Je leest:

Verschuivingen van areaalgrenzen van insecten onder invloed van een veranderend klimaat

Verschuivingen van areaalgrenzen van insecten onder invloed van een veranderend klimaat

Auteur: | 30 juni 2003

De laatste jaren worden de winters in Nederland gemiddeld steeds warmer en valt er meer regen dan gebruikelijk is. Klimaatmodellen voorspellen voor de komende decennia een verdere temperatuurstijging van enkele graden. Er komen steeds meer aanwijzingen dat klimaatverandering de verspreiding van soorten over de aarde beïnvloedt. Recent onderzoek laat zien dat noordelijke soorten steeds meer naar het noordwesten trekken en dat zuidelijke soorten meer naar het noorden verkassen. Vermoedelijk zijn deze verschuivingen het gevolg van de toenemende gemiddelde temperatuur. Wat de consequenties zijn voor de biodiversiteit in ons land is nog niet duidelijk.

Het weer lijkt van slag. De kranten staan vol met berichten over buiten de oevers tredende rivieren, als gevolg van bovenmatig veel neerslag. In andere gebieden op aarde valt al jaren nauwelijks een druppel regen. Uitzonderlijke droogte is het gevolg. Elk jaar opnieuw is er in Nederland wel een maand waarin duidelijk meer neerslag valt of waarin de gemiddelde temperatuur significant hoger ligt dan het door het KNMI berekende 30-jaars gemiddelde.

De oorzaak voor het veranderende klimaat ligt bij de invloed van de mens op de atmosfeer. Door onder andere het verbranden van fossiele brandstof stijgt het kooldioxidegehalte in de atmosfeer. Het gevolg van de toename van kooldioxide, en andere broeikasgassen, is dat zonnestraling na reflectie op de aarde door de dampkring wordt geabsorbeerd waardoor het warmer wordt. De verwachting is dat door een verdere stijging van de concentratie van broeikasgassen de temperatuur op het noordelijk halfrond, waar ook Nederland ligt, verder zal toenemen.

Afb. 1: Afwijking van de gemiddelde jaartemperatuur vanaf 1860 tot 1998 op het noordelijk halfrond. Vanaf 1980 ligt de temperatuur duidelijk boven de gemiddelde jaartemperatuur. De lijnen boven en onder de trendlijn geven de betrouwbaarheid van de waarneming (respectievelijk 1x en 2x de standaard deviatie)

Verspreidingsgrenzen

Ongeveer tien jaar geleden begonnen biologen zich af te vragen wat de gevolgen van klimaatsverandering (met name van een verhoging van de temperatuur) zijn voor de verspreiding van planten en dieren. Bij verdere stijging van temperatuur krijgen we in Nederland te maken met een klimaat dat meer zal lijken op dat van Noord-Frankrijk. Noordelijke, aan koude aangepaste soorten kunnen uit Nederland verdwijnen en nieuwe, zuidelijke soorten worden geïntroduceerd. Wat zijn de gevolgen hiervan voor de biodiversiteit in Nederland?

Temperatuur is, samen met vochtigheid, een van de belangrijkste factoren die de verspreiding van een soort over de aarde bepaalt. Temperatuur kan direct op verschillende stadia van de levenscyclus ingrijpen en daarmee de verspreiding van een soort beperken door invloed op overleving, voortplanting en ontwikkeling van jongen. Bij een te lage temperatuur komen bijvoorbeeld de eieren van warmteminnende sprinkhanen niet tot ontwikkeling. Je zult tevergeefs naar deze sprinkhanen zoeken in gebieden die op het moment dat de eieren zich moeten ontwikkelen te koud zijn.

Temperatuur kan ook indirect de verspreidingsgrens van een soort bepalen door een verandering in de gevoeligheid voor ziekten, predatie en parasitisme. Na een kwakkelwinter (een winter met nauwelijks vorst) zie je vaak in de daarop volgende zomer minder vlinders en zweefvliegen. Dit is het gevolg van beschimmelde poppen en/ of eieren door een te hoge luchtvochtigheid.

