Je leest:

Hoe de eik, de rups en de koolmees elkaar nu net mislopen

Hoe de eik, de rups en de koolmees elkaar nu net mislopen

Een verhaal over mismatch in de aanpassing aan klimaatverandering

Auteur: | 7 september 2022
Fred Briene, NIOO-KNAW.

Elke dier- en plantensoort reageert op zijn eigen manier om te overleven in een warmer klimaat. Daarbij zijn dieren ook afhankelijk van het aanpassingsvermogen van de soorten die voor hen als voedsel dienen. Door klimaatverandering lopen de levenscycli van dieren en hun voedsel niet langer synchroon. Een verhaal tussen hoop en vrees over de koolmees en de rups van de wintervlinder.

Het verhaal van de koolmees begint bij de zomereik. In het vroege voorjaar lopen de knoppen van de eik uit en komt vers blad tevoorschijn. Dat is het voedsel van de rupsen van de wintervlinder. In de winter heeft moeder mot haar eitjes op de eiken afgezet. De eitjes overwinteren en moeten op het juiste moment uitkomen om het jonge blad niet te missen. “Dat komt op de dag nauwkeurig,” vertelt Marcel Visser, hoofd van de groep Dierecologie van het Nederlandse Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) in Wageningen. Hij is al sinds 1993 betrokken bij het koolmees- en wintervlinderonderzoek van het instituut. “Zijn de rupsen te laat, dan bevat het blad te veel tanninen (afweerstoffen) en is het slecht te verteren.” De rupsen maken dan minder kans om te overleven. Maar te vroeg is ook niet goed: “Dan is er nog geen voedsel en sterven de jonge rupsjes massaal.”

Als de rupsen wat groter zijn, zijn ze perfect voer voor de koolmeeskuikens. Elke lente brengt de koolmees een nest met zo’n tien kuikens groot, vooral door rupsen van de kleine wintervlinder te vangen. Die periode met vette rupsen duurt maar zo’n drie weken. In die tijd moet elk mezenjong een gram per dag aankomen. De ouders moeten daarvoor bijna een rups per minuut vangen. Na drie weken laten de rupsen zich aan een zijdedraadje naar de grond zakken om te verpoppen, en zijn ze buiten het bereik van de vogel. “De rupsenpiek is niet elk jaar hetzelfde, want ook vóór klimaatverandering was het ene jaar kouder dan het andere,” aldus Visser. “Het moment van de rupsenpiek kan zomaar twee weken verschillen van jaar op jaar.”

Een koolmeeskuiken moet een gram per dag aankomen, vooral dankzij het eten van rupsen.

Signalen uit de natuur

De koolmees moet dus jaarlijks goed timen wanneer ze begint met broeden. Er zitten 22 dagen tussen het besluit van de koolmees om te gaan broeden en de uitkomst van haar eieren. Visser: “Ze moet dus voorspellen wanneer er veel voedsel is, een maand vooruitkijken. Dat doet ze aan de hand van ‘cues’, signalen van de natuur. Een belangrijke cue is daglengte, daarmee weet ze welk seizoen het is. Daarnaast gebruikt ze de voorjaarstemperatuur om te finetunen per jaar.”

Dat voorspellen ging de koolmees aardig af. “Het was niet perfect, maar de piek van jongen en rupsenpiek vallen normaliter aardig samen.” Maar nu is er klimaatverandering. Sommige perioden van het jaar warmen meer op dan anderen. Juist de periode van de rupsenpiek (eind april tot begin mei) warmt sneller op dan de periode waarin de koolmees beslist om te gaan broeden. Het gevolg: de cues zijn niet meer correct. “De oude regels die de koolmees gebruikt, kloppen niet meer. De rups vervroegt daardoor twee keer zo snel als de mees.” Een fenologische mismatch noemen wetenschappers dat: de timing van levensfasen (fenologie) van een soort en diens voedsel loopt niet langer synchroon.

Eikenbos met nestkast van de koolmees, en doeken waarop rupsenpoep wordt opgevangen om een indicatie te krijgen van de rupsenaantallen.
Marcel Visser, NIOO-KNAW.

De mismatch komt doordat de koolmees nog maar weinig kan schuiven nadat het eerste ei gelegd is. “Ze is flexibel in die datum van het eerste ei, maar het eileggen en broeden heeft nou eenmaal een vaste duur. Als in die periode de temperatuur opeens omhooggaat, kan ze daar weinig meer aan doen. De rupsen groeien dan sneller, terwijl het broeden evenveel tijd kost.”

