (2000) De bril van Darwin, op zoek naar de wortels van ons gedrag, uitg. Lannoo, Tielt. Silvertown, J. (ed.) (2008) 99 % Ape, how evolution adds up, uitg. Natural History Museum/The Open University, Londen/Milton Keynes. Van den Berghe, G. (2008) De mens voorbij, Vooruitgang en maakbaarheid 1650-2050, uitg. Meulenhoff/Manteau, Antwerpen. Van Dooren, P. (1993) Het leven – ontstaan en toekomst van een uniek fenomeen, uitg. Pelckmans, Kapellen. Van Strien, W. e.a. (1999) Evolutie betrapt, onderzoekers in het voetspoor van Darwin, uitg. KNNV Uitgeverij, Utrecht. Williams, G. (1997) De natuur als ontwerper, uitg. Contact, Amsterdam/Antwerpen.

Vragen

• • • • • • • • •

Waarom spreken we van een evolutietheorie? Wie zijn de grondleggers van de moderne evolutietheorie? Waar berust deze op? Welke bewijzen bestaan er voor de evolutietheorie? Geef enkele voorbeelden. Hoe kunnen soorten zich aanpassen aan wijzigende milieuomstandigheden? Wat is co-evolutie? Geef een voorbeeld. Hoe ontstaan soorten? Wat is seksuele selectie? Op welke niveaus doet biodiversiteit zich voor? Wat zijn ecosysteemdiensten en welke worden er onderscheiden?

Kernbegrippen

Analoog orgaan Atavisme Bevruchting Biodiversiteit Chromosoom Convergentie Crossing-over Divergentie DNA-molecule Ecosysteemdiversiteit Evolutie Evolutietheorie Gen Genetische diversiteit Geslachtscel Gidsfossiel Homoloog orgaan Recapitulatietheorie Rudiment Seksuele selectie Soortendiversiteit


15

11 Evolutie - biodiversiteit

Recommend Documents