Afb. 2: Schematische voorstelling van de ecologische optimumcurve voor temperatuur voor 7 soorten. Op de x-as is een temperatuursgradiënt uitgezet waarbij van links naar recht de temperatuur oploopt. Op de y-as staat voor iedere soort het aantal individuen. De top van een curve geeft voor het hoogste aantal individuen het bijbehorende temperatuuroptimum aan (soort 1 is aan koude aangepast, soort 7 houdt van een hoge temperatuur). De breedte van de curve is een maat voor de tolerantie (soort 3 heeft een grote tolerantie voor temperatuursverschuiving, soort 5 een kleine tolerantie). Soorten waarvan de curven elkaar overlappen komen samen voor (bijvoorbeeld soorten 1, 2, 3).

Ieder organisme heeft een optimale omgevingstemperatuur; de temperatuur waarbij groei, voortplanting en overleving maximaal zijn. Voor de ene soort ligt dit bij 10o C, voor de ander bij 15o C (zie afbeelding 2). Temperatuur heeft dus invloed op de prestatie van organismen en beïnvloedt hiermee de concurrentie tussen soorten. Noordelijke soorten zijn fysiologisch aangepast aan koude omstandigheden, bijvoorbeeld tegen bevriezing. Deze aanpassing kost energie en dit gaat vaak ten koste van hun vermogen om aan hun zuidelijke verspreidingsgrens te concurreren met warmteminnende soorten. Bij een stijging van de temperatuur zullen warmteminnende soorten meer in het voordeel zijn en de aan koude aangepaste soorten naar het noorden toe terugdringen. Daarnaast verschillen soorten in hun tolerantie voor afwijking van de temperatuur ten opzichte van de optimale temperatuur (zie afbeelding 2). Soorten met een brede tolerantie zijn beter bestand tegen een geringe temperatuursstijging dan soorten met een nauwe tolerantie.

Al deze directe en indirecte factoren zijn mede bepalend voor de reactie van soorten op een temperatuursstijging en dat maakt het ook zo moeilijk om te voorspellen wat de gevolgen zijn voor de biodiversiteit in ons land. Recent onderzoek licht een tipje van de sluier op en laat zien dat 1) soorten reageren op een in stijging in temperatuur en dat 2) onder invloed van temperatuurstijging een verschuiving in verspreidingsgrens optreedt.

Afb. 3: Wespspin: deze soort kwam tot 1980 niet in ons land voor. Hij rukt langzaam op uit het zuiden en is nu al te vinden op de Veluwe.

Het onderzoek

Jaarlijks worden voor ons land nieuwe plantensoorten en ongewervelde dieren gemeld. Vaak komen deze soorten in het zuiden of oosten van Europa voor en het vermoeden bestaat dat de stijging van de temperatuur de uitbreiding van hun areaal naar het noorden toe mogelijk maakt. Een voorbeeld is de wespspin ( Argiope bruennich, zie afbeelding 3). Volgens Van der Linden kwam de wespspin tot 1980 niet in ons land voor. Tussen 1980 en 1991 werd hij alleen aangetroffen in het zuidelijkste puntje van Limburg, bij Maastricht.

Sinds 1991 is de wespspin bezig met een opmars naar het noorden. In 1995 zat hij in heel Limburg, in 1999 ook in het oostelijk deel van Brabant en rond Wageningen en Nijmegen. Intussen zijn de duinen bereikt en is hij niet zeldzaam op de Veluwe. Met de huidige migratiesnelheid zullen Friesland en Groningen snel volgen. Ook bij libellen en sprinkhanen zijn voorbeelden bekend van soorten die zich recent naar het noorden toe uitbreiden. Kleukers meldt dat onder andere de Sikkelsprinkhaan ( Phaneroptera falcata, zie afbeelding 4), en Van Delft de Bandheidelibel ( Sympetrum pedemontanum, zie afbeelding 5), met een indrukwekkende opmars bezig zijn. Ook het voorkomen van planten die warme standplaatsen prefereren is in de periode 1985-2000 ten opzichte van 1975-1985 met een factor twee toegenomen. Een deel van deze toename is volgens de onderzoekers van het Rijksherbarium toe te schrijven aan het warmer worden van Nederland.