De natuur in beweging

De koolmees is slechts één voorbeeld van een mismatch door klimaatverandering: dieren en planten over de hele wereld hebben ermee te maken. Van rendieren en reeën tot vissen en amfibieën, bloemen en hun bestuivers. Ook trekvogels hebben moeite om het snel veranderende klimaat in hun broedgebieden te voorspellen vanuit een ver overwinteringsoord. Die mismatches kunnen ecosystemen ontwrichten en hun functies voor de mens bedreigen. Een mismatch tussen bloemen en hun bestuivers kan de voedselproductie onder druk zetten; plaaginsecten kunnen hun natuurlijke vijanden ontlopen en voor schade zorgen in de landbouw en bosbouw. Het is dus belangrijk om te weten hoe de natuur reageert op klimaatverandering, en hoe snel dat gebeurt.

Rupsje nooit te vroeg?

Dat de rups zoveel vroeger uitkomt is voor de rups zelf ook geen goed nieuws. Visser: “De wintervlinder is juist te gevoelig voor temperatuur.” Door de hoge temperatuurgevoeligheid van de wintervlinder, kwamen eitjes steeds vroeger in het voorjaar uit. Zo vroeg zelfs, dat de eik nog in de knop zat. “Op het dieptepunt in 1995 zaten er meer dan tien dagen verschil tussen de uitkomst van de eitjes en de uitloop van het eikenblad,” vertelt Natalie van Dis. Ze is promovendus in Vissers groep en verdiept zich in die temperatuurgevoeligheid van de wintervlinder. De mismatch leidde tot enorme sterfte onder de rupsen. Van Dis zag in een experiment dat de helft van de pas uitgekomen rupsjes na een dag zonder voedsel al verhongerde. Maar de wintervlinder was niet gedoemd tot verhongering. De vloek werd een zegen, legt Visser uit. “De sterfte is een keiharde selectie.” Gevoelige rupsen verhongeren, de minder gevoelige overleven.

Er gebeurde iets bijzonders: de wintervlinder evolueerde. Met elke nieuwe generatie na 1995 werd het ei minder temperatuurgevoelig. De groep van Visser, waaronder Van Dis, vangt elke vijf jaar de vleugelloze vrouwtjes van de wintervlinder in november op de eikenbomen. De eitjes van elk vrouwtje laten ze uitkomen bij verschillende temperaturen. Zo krijgen ze per vlindervrouwtje een idee van de gevoeligheid van haar nakomelingen. Die gevoeligheid nam af over de jaren. “Het is een van de weinige soorten waarvan we een snelle evolutionaire respons op klimaatverandering hebben aangetoond in het wild,” vertelt Van Dis. “Een bewijs van aanpassing aan klimaatverandering.” Zo werd de wintervlinder van een ramp een succesverhaal.

Embryo van een wintervlinder in het ei, gefotografeerd onder een fluorescentiemicroscoop. De eitjes van de wintervlinder zijn over generaties minder gevoelig geworden voor temperatuur.
Natalie van Dis, NIOO-KNAW.

Mezenfamilies

Zoals elke soort kan de koolmees zich op twee manier aanpassen aan het warmere klimaat: binnen een individu, en van generatie op generatie. Het eerste heet plasticiteit, het tweede evolutie. Onderzoekers van het NIOO-KNAW houden al sinds 1955 de broedparen van koolmezen in de gaten op vier plekken in Nederland (Hoge Veluwe, Oosterhout, Vlieland en Liesbos). Met die gegevens kunnen ze een beeld schetsen van het aanpassingsvermogen van de koolmees. “Eind jaren 1990 was klimaatverandering nog niet breed geaccepteerd,” herinnert Visser zich. “Toen werd gezegd dat de temperaturen omhooggingen, keken we in onze series van data en zagen opeens dat daarin een duidelijke trend zat van temperatuur en legdatum.” De temperatuur ging omhoog, de legdatum werd vroeger.

Om te weten te komen of temperatuur echt de legdatum bepaalde, deden de onderzoekers een experiment in volières met elk een paartje mezen. Per volière kon men het klimaat instellen. “We gaven de ene groep een lage temperatuur, de andere een hoge. De vogels met een hoge temperatuur begonnen eerder te leggen, met lage temperatuur later. Het is dus niet alleen een correlatie in het veld, maar een causale relatie tussen temperatuur en legdatum van het eerste ei.”

