Waarom extra voedsel voor bestrijders soms vlekken maakt in plaats van rust
In een kas vol tomatenplanten zetten boeren soms roofmijten uit om plaagluis op te eten. Om die roofmijten aan de gang te houden, krijgen ze er vaak extra voedsel bij, zoals stuifmeel. Handig, zou je denken. Maar wiskundigen laten nu zien dat dit trucje onverwachte gevolgen kan hebben voor hoe plaag en bestrijder zich over het veld verspreiden.
Extra voedsel voor een roofdier klinkt als een cadeautje. Het roofdier hoeft niet volledig afhankelijk te zijn van zijn prooi om te overleven. Maar daar schuilt een probleem in: als er niets de roofdierpopulatie afremt, kan die ongelimiteerd blijven groeien. Dat is slecht nieuws, want een roofdier dat zich eindeloos vermenigvuldigt, is in de praktijk onbeheersbaar.
Wat die groei wél afremt, is concurrentie. Roofdieren bijten en verdringen elkaar bij het zoeken naar voedsel en territorium. Die onderlinge concurrentie werkt als een natuurlijke rem. Een team onderzoekers berekende met een wiskundig model hoe sterk die rem moet zijn, en wat dat betekent voor het patroon waarin roofdier en prooi zich verspreiden.
Van rustig op en neer naar vlekkenpatroon
De onderzoekers gebruikten een model waarin een prooipopulatie groeit volgens een bekend groeipatroon (logistische groei, wat betekent: eerst snel groeien, dan afvlakken naarmate er minder ruimte en voedsel is). De roofdieren eten de prooi op volgens een standaardformule uit de ecologie, en krijgen daarnaast extra voedsel. Onderling beconcurreren ze elkaar met een bepaalde sterkte.
Bij zwakke onderlinge concurrentie ontstaat een stabiele cyclus: de aantallen van roofdier en prooi gaan steeds op en neer, zoals eb en vloed. Dit heet een Hopf-bifurcatie, een wiskundige term voor het punt waarop een rustige situatie omslaat in een herhalend op-en-neer patroon. De onderzoekers konden precies berekenen wanneer dit omslagpunt optreedt, en lieten zien dat de cyclus die daaruit ontstaat stabiel blijft. Geen oncontroleerbare explosie van aantallen dus, maar een voorspelbaar ritme.
Laat je de dieren ook nog bewegen door het veld, dan verandert het verhaal. Bij sterkere onderlinge concurrentie, gecombineerd met prooien die zich snel verspreiden, ontstaan geen golvende aantallen meer, maar vaste vlekken: gebieden met veel dieren naast gebieden met weinig dieren, die niet meer veranderen. Dit heet een Turing-patroon, genoemd naar de wiskundige die ontdekte dat zulke vaste vlekkenpatronen kunnen ontstaan uit simpele regels. Precies op het kantelpunt tussen beide situaties ontstaan patronen die zowel vlekkerig zíjn als nog een beetje pulseren in de tijd.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit is een wiskundig model, getoetst met computersimulaties, niet met echte roofmijten in een kas of op een veld. Het laat zien wát er in theorie kan gebeuren, maar echte dieren houden zich niet altijd exact aan formules. Voordat boeren hun bestrijdingsstrategie hierop aanpassen, is onderzoek in de praktijk nodig.
Toch is de uitkomst relevant voor wie plaagbestrijding met roofdieren inzet. Hoe je extra voedsel verstrekt, en hoe sterk roofdieren elkaar beconcurreren, bepaalt niet alleen óf de plaag onder controle blijft, maar ook wáár in het veld dat gebeurt. Een stabiel vlekkenpatroon kan betekenen dat sommige delen van een kas onbeschermd blijven, terwijl andere delen juist overbevolkt raken met bestrijders. Dat is precies waar je rekening mee wilt houden voordat je roofmijten loslaat tussen de tomatenplanten.