Afb. 4 & 5: Boven: Sikkelsprinkhaan: voorbeeldsoort die opgerukt is uit het zuiden. bron: Larvalbug’s Garden PageOnder: Bandheidelibel: voorbeeldsoort die opgerukt is uit het zuidoosten. bron: the HM rarities freak page

Van den Hoek en Verdonschot onderzochten de invloed van temperatuursverandering op de beekmacrofauna in Nederland. Zij schatten dat ongeveer 12% van de fauna uit het beekecosysteem zal verdwijnen en dat er 17% nieuwe soorten bijkomen. Macrofauna-soorten die hun levenscyclus binnen relatief geringe temperatuurswisselingen voltooien, bijvoorbeeld steenvliegen en vedermuggen, blijken het kwetsbaarst. Deze groepen bevatten soorten die leven in de beschaduwde bovenlopen van de beken. Volgens de onderzoekers is het vliegvermogen van deze soorten gering en verspreiden ze zich nauwelijks. Ze zijn niet in staat naar nieuwe gebieden te migreren als een temperatuursverhoging ze daar toe dwingt.

Afb. 6: De verspreidingskaartjes laten het aantal soorten zien (in de pijl) met een noordelijke of zuidelijke verspreidingsgrens. Links in de figuur staan de soorten met een in Nederland noordelijke verspreidingsgrens (339 soorten), rechts staan de soorten met een in Nederland zuidelijke verspreidingsgrens (19 soorten). Van de 339 soorten met een in Nederland noordelijke verspreidingsgrens (dit zijn dus soorten die in het zuiden van NL voorkomen) trekken 101 soorten naar het noorden toe op, trekken 39 soorten zich naar het zuiden terug. Van 175 soorten weten we niet of hun verspreidingsgrens veranderd OF veranderd hun verspreidingsgrens niet. Van de 19 soorten met een in Nederland zuidelijke grens (dit zijn dus noordelijke soorten) trekken alle 19 soorten zich naar het noorden terug.

Soorten die in ons land hun noordelijke, oostelijke of zuidelijke verspreidingsgrens hebben zullen het gevoeligst zijn voor een veranderingen in temperatuur. Ellis en collega’s, analyseerden het voorkomen van 104 algemene soorten microvlinders in Nederland, voor en na 1975. Zij kwamen tot de conclusie dat 50% van de soorten een significante verandering in hun verspreiding hebben ondergaan. De verschuiving was naar het noordwesten of het zuidoosten. De microvlinders die in ons land hun verspreidingsgrens hebben reageerden het sterkst. In de meeste gevallen was hun uitbreiding noordwaarts. De onderzoekers vermoeden dat de waargenomen verschuivingen het gevolg zijn van veranderingen in het klimaat.

Afb. 7: Voor alle onderzochte groepen zijn de eigenschappen van de soorten die zich uitbreiden gegeven. Wat opvalt is dat de soorten die zich naar het noorden uitbreiden een goed verspreidingsvermogen hebben, dat ze snel groeien, en dat de uitbreiding volgens de experts te maken heeft met klimaatsverandering.

De European Invertebrate Survey (EIS) afdeling Nederland heeft het voorkomen van slakken, sprinkhanen, libellen, zweefvliegen, roofvliegen, mieren, bijen en loopkevers onderzocht. Zij selecteerde 486 soorten die in Nederland hun verspreidingsgrens hebben. Aan specialisten werd gevraagd of het voorkomen van deze soorten aan het verschuiven is en wat volgens hen de belangrijkste oorzaken zijn. Van de soorten met een noordelijke verspreidingsgrens bleek 30% naar het noorden toe op te schuiven, terwijl 25% van de soorten met een westelijke grens naar het westen opschuift. Libellen en zweefvliegen laten een hoge mate van verandering in hun verspreiding zien. Snelle groeiers met een goed migratievermogen, die in min of meer open gebieden leven, blijken met name op te trekken. De specialisten geven klimaatsverandering als belangrijkste factor aan voor de gevonden resultaten (zie afbeelding 7 en 8).