Uitgelicht door de redactie

Geschiedenis
Walvisvaarders in de ontdooiende permafrost

Filosofie
‘We dragen allen verantwoordelijkheid voor de taal die we gebruiken’

Klimaatwetenschappen
Insecten op ons bord

Trage evolutie

De legdatum van een individuele koolmees hangt dus af van de temperatuur. Door te kijken naar de stamboom van alle koolmezen sinds 1955, kan Vissers groep uitzoeken of die gevoeligheid ook doorgegeven wordt van ouders op nakomelingen – de erfelijkheid van de legdatum. De onderzoekers kennen van elke koolmees de (voor)ouders, broers en zussen. “Een koolmees leeft en broedt ongeveer twee jaar. Sinds 1955 hebben we dus vele generaties, met van elke mees de legdatum en temperatuur in een jaar.” Als je in een grafiek de legdatum uitzet tegen de temperatuur per individuele mees, krijg je per mees een lijn met een hoogte (vroege of late leggers) en helling (temperatuurgevoeligheid). Hoe meer de lijnen van familieleden op elkaar lijken, hoe hoger de erfelijkheid van de legdatum. De legdatum bleek voor 16 procent erfelijk te zijn (de rest van de variatie in legdatum komt door andere factoren). “Dat is niet veel,” concludeert Visser.

Samen met per mees het aantal jongen die in latere jaren als broedvogel aangetroffen worden (fitness), kunnen de ecologen de evolutionaire respons op selectie berekenen. Een sterke respons zou duiden op evolutie: de populatie koolmezen wordt elke generatie gevoeliger voor temperatuur. Die evolutionaire respons blijkt voor de legdatum van de mees heel klein. “Dat betekent dat de evolutie op legdatum heel langzaam gaat. Dat is normaal in de natuur, alleen gaat nu het tempo van klimaatverandering misschien wel een factor honderd te hard voor de koolmees om bij te houden.”

Comeback van koolmees

Desondanks is de koolmees bezig met een inhaalslag op de rups. Sinds 2010 is de opwarming van de rupsentijd tot stilstand gekomen, terwijl de periode waarin de koolmees haar cues oppikt om te gaan broeden nog wel warmer wordt. De mees broedt daarom steeds vroeger, terwijl de rupsenpiek hetzelfde blijft. Op de langere termijn verwacht Visser dat de opwarming in de rupsperiode echter weer doorzet. “Dan zal de koolmees definitief achter gaan lopen.”

De inhaalslag van de koolmees is dus van korte duur, en die heeft de vogel bovendien niet te danken aan haar eigen aanpassingsvermogen. Zowel de aanpassing binnen het individu als de evolutionaire respons zijn te traag. Dat is slecht nieuws. “We zien het aantal jongen dat het overleeft elk jaar afnemen,” vertelt Visser. Toch denkt hij niet dat we voorlopig minder koolmezen krijgen. “Er is ook een dichtheidsafhankelijkheid. In goede jaren brengen de mezen meer jongen groot, in slechte jaren minder. Maar de weinig mezen die groot worden, hebben een grotere kans om het jaar te overleven, ten opzichte van een goed jaar waarin veel jongen groot worden. Het is als een loterij: als weinig mensen een lot kopen, hebben ze meer kans om te winnen.” Dat buffereffect zorgt ervoor dat het aantal koolmezen in de winter ongeveer gelijk blijft.

“De koolmees zal definitief gaan achterlopen,” aldus ecoloog Marcel Visser.
Fred Briene, NIOO-KNAW.

Een gewone vogel

De buffer kent wel een grens. Op den duur verwacht Visser dat in slechte jaren zo weinig jongen groot worden dat er bij wijze van spreken geen koolmees is “om de prijs op te halen” (verwijzend naar de loterij). Dan zal de populatie krimpen. “Maar die buffer is een sterk effect, dat zal nog lange tijd aanhouden.”

Je kunt je afvragen wie er treurt om een wereld zonder koolmezen, maar de koolmees is niet de enige vogel met dit probleem. “Het is een gewone vogel, die overal in Nederland voorkomt,” zegt Visser. “Dit effect van een mismatch geldt voor veel vogelsoorten.” De winterse voederplank ziet er in de toekomst dus wellicht een stuk leger uit.

Bronnen

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 07 september 2022

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

Thema: Hoe klimaat je raakt

Philip Lindeman voor NEMO Kennislink
Hoe klimaat je raakt
De klimaatcrisis is moeilijk om te vatten. Het gebeurt om ons heen, en tegelijkertijd zie je niet direct de gevolgen. In dit thema onderzoeken we wat wél kan; we werken aan nieuwe verhalen over wie wij zijn, en wat onze relatie met elkaar en de planeet is.
Bekijk het thema
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.