Je bent hier
Hoe reageren organismen op veranderingen in het milieu?
De mens verandert de wereld op vele manieren, en niet allemaal ten goede. De veranderingen die wij veroorzaken, vormen vaak een ernstige uitdaging voor dieren, planten en microben in de natuur, van de introductie van ziekteverwekkers of exotische invasieve soorten tot de toevoeging van giftige stoffen of overmatige voedingsstoffen, of het veroorzaken van klimaatveranderingen. Vaak treden meerdere veranderingen tegelijk op. Het lab van Nelson Hairston concentreert zich op zoetwatermilieus, met name meren en vijvers, waar sommige van de aanwezige soorten op milieuveranderingen reageren met een afname van hun aantal, zelfs tot het punt van uitsterven, terwijl andere er overmatig van kunnen profiteren en zo dominant kunnen worden dat ze problemen gaan opleveren, zoals in het geval van schadelijke algenbloei gestimuleerd door verrijking met nutriënten of opwarming van het klimaat. Het lab van Hairston bestudeert hoe individuele soorten, voedselwebben en hele ecosystemen veranderen als het milieu verandert.
Een van de manieren waarop sommige zoetwaterorganismen op milieuveranderingen reageren is door snel te evolueren. Een duidelijke verandering in het milieu bevoordeelt bepaalde eigenschappen van planten, dieren en microben ten opzichte van andere. Deze karakterverschillen zijn vaak genetisch bepaald, zodat de gunstige eigenschappen in de volgende generatie kunnen toenemen. Hoe korter de generatietijd, hoe sneller deze evolutionaire verandering kan plaatsvinden. Zo kan bijvoorbeeld piepklein maar overvloedig plankton, dat door vissen en andere grotere dieren wordt gegeten, binnen enkele jaren aan het veranderde milieu worden aangepast omdat hun generatietijd slechts enkele dagen bedraagt. Het laboratorium van Hairston heeft aangetoond dat planktonachtige “watervlooien” (Daphnia), belangrijke consumenten van zweefalgen in meren, binnen tien jaar na het verschijnen van de bloei geëvolueerd zijn om tolerant te zijn voor schadelijke algen. Deze snelle evolutie (in de instandhoudingsbiologie “evolutionaire redding” genoemd) roept veel intrigerende vragen op, voor alle milieus, niet alleen voor zoetwater: In welke mate kunnen we erop vertrouwen dat soorten zich aanpassen in plaats van uit te sterven wanneer hun omgeving verandert? Hoe verandert de evolutie van een soort die een cruciale ecologische rol speelt, de interacties met andere soorten, en het functioneren van het hele ecosysteem?
Hoe snelle evolutionaire veranderingen, van antibioticaresistentie tot invasieve soorten, kunnen worden gemeten en voorspeld. 
Het Ellner-laboratorium bestudeert ook hoe organismen evolueren als reactie op veranderingen in het milieu. We weten nu dat grote evolutionaire veranderingen binnen een paar generaties kunnen plaatsvinden en een belangrijke rol kunnen spelen bij het succes van binnendringende soorten en het vermogen van inheemse soorten om te overleven als de omgeving verandert. Evolutie van antibioticaresistentie is ook een belangrijke uitdaging bij de beheersing en behandeling van infectieziekten. Voor soorten die we in stand willen houden, onder controle willen houden of willen elimineren, is het dus niet voldoende te weten hoe ze nu zijn, we moeten ook voorspellen hoe ze zullen veranderen. Het laboratorium werkt aan manieren om het belang van snelle evolutie te meten, en om te voorspellen wanneer die zal plaatsvinden en wat de gevolgen zullen zijn. Om onze theorieën te testen gebruiken we meestal kunstmatige laboratoriumecosystemen, maar we analyseren ook langetermijngegevens van natuurlijke ecosystemen en besmettelijke ziekten van mensen, koralen en andere organismen. De figuur links is een vergelijking tussen theoretische en experimentele resultaten over hoe snelle prooi-evolutie de roofdier-prooi dynamiek beïnvloedt.
Zal de suikeresdoorn uit het Noordoostelijke landschap verdwijnen? 
Voorspellingen van de opwarming van het klimaat in combinatie met temperatuurvoorkeuren op basis van de huidige boomverdeling doen sommige wetenschappers voorspellen dat de suikeresdoorn en de rode esdoorn zullen worden vervangen door aan warmere omstandigheden aangepaste bossoorten in het noordoosten van de VS. Professor Brian Chabot en zijn studenten hebben deze hypothese onderzocht aan de hand van lange-termijn gegevensreeksen en modellering van de prestaties van bomen. In tegenstelling tot de voorspelling hebben zij vastgesteld dat het aantal esdoorns in de meeste staten toeneemt en dat de veronderstelde vervangende soorten afnemen. Andere factoren, zoals herten die zaailingen opeten, hebben ook een aanzienlijke invloed op de relatieve dichtheid van boomsoorten. Zij hebben ook een prognose gemaakt van het effect van de opwarming van het klimaat op de suikerproductie. Het effect is bescheiden en kan worden tegengegaan door veranderde praktijken bij het beheer van esdoornsuikerbossen. Actief bosbeheer door landeigenaren die om economische redenen de esdoorn in het landschap willen behouden, zal een belangrijke factor zijn bij het tegengaan van de effecten van klimaatverandering.