Afb. 8: Voor alle onderzochte groepen zijn kenmerken van de habitat waarin de soorten die zich uitbreiden gegeven. Wat opvalt is dat de habitat van uitbreidende soorten in elke groep weer aparte eigenschappen heeft. De sprinkhanen breiden zich uit in open, droge en dynamische locaties, bijvoorbeeld graslanden. De zweefvliegen breiden zich uit in gesloten, droge en stabiele locaties, zoals bossen.

Bijna alle soorten met een zuidelijke verspreidingsgrens gaan achteruit. Het klimaat speelt hier een belangrijke rol. Een flink deel van de noordelijke en oostelijke soorten neemt eveneens in voorkomen af. Met name de wilde bijen laten een drastische achteruitgang zien. Volgens de experts heeft dit niet te maken met klimaatsverandering, maar met een achteruitgang in de kwaliteit van hun habitat. Met name de soorten van open, droge en stabiele biotopen gaan sterk achteruit. Zij hebben een gering migratievermogen, een langzame groei en stellen specifieke eisen aan hun milieu.

Mogelijke gevolgen

De gevolgen van veranderingen in het klimaat voor de biodiversiteit op langere termijn zijn nog niet duidelijk. Enerzijds komen er soorten bij en zullen soorten die er al waren zich handhaven. Een stijging van de temperatuur heeft waarschijnlijk een positieve invloed op de migratie van soorten uit warmere gebieden hierheen. Dit maakt dat de populaties van veel soorten zullen groeien. De kans op uitsterven door het optreden van onverwachte gebeurtenissen neemt hierdoor af.

Bovendien zullen nieuwkomers vaste voet aan de grond krijgen. Fauna die goed kan vliegen, zoals libellen, vlinders en sommige kevers, zijn hierbij in het voordeel. Zij hebben de mogelijkheid om onder invloed van temperatuurstijging naar het noorden toe op te trekken. Ongevleugelden, met name bodembewoners zoals wormen, pissebedden, miljoenpoten en springstaarten, hebben meer moeite om ons land te bereiken. Of zij met verschuivende klimaatsgordels kunnen meetrekken is niet duidelijk.

Anderzijds zullen we ook soorten kwijtraken. Bij een verdere temperatuursstijging trekken aan koude aangepaste soorten zich naar het noorden en oosten van Europa terug. Andere verdwijnen omdat voedsel voor hun jongen niet op tijd beschikbaar is. Een van de gevolgen van klimaatsverandering op natuurlijke systemen is het uit de pas raken van het tijdstip van bijvoorbeeld het nestelen van vogels en het voedselaanbod in de vorm van insecten. Ellis en collega’s laten zien dat microvlinders (een grote groep vaak kleine, meestal nachtactieve vlinders) steeds vroeger in het jaar uit hun pop kruipen. Tussen de periode 1975-1994 is de piek in de vliegperiode van microvlinders gemiddeld 11.6 dagen naar voren verschoven.

Fenologie

Veel jaarlijks terugkerende verschijnselen in de natuur, zoals de eerste bloei, het begin van de vogeltrek, het eerste optreden van vlinders zijn temperatuursafhankelijk. De studie naar deze jaarlijks terugkerende verschijnselen wordt fenologie genoemd. De invloed van klimaatsverandering op fenologische verschijnselen staat erg in de belangstelling. In 2001 organiseerde de Wageningen Universiteit een hele conferentie over dit thema. Ik zal nu een illustratief voorbeeld geven over dit onderwerp.

