Paardenbloem evolueert mee met hete stad

Kunnen planten wennen aan leven in de stad? Steden verschillen enorm van de omliggende gebieden. Een van de grootste en meest consistente verschillen is de temperatuur. Stadscentra zijn vaak een paar graden warmer dan het platteland: dit staat bekend als het ‘stedelijk hitte-eiland’. Gebouwen en wegen houden veel warmte vast, en een gebrek aan groen en water versterkt dit temperatuurverschil. Hoe gaan planten om met deze hogere temperaturen? Hier was nog weinig over bekend. Dit nieuwe onderzoek, in samenwerking met Naturalis en gepubliceerd in de decembereditie van Evolution Letters, laat zien dat paardenbloemen uit steden beter tegen de warmte kunnen dan hun soortgenoten van het platteland. Zulke kennis is essentieel voor duurzame stadsplanning.

Het onderzoek vergeleek paardenbloemen uit gebieden van meer tot minder bebouwd. Het onderzoeksteam trok vanuit het centrum van Amsterdam een lijn via de voorsteden naar het platteland en verzamelde hierlangs paardenbloemzaden. “Het is een gradiënt van verstedelijking,” legt onderzoeker Yannick Woudstra uit. Bovendien letten Woudstra en collega’s bij deze lijn op de soort omgeving van de plant. Is het een straat, berm, stadspark of een grasland waar landbouwdieren op gehouden worden? Zo ging de vergelijking verder dan alleen stadse en plattelandse planten. 

Groter bij stadse hitte 

Om te kunnen bewijzen dat stedelijke paardenbloemen zich beter aanpassen aan hitte is op twee manieren getest hoe deze planten op warmte reageren. Met warme zomerse temperaturen worden paardenbloemen uit de stad groter dan de paardenbloemen van buiten de stad. Bij 20 graden Celsius waren de verschillen niet te zien, maar bij temperaturen van 26 en 32 graden deden de stedelijke paardenbloemen het echt beter. Woudstra: “De stedelijke planten maken veel beter gebruik van de warmte. Daar zit natuurlijk wel een kanttekening bij. Een beetje hoger is prima, maar we hebben ook een experiment gedaan bij 38 graden en dan zie je dat dat gewoon te veel is. Van een hittegolf houden ze niet.”

Bloeien na de winter

Het tweede experiment liet zien dat de stadsplanten vaker bloeien na een milde winter. Veel planten besluiten dat het tijd is om te bloeien, als ze een lange, koude periode achter de rug hebben en het dus lente zou moeten zijn. In milde winters is het soms niet koud genoeg, of is de koude periode niet lang genoeg, om dat signaal af te geven dat de bloeitijd eraan komt. 

Om dit na te bootsen werden de Amsterdamse planten in Wageningse experimenten bij het NIOO blootgesteld aan een lange, korte of zelfs geen koude periode. Zo'n korte koude periode was niet genoeg voor de meeste plattelandsplanten: daar bloeiden de meeste planten pas na een lange koude periode. Woudstra: “Veel van de stedelijke planten bloeiden wel, daar was een duidelijk verschil merkbaar.” Bij een volledig gebrek aan lage temperaturen deed geen van de planten het goed; dan kwamen weinig bloemen tevoorschijn en er was geen onderscheid te maken welke groep het er beter vanaf bracht. Zelfs stadsplanten hebben dus nog een beetje winter nodig.

Is het erfelijk?

Voor de experimenten werden de paardenbloemzaden uit verschillende delen van Amsterdam eerst een generatie in de NIOO-kas gekweekt. Deze experimentele opzet staat bekend als een ‘common garden-experiment'. Hoofdonderzoeker Koen Verhoeven: "Als je planten in het veld meet en ze verschillen van elkaar, dan weet je niet of dat door genetische verschillen komt, of door de omgeving. Bij een common garden-experiment weet je in ieder geval zeker dat ze allemaal in precies dezelfde omstandigheden zijn opgegroeid. Als je dan toch verschillen ziet, dan moeten die erfelijk zijn."

Hoe goed past de natuur zich aan een door de mens veranderende omgeving aan? "Een van de grootste vragen voor ecologie en evolutie is hoe de planten- en dierenwereld omgaat met hoe wij mensen de omgeving heel snel aan het veranderen zijn. Steden zijn een extreem voorbeeld van dit soort veranderingen.” Het paardenbloemenonderzoek helpt bij het beantwoorden van die grote vraag. Volgens Verhoeven ligt de waarde van dit onderzoek in het aantonen dat planten zich bij stadswarmte tot een bepaald niveau zeker kunnen aanpassen.

Model voor klimaatverandering

"Ik kijk naar steden als kleine eilandjes van klimaatverandering. Dat verschil van twee graden zie je nu al tussen Amsterdam en het platteland eromheen. Dus we praten over een temperatuurschaal die heel relevant is" stelt Verhoeven. Betekent deze aanpassing van paardenbloemen aan warme steden dat planten dan ook bestendig zijn tegen klimaatverandering? Volgens Verhoeven is dat niet zo simpel te stellen, en zijn er ook andere aanpassingen nodig. Naast deze snelle aanpassing – waarbij de paardenbloemen gebruik kunnen maken van hun bestaande diversiteit en steeds de ‘passende’ exemplaren overleven – zijn voor langdurige veranderingen ook nieuwe variaties nodig: “Dat zijn nieuwe ‘mutaties’ in het DNA. Die zijn er ook continu, en die zijn ook nodig om op lange termijn adaptatie mogelijk te blijven maken. Maar kunnen die de veranderingen bijhouden? Dat is dan eigenlijk de vraag.”

Meer informatie

• Het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) is met ruim tweehonderd medewerkers en studenten een van de grootste onderzoeksinstituten van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW). Het is gespecialiseerd in de ecologie van het water en het land: hoe werkt de natuur? Biodiversiteit, klimaatverandering en het duurzaam gebruik van land en water zijn de belangrijke thema’s waarvoor de onderzoekers hun ecologische expertise inzetten. Sinds 2011 is het NIOO gevestigd in een duurzaam gebouwd onderzoekspand in Wageningen. De historie van het onderzoek gaat zeventig jaar terug en loopt door ons hele land, en ver daarbuiten. 
• Hoofdonderzoeker Koen Verhoeven, Afdeling Terrestrische Ecologie, Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW), 0317-473599, k.verhoeven@nioo.knaw.nl
• Onderzoeker Yannick Woudstra, voorheen Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) en Naturalis, yannickwoudstra@outlook.com
• Hoofd wetenschapscommunicatie Froukje Rienks, Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW), tel. 0317-473590 / 06-10487481, f.rienks@nioo.knaw.nl

Tekst: Jiska Vaarwerk, Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW)Foto's: Yannick Woudstra, voorheen Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW)