Door de jaren heen hebben mondiale observaties van de biodiversiteit een onderliggend consistent patroon blootgelegd, dat aangeeft hoeveel soorten algemeen voorkomen, uiterst zeldzaam zijn, of ergens daartussenin. Meer dan een eeuw van natuurlijke observaties hebben consistente patronen in de soortenrijkdom aan het licht gebracht: hoewel de meeste soorten zeldzaam zijn, zijn ze niet extreem zeldzaam, en slechts een handjevol is heel gebruikelijk. Deze zogenaamde mondiale verspreiding van soortenrijkdom heeft een aantal goed gecontroleerde soortengroepen, zoals vogels, volledig blootgelegd.
Bij andere soortensoorten, zoals insecten, blijft echter een deel van de sluier achter. Dit is het onderzoeksresultaat van een internationaal onderzoeksteam onder leiding van het Duitse Centrum voor Geïntegreerd Biodiversiteitsonderzoek (iDiv), Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) en de Universiteit van Florida (UF), en werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Ecology and Evolution. Deze studie laat zien hoe belangrijk monitoring van biodiversiteit is voor het detecteren van de overvloed aan soorten op aarde en voor het begrijpen van hoe soorten veranderen.
"Wie kan verklaren waarom de ene soort wijdverspreid en talrijk is, terwijl een andere verwante soort nauw verspreid en weinig voorkomt?" Charles Darwin stelde deze vraag in zijn baanbrekende werk ‘On the Origin of Species’, dat meer dan 150 jaar geleden werd gepubliceerd. Een gerelateerde uitdaging is het weten hoeveel soorten algemeen voorkomen (overvloedig) en hoeveel zeldzaam zijn, de zogenaamde mondiale soortenabundantieverdeling (gSAD).
Er zijn de afgelopen eeuw twee belangrijke gSAD-modellen voorgesteld: statisticus en bioloog R.A. Fisher stelde voor dat de meeste soorten zeer zeldzaam zijn en dat voor meer algemene soorten het aantal soorten geleidelijk afneemt (het zogenaamde log-sequence-model). Ingenieur en ecoloog F.W. Preston voerde daarentegen aan dat slechts een paar soorten feitelijk zeer zeldzaam zijn, waarbij de meeste soorten ergens in het midden van het spectrum vallen (het zogenaamde lognormale model). Ondanks tientallen jaren van onderzoek wisten wetenschappers tot nu toe echter niet welk model echte gSAD op aarde kon beschrijven.
Om dit probleem op te lossen zijn veel gegevens nodig. De auteurs van het onderzoek gebruikten gegevens van de Global Biodiversity Information Facility (GBIF) en downloadden observaties van meer dan 1 miljard soorten in de natuur van 1900 tot 2019.
"De GBIF-database is een uitstekende bron voor een verscheidenheid aan biodiversiteitsgerelateerd onderzoek, vooral omdat het gegevens samenbrengt die zijn verzameld door professionele en burgerwetenschappers over de hele wereld", zegt eerste auteur Corey Callaghan, Ph.D., die het onderzoek begon terwijl hij bij iDiv en MLU werkte en nu bij UF werkt.
Callahan en zijn onderzoekers verdeelden de gedownloade gegevens in 39 soortgroepen, zoals vogels, insecten of zoogdieren. Ze stelden hun respectieve mondiale soortenabundantieverdelingen (gSAD) samen.
Toen de verspreiding van de soortenrijkdom eenmaal volledig bekend was, ontdekten de onderzoekers een onderliggend universeel patroon: zoals voorspeld door het lognormale model zijn de meeste soorten zeldzaam, maar niet erg zeldzaam, en zijn slechts enkele soorten heel gebruikelijk. De onderzoekers ontdekten echter ook dat slechts enkele soortengroepen, zoals cycaden en vogels, volledig waren blootgelegd. Voor alle andere soortengroepen zijn de gegevens onvoldoende.
Senior auteur Professor Henrique Pereira, hoofd van de iDiv- en MLU-onderzoeksgroepen, zei: "Zonder voldoende gegevens lijkt het erop dat de meeste soorten zeer zeldzaam zijn. Maar naarmate er steeds meer waarnemingen worden gedaan, verandert dat. We ontdekken dat er eigenlijk meer zeldzame soorten zijn dan zeer zeldzame." Het is fascinerend om deze verandering bij cycaden en vogels te zien bij het vergelijken van soortobservaties vanaf 1900, toen er minder gegevens waren, met de meer uitgebreide soortobservaties van vandaag: we kunnen duidelijk een volledig beeld zien van de verspreiding van soortenovervloeden, zoals tientallen jaren geleden door Preston voorspeld, maar nu pas over de hele planeet bevestigd.
"Hoewel we al tientallen jaren waarnemingen registreren, hebben we slechts een handvol soortgroepen ontdekt", zei Callahan. "We hebben nog een lange weg te gaan. Maar naar mijn mening vertegenwoordigen GBIF en het delen van gegevens echt de toekomst van onderzoek en monitoring van biodiversiteit."
De resultaten van de nieuwe studie stellen wetenschappers in staat te beoordelen in welke mate gSAD's zijn ontdekt in verschillende groepen soorten. Dit zou een andere al lang bestaande onderzoeksvraag kunnen beantwoorden: hoeveel soorten zijn er? Uit het onderzoek bleek dat voor sommige groepen, zoals vogels, vrijwel alle soorten zijn geïdentificeerd, maar voor andere, zoals insecten en koppotigen, was dat niet het geval.
De onderzoekers geloven dat hun bevindingen kunnen helpen bij het beantwoorden van Darwins vraag waarom sommige soorten zeldzaam zijn en andere veel voorkomend. De algemene patronen die ze hebben gevonden kunnen wijzen op algemene ecologische of evolutionaire mechanismen die de alomtegenwoordigheid en zeldzaamheid van soorten bepalen.
Terwijl er meer onderzoek wordt gedaan, blijven mensen het aardoppervlak en de soortenrijkdom veranderen, waardoor bijvoorbeeld gewone soorten minder vaak voorkomen. Dit maakt de taak van de onderzoekers complexer: ze moeten niet alleen begrijpen hoe de overvloed aan soorten op natuurlijke wijze evolueert, maar ook hoe menselijke invloed tegelijkertijd deze patronen verandert. Het kan zijn dat er nog een lange weg te gaan is voordat we eindelijk Darwins vraag kunnen beantwoorden.