Vermoedelijk is de ontwikkeling van rups tot vlinder door een stijging van de gemiddelde voorjaarstemperatuur sterk verkort. Onderzoek van Both en Visser aan de trekvogel de Bonte Vliegenvanger geeft aan dat een vervroegd optreden van de voedselpiek nadelig is voor hun broedsucces. De Bonte vliegenvanger komt te laat terug uit Afrika om van de piek in het aanbod aan rupsen te kunnen profiteren. Tijdens de piek in voedselaanbod zijn de eieren van de Bonte vliegenvanger nog niet uitgekomen. Dit heeft een nadelige invloed op hun broedsucces. De Bonte Vliegenvanger kan zich hieraan niet aanpassen met als gevolg dat hij in de toekomst waarschijnlijk niet meer in Nederland tot broeden zal komen.

Zulke voedingsrelaties, in de natuur waarschijnlijk algemeen maar vaak onbekend, kunnen het verdwijnen van een soort tot gevolg hebben. Om te kunnen voorspellen wat er in de toekomst zal gebeuren bij een verdere stijging van de temperatuur, is onderzoek naar de invloed van klimaatsverandering op de verspreiding van soorten en hun onderlinge interacties van groot belang. Op dit moment wordt veel onderzoek uitgevoerd naar de effecten van klimaatsverandering op het voorkomen van soorten aan Nederlandse universiteiten (Amsterdam en Wageningen, onderzoeksinstituten (Alterra) en natuurhistorische verenigingen (bijvoorbeeld de VOFF, de Vereniging Onderzoek Flora en Fauna). Uit dit onderzoek zal blijken dat in de toekomst meer zuidelijke soorten zich in ons land zullen gaan vestigen en naar het noorden toe uitbreiden. Voor recente informatie over welke soorten dat zijn en hoe snel ze naar het noorden toe uitbreiden kun je via de website van de VOFF veel te weten komen.

Bronnen:

Natuur verschuift door warmer klimaat. Bionieuws 16 februari 2002.

C. Both en M.E. Visser (2001). Adjustment to climate change is constrained by arrival date in a long-distance migrant bird. Nature 411: 296-298.

C. Both (2002). Nemen Bonte Vliegenvangers Ficedula hypoleuca af door klimaatsverandering? Limosa 75: 73-78.

J.J.C.W. van Delft (1998). De Bandheidelibel (Sympetrum pedemontanum (Allioni)) in Nederland. Sympetrum 2: 3-9.

W.N. Ellis, J.H. Donner, J.H. Kuchlein (1997). Recent shifts in distribution of Microlepidoptera in The Netherlands. Entomologische Berichten, Amstedam 57: 119-125.

W.N. Ellis, J.H. Donner, J.H. Kuchlein (1997). Recent shifts in phenology of Microlepidoptera, related to climate change (Lepidoptera). Entomologische Berichten, Amstedam 57: 66-72.

L.W.G. Higler (2002). De relatie tussen de macrofauna in beken en de sleutelfactoren hydraulica en substraat bij veranderend klimaat. Alterra-rapport 230. Alterra, Wageningen.

Tj.H. van den Hoek en P.F.M. Verdonschot (2002). Invloed van veranderingen in temperatuur op gemeenschappen van beek-macrofauna. Alterra-rapport 228. Alterra, Wageningen.

R.M.J.C. Kleukers (2002). Nieuwe waarnemingen aan sprinkhanen en krekels in Nederland (Orthoptera). Nederlandse Faunistische Mededelingen 17: 87-102.

G.P. Können (1999). Toestand van het klimaat in Nederland. KNMI, Bilthoven

C.J. Krebs (1978). Ecology: the experimental analysis of distribution and abundance. Harper & Row, New York.

J. van der Linden (2000). De opmars van de wespspin Argiope bruennichi in Nederland (Araneae; Arachnidae). Nederlandse Faunistische Mededelingen 11: 45-54.

W.H. Schlesinger (1997). Biogeochemistry: an analysis of global change. Academic Press, Ney York.

Voor vragen of opmerkingen n.a.v. dit artikel kunt u mailen met:

Dit artikel is een publicatie van Nederlands Instituut voor Biologie (NIBI).
© Nederlands Instituut voor Biologie (NIBI), sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 30 juni 2003

Discussieer mee

0

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

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.